特高压电网的绝缘配合课件.ppt
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- 高压 电网 绝缘 配合 课件
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1、武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP12004-12-141 特高压电网的绝缘配合陈 维 江武汉高压研究所2005/11/20武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP22004-12-142电气设备绝缘承受的各种电压电网中电气设备的绝缘,在运行中会受到以下几种电压的作用: 工作电压:具有工频频率,持续地作用在绝缘上。其最大值,对地为系统最高相电压,相间为系统最高电压。 暂时过电压:因电网操作或故障引起的,持续时间较长的工频过电压和谐振过电压。 操作过电压:因电
2、网操作或故障引起的持续时间数毫秒、高阻尼振荡或非振荡过电压。 雷电过电压:大自然雷击放电引起的过电压。 武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP32004-12-143电气设备的绝缘分类架空线路绝缘 架空输电线路绝缘可分为两类:一类是导线与杆塔或大地之间的空气间隙,而另一类则是绝缘子。 空气间隙有: 导线对杆塔之间的空气间隙 导线之间的空气间隙 档距中间导线对地的空气间隙 档距中间导线对地面上运输工具或传动机械间的空气间隙。 武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
3、P42004-12-144电气设备的绝缘分类变电所绝缘 特高压变电所采用敞开式高压配电装置(AIS),空气是主要绝缘介质。导线与悬挂导线的架构之间采用绝缘子实现导线与地之间的绝缘。 特高压变电所采用半封闭组合电器(HGIS)或全封闭组合电器(GIS),则其GIS部分有六氟化硫(SF6)气体绝缘和内部合成绝缘子外,GIS尚有引入引出套管等绝缘元件。 特高压变电所电气设备,如电力变压器、高压并联电抗器、电流互感器等为油纸非自恢复绝缘设备。武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP52004-12-145电气设备的绝缘配合n电气设备的绝
4、缘,在上述4种电压作用下呈现出相应的绝缘强度,一般以其耐受电压或放电电压来表征。n绝缘配合技术是在考虑运行环境和过电压保护装置特性的基础上,根据设备上可能出现的电压应力,科学合理的选择其绝缘水平,以获取可以接受的设备可靠性指标。在此过程中,应权衡设备造价、维修费用和故障损失,力求用较为合理的成本获得较好的经济效益。绝缘配合问题是技术问题,但最终还是经济问题。n随着电网电压等级的提高,电气设备的绝缘费用占设备总投资的份额愈来愈大,特别是在特高压电网中,空气间隙的操作冲击放电电压呈现饱和特性,对操作过电压倍数的敏感性增强,更值得关注。 武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTA
5、GE RESEARCH INSTITUTEP62004-12-146绝缘配合的方法 惯用法 惯用法绝缘配合,通常是使得电气设备的绝缘水平(BIL,SIL等)与作用的电压最大值之间保留一定裕度,即配合系数,以保证电气设备运行的安全。实质上,该系数是用于补偿在估计最大过电压和确定最低耐受电压时的误差。目前对电气设备非自恢复型内绝缘采用惯用法进行绝缘配合。 统计法 对于绝缘子和空气间隙之类自恢复型绝缘而言,可将绝缘闪络电压和作用于绝缘的过电压作为两个独立的随机变量,采用统计法进行绝缘配合设计。武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP7
6、2004-12-147绝缘配合的方法 统计法绝缘配合是在充分掌握绝缘放电电压和作用的过电压二者的统计规律和关键技术参数的基础上,通过对各种因素的敏感性分析,按可靠性指标(可接受的绝缘闪络放电次数)作出一个经济可靠的绝缘配合设计。 目前,在330kV及以上的超/特高压输电线路工程中,已广泛应用统计法进行绝缘配合。 此外,对于超/特高压变电所的空气间隙选择时则一般采用半统计法。该方法的前提是对于操作/雷电过电压不再视为随机变量,而是采用变电所内安装的金属氧化物避雷器(MOA)的相应保护水平。但是对于空气间隙的放电电压则视为随机变量,且为安全起见,间隙的50%放电电压较MOA的保护水平高出1/(1-
7、3 ),此种配合方法保证了空气间隙闪络放电概率仅为0.00135。 武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP82004-12-148特高压输电线路的绝缘子 特高压输电工程对绝缘子提出了更多更高的要求。如高机械强度、防污闪、提高过电压耐受能力和降低无线电干扰等。 作为特高压架空输电线路的绝缘子,由于其悬挂的相导线根数多、截面大,加之风力、复冰等极苛刻的运行条件,因此必须有足够大的机械荷载能力。一般要有210、330和540kN。 绝缘子运行中需要承受工作电压和操作过电压的作用,前者与绝缘子表面的爬电距离有关,后者则与绝缘子的结构高
8、度有关。设计特高压输电线路绝缘子的造型,应充分注意这一特点,以使绝缘子串在承受上述两种电气荷载的特性方面能有较好的配合。 武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP92004-12-149特高压输电线路的绝缘子 鉴于目前我国大气环境条件尚不够良好,研究开发自清洗能力强、耐污闪的特高压输电线路用绝缘子,确是当务之急。 基于国内外超高压架空输电线路复合绝缘子在污秽地区的良好运行特性,在较重污秽地区的特高压架空输电线路也宜采用复合绝缘子。前苏联的1150kV特高压架空输电线路大约采用了700多支复合绝缘子 目前,国内合成绝缘子厂家,如山
9、东泰光公司,已经研制出1000 kV线路用复合绝缘子。武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP102004-12-1410特高压输电线路绝缘子的选择n超超/ /特高压架空输电线路的研究和工程经验表明,随着操作过电特高压架空输电线路的研究和工程经验表明,随着操作过电压的深度降低和环境污秽情况的加重,绝缘子串的片数主要由工压的深度降低和环境污秽情况的加重,绝缘子串的片数主要由工作电压决定。作电压决定。n选择方法选择方法 爬电比距法:是确定不同污区绝缘子爬电距离最常用的方法。在国爬电比距法:是确定不同污区绝缘子爬电距离最常用的方法。在
10、国内外大量使用,简便直观。内外大量使用,简便直观。0LkUmem式中式中 m每串绝缘子的片数;每串绝缘子的片数;Um系统最高电压,系统最高电压,kV;绝缘子的爬电比距,绝缘子的爬电比距,mm/kV;L0每片悬式绝缘子的几何爬电距离每片悬式绝缘子的几何爬电距离,mm;Ke绝缘子爬电距离的有效系数绝缘子爬电距离的有效系数武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP112004-12-1411 污耐压法:对每种绝缘子在尽可能模拟实际污秽的各种污秽污耐压法:对每种绝缘子在尽可能模拟实际污秽的各种污秽度、污秽分布下做大量的人工污秽试验,从闪络
11、电压的试验度、污秽分布下做大量的人工污秽试验,从闪络电压的试验结果中计算出绝缘子在不同污秽度下的闪络电压或耐受电压。结果中计算出绝缘子在不同污秽度下的闪络电压或耐受电压。然后按照系统必须保证的耐受电压然后按照系统必须保证的耐受电压Us,计算出需要的绝缘子,计算出需要的绝缘子片数。片数。 使用污耐压法进行绝缘子选择时,不仅要考虑单串绝缘子使用污耐压法进行绝缘子选择时,不仅要考虑单串绝缘子的耐受电压的耐受电压 ,还必须考虑在可接受的闪络概率下,一定,还必须考虑在可接受的闪络概率下,一定区域内,几十串、上百串绝缘子同时面临污闪气象条件时,区域内,几十串、上百串绝缘子同时面临污闪气象条件时,多串绝缘子
12、的污耐受电压多串绝缘子的污耐受电压 。UwUnw武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP122004-12-1412式中式中 升降法确定的平均(升降法确定的平均(50%)闪络电压)闪络电压,kV; 污秽闪络电压的变差系数,污秽闪络电压的变差系数,10。)31 (%50siUUws%50iU单串绝缘子的耐受电压:单串绝缘子的耐受电压:多串绝缘子的耐受电压:多串绝缘子的耐受电压:N串绝缘子闪络的概率串绝缘子闪络的概率pn与单串绝缘子闪络的概率与单串绝缘子闪络的概率p的关系的关系是:是: ,利用该公式能计算出可接受,利用该公式能计算出
13、可接受 pn下的单串绝下的单串绝缘子闪络的概率缘子闪络的概率p。例如,若。例如,若n100120串,串, pn95,则可求出则可求出p99.9599.96%。下表给出了多串绝缘子。下表给出了多串绝缘子95耐受电压与单串绝缘子耐受电压的关系。耐受电压与单串绝缘子耐受电压的关系。nnp)1 (1p并联串数n1105010012010.880.840.79UwUnw/武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP132004-12-1413绝缘子串绝缘子串前苏联前苏联日本日本悬垂悬垂串串串形串形I串和串和V串串I串串材料和材料材料和材料盘形
14、,玻璃盘形,玻璃盘形,瓷盘形,瓷盘径(盘径(mm)300320390320340380额定机械破坏负荷额定机械破坏负荷(kN)210300400330420540片数片数445543454961403832绝缘子串数绝缘子串数/相相1212242232串长(串长(m)8-10101412147.87.97.68耐张耐张串串形状和材料形状和材料盘形,玻璃盘形,玻璃盘形,瓷盘形,瓷盘径(盘径(mm)320320340380额定机械破坏负荷额定机械破坏负荷(kN)300330420520片数片数4757403832绝缘子串数绝缘子串数/相相4444串长(串长(m)12147.87.797.68前苏联
15、和日本特高压输电线路绝缘子串配置 武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP142004-12-1414中国中国1000kV1000kV输电线路在不同污秽地区的输电线路在不同污秽地区的I I型绝缘子片数型绝缘子片数( (爬电比距法爬电比距法) ) 污区等级污区等级XWP-160XWP-300片数片数串长(串长(m)片数片数串长(串长(m)轻污秽轻污秽477.3448.6中等污秽中等污秽599.25510.7中国中国1000kV1000kV输电线路输电线路I I型绝缘子串的片数和串长型绝缘子串的片数和串长( (污耐受电压法污耐受电压
16、法) ) 污秽等级污秽等级等值盐等值盐密密XWP2-160XWP-300片数片数串长(串长(m)片数片数串长(串长(m)轻污秽轻污秽0.030.06528.06418.00中等污秽中等污秽0.060.1619.46489.36重污秽重污秽0.10.257411.475911.51武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP152004-12-1415中国中国1000kV输电线路输电线路V型绝缘子串的绝缘子片数和串长型绝缘子串的绝缘子片数和串长(污耐受电压法污耐受电压法)污秽等级污秽等级等值盐密等值盐密XWP-300片数片数串长(串长
17、(m)轻污秽轻污秽0.030.06387.41中等污秽中等污秽0.060.1448.58重污秽重污秽0.10.255410.53很重污秽很重污秽0.250.355811.31武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP162004-12-1416中国中国1000kV输电线路的三层伞型绝缘子片数和串长输电线路的三层伞型绝缘子片数和串长污秽等级污秽等级等值盐密等值盐密XSP-300,I串串XSP-300,V串串片数片数串长(串长(m)片数片数串长(串长(m)轻污秽轻污秽0.030.06377.22346.63中等污秽中等污秽0.060.
18、1438.39397.61重污秽重污秽0.10.255210.14489.36很重污秽很重污秽0.250.355510.73519.95武汉高压研究所武汉高压研究所 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP172004-12-1417 特高压架空输电线路的绝缘子串选型小结:特高压架空输电线路的绝缘子串选型小结: 综合考虑国内外特高压工程经验,综合考虑国内外特高压工程经验, 1000kV级输电线路杆级输电线路杆塔中相可采用塔中相可采用V串,边相采用串,边相采用I串,而对同塔双回的情况,串,而对同塔双回的情况,则宜采用则宜采用I串。串。 在轻污秽地区和中等污秽地
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