變電站絕緣配合探討

摘 要：文章闡述變電站絕緣配合的目的、原則以及絕緣配合的方法，重點(diǎn)研究了變電站的絕緣配合、氣候因素和地理環(huán)境對(duì)變電站設(shè)備外絕緣的影響，并得出相應(yīng)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：絕緣配合；暫時(shí)過電壓；操作過電壓；雷電過電壓

中圖分類號(hào)：TM4151 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）33-0075-02

一般情況下，變電站設(shè)備除了長(zhǎng)期受到工頻電壓的作用外，在某些特殊條件下，還會(huì)受到操作過電壓、暫時(shí)過電壓和雷電過電壓等過電壓的短時(shí)作用，這就要求要對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣配合，否則這些過電壓會(huì)破壞設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅人身及設(shè)備的安全。

1 變電站絕緣配合的目的和原則

1.1 變電站絕緣配合的目的

變電站絕緣配合就是根據(jù)變電站設(shè)備可能出現(xiàn)的各種極端電壓以及保護(hù)裝置的特性，來確定變電站設(shè)備的絕緣水平；或者在現(xiàn)有的變電站設(shè)備絕緣水平基礎(chǔ)上，選擇能夠?qū)⒆饔糜谠O(shè)備上的各種電壓所引起的設(shè)備損壞和影響連續(xù)運(yùn)行的概率降低到在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上能接受的水平的保護(hù)裝置。

1.2 變電站絕緣配合的原則

①不同的變電站，若處于不同的電網(wǎng)，采用了不同的保護(hù)設(shè)備，可以有不同的絕緣水平。

②變電站在設(shè)計(jì)絕緣時(shí)，需滿足工頻電壓、暫時(shí)過電壓、操作過電壓及雷電過電壓作用下的絕緣強(qiáng)度。在各種過電壓的波形作用下，配電裝置中的自恢復(fù)和非自恢復(fù)絕緣的絕緣強(qiáng)度，均要高于被保護(hù)設(shè)備的保護(hù)水平，同時(shí)要考慮其他各種因素，留有一定的裕度，不同絕緣間的相互配合不列入考慮范圍。

③對(duì)于雷電引起的過電壓，絕緣配合以避雷器雷電保護(hù)水平作為基礎(chǔ)，對(duì)于非自恢復(fù)絕緣還說，一般采用慣用法；對(duì)自恢復(fù)絕緣來說，通常的做法是將絕緣強(qiáng)度作為隨機(jī)變量進(jìn)行絕緣配合。

④對(duì)于操作引起的過電壓，220 kV及以下變電站，其絕緣配合是以最大操作過電壓的理論計(jì)算值為基礎(chǔ)，絕緣子串和空氣間隙的絕緣強(qiáng)度為隨機(jī)變量來進(jìn)行配合的。對(duì)于330～500 kV變電站，其絕緣配合以上述雷電引起的過電壓的絕緣配合來進(jìn)行。

⑤對(duì)于電氣設(shè)備，一般要求其能承受一定幅值及時(shí)間的工頻過電壓和諧振過電壓，同時(shí)在過電壓的情況下，其外絕緣爬電距離應(yīng)滿足該環(huán)境下污穢條件的爬電比距要求。

⑥在污穢嚴(yán)重的地區(qū)，變電站配電設(shè)備外絕緣如果沒有比較有效的措施來降低污穢程度的話，則需嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行絕緣加強(qiáng)。

⑦在海拔比較高的地區(qū)，變電站配電設(shè)備外絕緣應(yīng)下先考慮加強(qiáng)保護(hù)，選取高性能的避雷器，然后應(yīng)再加強(qiáng)絕緣以及選擇適用高原的電器。

2 變電站絕緣配合的方法

為確定變電站設(shè)備的絕緣水平，采用的方法有慣用法、統(tǒng)計(jì)法、半統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法。

2.1 慣用法

慣用法是一種傳統(tǒng)的方法，適用于非自恢復(fù)絕緣，是我國(guó)目前確定變電站設(shè)備絕緣水平的主要方法。慣用法是在極端條件的作用下對(duì)絕緣配合進(jìn)行考慮，即最大過電壓作用在最小絕緣強(qiáng)度的條件下進(jìn)行絕緣配合的考慮。由于極端情況出現(xiàn)的概率較低，所以按這一原則選定絕緣水平通常會(huì)留有較大的裕度。

2.2 統(tǒng)計(jì)法

統(tǒng)計(jì)法把過電壓和絕緣強(qiáng)度都看做是隨機(jī)變量，并試圖對(duì)其故障率進(jìn)行定量。它有可能按故障后果來選取變電站不同設(shè)備的安全水平，有可能進(jìn)行優(yōu)化選擇。由于需要采集許多統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和確定某些參數(shù)的分布規(guī)律，并考慮到其使用效果，由于尚未確定最優(yōu)的允許故障率指標(biāo)，所以目前使用的統(tǒng)計(jì)法還不是很完善。

2.3 半統(tǒng)計(jì)法

半統(tǒng)計(jì)法僅把絕緣強(qiáng)度作為隨機(jī)變量，確認(rèn)絕緣放電電壓的效應(yīng)曲線為正態(tài)分布。目前，對(duì)超高壓配電裝置的自恢復(fù)絕緣采用半統(tǒng)計(jì)法。

2.4 簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法

簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法假設(shè)：①過電壓遵從正態(tài)分布；②單個(gè)間隙上所加電壓與其它并聯(lián)間隙上所加電壓之間不相關(guān)。這樣就可把統(tǒng)計(jì)法的計(jì)算大為簡(jiǎn)化。計(jì)算方法類似慣用法，但計(jì)算本質(zhì)兼有統(tǒng)計(jì)法的一些優(yōu)點(diǎn)，它是IEC推薦的用于自恢復(fù)絕緣的計(jì)算方法。

3 變電站的絕緣配合

變電站運(yùn)行中出現(xiàn)于設(shè)備絕緣上的電壓一般有工頻電壓、暫時(shí)過電壓、操作過電壓和雷電過電壓。其中雷電過電壓和操作過電壓對(duì)設(shè)備的絕緣破壞比較嚴(yán)重，出現(xiàn)的概率也高，因此本文主要探討變電站在雷電過電壓和操作過電壓下的絕緣配合。

3.1 雷電過電壓下的絕緣配合

電氣設(shè)備通常由公式（1）來確定雷電過電壓作用下的絕緣水平：

4.3 污穢物對(duì)變電站設(shè)備外絕緣的影響

運(yùn)行中的設(shè)備絕緣子由于受到空氣中污穢物的影響，容易在表面形成污穢層，在空氣濕潤(rùn)時(shí)，表面受污染層的電導(dǎo)率將明顯升高，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子的絕緣特性下降?？諝庵械奈鄯x物主要是粉塵微粒、硫化物、氮化物、氧化物、鹵化物、機(jī)化合物、粉塵廢氣、重金屬廢氣以及含硫、含氯、含氟的廢氣，水分主要是霧、露、霜、毛毛雨以及雪和冰等。瓷瓶放電、電暈、局部電弧、閃絡(luò)等異常都是由于空氣中污穢物污染嚴(yán)重造成的，此外，對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)而言，發(fā)生電弧接地時(shí)會(huì)在非故障相產(chǎn)生弧光接地過電壓，如果發(fā)生穩(wěn)定接地，非故障相上的電壓將達(dá)到線電壓，引起短時(shí)過電壓，因此必須采取有效措施進(jìn)行防范。

一般認(rèn)為在操作波和雷電波電壓作用下，電氣設(shè)備的外絕緣受污穢程度較小，可不考慮。但是，經(jīng)污穢絕緣子閃絡(luò)特性試驗(yàn)研究表明，污穢且濕潤(rùn)的絕緣子，其閃絡(luò)電壓在操作波和雷電波電壓作用情況下會(huì)有顯著下降，如果是工頻和操作波電壓共同作用，下降情況會(huì)更加嚴(yán)重，因此必須對(duì)污穢地區(qū)電氣設(shè)備絕緣進(jìn)行耐受操作波和雷電波作用能力的校驗(yàn)。為減少絕緣子污閃的發(fā)生情況，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，可以采用耐污絕緣子、加大絕緣距離等措施。

5 結(jié) 語

通過以上的分析可以發(fā)現(xiàn)，影響變電站各種絕緣的因素繁雜，并且各因素之間都是相互作用、相互影響的，對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)要避開簡(jiǎn)單化和孤立化。因此，在處理變電站絕緣配合問題時(shí)要力求綜合，全面分析，選取合理的方法，盡量避免犯錯(cuò)誤，影響變電站的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱德恒.高電壓絕緣[M].北京：清華大學(xué)出版社，1992.

[2] 顧樂觀.電力系統(tǒng)的污穢絕緣[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1988.

[3] 中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合[M].北京：中國(guó)電力出版社，1997.