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，重點研究了變電站的絕緣配合、氣候因素和地理環(huán)境對變電站設備外絕緣的影響，并得出相應的結論。

關鍵詞：絕緣配合；暫時過電壓；操作過電壓；雷電過電壓

中圖分類號：TM4151 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0075-02

一般情況下，變電站設備除了長期受到工頻電壓的作用外，在某些特殊條件下，還會受到操作過電壓、暫時過電壓和雷電過電壓等過電壓的短時作用，這就要求要對設備進行絕緣配合，否則這些過電壓會破壞設備的絕緣，嚴重時會威脅人身及設備的安全。

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)變電站設備可能出現(xiàn)的各種極端電壓以及保護裝置的特性，來確定變電站設備的絕緣水平；或者在現(xiàn)有的變電站設備絕緣水平基礎上，選擇能夠將作用于設備上的各種電壓所引起的設備損壞和影響連續(xù)運行的概率降低到在經濟和技術上能接受的水平的保護裝置。

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，采用了不同的保護設備，可以有不同的絕緣水平。

②變電站在設計絕緣時，需滿足工頻電壓、暫時過電壓、操作過電壓及雷電過電壓作用下的絕緣強度。在各種過電壓的波形作用下，配電裝置中的自恢復和非自恢復絕緣的絕緣強度，均要高于被保護設備的保護水平，同時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對于雷電引起的過電壓，絕緣配合以避雷器雷電保護水平作為基礎，對于非自恢復絕緣還說，一般采用慣用法；對自恢復絕緣來說，通常的做法是將絕緣強度作為隨機變量進行絕緣配合。

④對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算值為基礎，絕緣子串和空氣間隙的絕緣強度為隨機變量來進行配合的。對于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行。

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

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

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

2 變電站絕緣配合的方法

為確定變電站設備的絕緣水平，采用的方法有慣用法、統(tǒng)計法、半統(tǒng)計法和簡化統(tǒng)計法。

2.1 慣用法

慣用法是一種傳統(tǒng)的方法，適用于非自恢復絕緣，是我國目前確定變電站設備絕緣水平的主要方法。慣用法是在極端條件的作用下對絕緣配合進行考慮，即最大過電壓作用在最小絕緣強度的條件下進行絕緣配合的考慮。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留有較大的裕度。

2.2 統(tǒng)計法

統(tǒng)計法把過電壓和絕緣強度都看做是隨機變量，并試圖對其故障率進行定量。它有可能按故障后果來選取變電站不同設備的安全水平，有可能進行優(yōu)化選擇。由于需要采集許多統(tǒng)計數(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，所以目前使用的統(tǒng)計法還不是很完善。

2.3 半統(tǒng)計法

半統(tǒng)計法僅把絕緣強度作為隨機變量，確認絕緣放電電壓的效應曲線為正態(tài)分布。目前，對超高壓配電裝置的自恢復絕緣采用半統(tǒng)計法。

2.4 簡化統(tǒng)計法

簡化統(tǒng)計法假設：①過電壓遵從正態(tài)分布；②單個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。這樣就可把統(tǒng)計法的計算大為簡化。計算方法類似慣用法，但計算本質兼有統(tǒng)計法的一些優(yōu)點，它是IEC推薦的用于自恢復絕緣的計算方法。

3 變電站的絕緣配合

變電站運行中出現(xiàn)于設備絕緣上的電壓一般有工頻電壓、暫時過電壓、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設備的絕緣破壞比較嚴重，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 污穢物對變電站設備外絕緣的影響

運行中的設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，在空氣濕潤時，表面受污染層的電導率將明顯升高，進而導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、閃絡等異常都是由于空氣中污穢物污染嚴重造成的，此外，對于中性點非直接接地系統(tǒng)而言，發(fā)生電弧接地時會在非故障相產生弧光接地過電壓，如果發(fā)生穩(wěn)定接地，非故障相上的電壓將達到線電壓，引起短時過電壓，因此必須采取有效措施進行防范。

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

5 結 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，對其進行分析時要避開簡單化和孤立化。因此，在處理變電站絕緣配合問題時要力求綜合，全面分析，選取合理的方法，盡量避免犯錯誤，影響變電站的正常運行。

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