变电站电气设备的绝缘配合
GB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》
b)范围 II 的开关设备的纵绝缘性能用雷电、操作冲击电压和工频电压的联 合电压试验检验。
4.4.2.4 设备在陡波前过电压下的绝缘性能用陡波前冲击电压试验检验。 关于陡波前冲击试验的规定，在考虑中。
4.5 绝缘配合方法的选择
——绝对湿度 h0=11g/m3 本标准规定的额定耐受电压均为相应于标准参考大气条件下的数值。 3.2 正常使用条件 本标准规定的额定耐受电压，适用于下列使用条件下运行的设备： a）周围环境最高空气温度不超过 40℃ b）安装地点的海拔高度不超过 1000m。 3.3 对周围环境空气温度高于 40℃处的设备，其外绝缘在干燥状态下的试 验电压应取本标准的额定耐受电压值乘以温度校正因数 Kt
4.6 持续工频电压和暂时过电压下的绝缘配合
对范围 I 的设备所规定的短时工频耐受电压，一般均能满足在正常运行电压 和暂时过电压下的要求。
为检验设备老化对内绝缘性能、污秽对外绝缘性能的影响所进行的长时间工 频试验，应在有关设备标准中规定，下面仅给出应遵循的一般规则。
4.6.1 对正常运行条件，绝缘应能长期耐受设备最高电压。
d）电力电容器：耦合电容器（包括电容式电压互感器）、并联电容器、交 流滤波电容器；
e）高压电力电缆； f）变电站绝缘子、穿墙套管； g）阀式避雷器绝缘外套。 1.2.2 本标准不适用于： a）安装在严重污秽或带有对绝缘有害的气体、蒸汽、化学沉积物的场合下 的设备； b）相对湿度较高且易出现凝露场合的户内设备。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标 准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨 使用下列标准最新版本的可能性。 GB 156-1993 标准电压 GB/T 16927.1-1997 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 GB/T 16927.2-1997 高电压试验技术 第二部分：测量系统 GB 11032-89 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB 7327-87 交流系统用碳化硅阀式避雷器 GB 2900.19-94 电工术语 高电压试验技术和绝缘配合 GB 311.7-88 高压输变电设备的绝缘配合使用导则 3 使用条件 3.1 标准参考大气条件 标准参考大气条件为： ——温度 t0=20℃ ——压力 p0=101.3kPa
变电站绝缘配合探讨
变电站绝缘配合探讨摘要：文章阐述变电站绝缘配合的目的、原则以及绝缘配合的方法，重点研究了变电站的绝缘配合、气候因素和地理环境对变电站设备外绝缘的影响，并得出相应的结论。
关键词：绝缘配合；暂时过电压；操作过电压；雷电过电压一般情况下，变电站设备除了长期受到工频电压的作用外，在某些特殊条件下，还会受到操作过电压、暂时过电压和雷电过电压等过电压的短时作用，这就要求要对设备进行绝缘配合，否则这些过电压会破坏设备的绝缘，严重时会威胁人身及设备的安全。
1 变电站绝缘配合的目的和原则1.1 变电站绝缘配合的目的变电站绝缘配合就是根据变电站设备可能出现的各种极端电压以及保护装置的特性，来确定变电站设备的绝缘水平；或者在现有的变电站设备绝缘水平基础上，选择能够将作用于设备上的各种电压所引起的设备损坏和影响连续运行的概率降低到在经济和技术上能接受的水平的保护装置。
1.2 变电站绝缘配合的原则①不同的变电站，若处于不同的电网，采用了不同的保护设备，可以有不同的绝缘水平。
②变电站在设计绝缘时，需满足工频电压、暂时过电压、操作过电压及雷电过电压作用下的绝缘强度。
在各种过电压的波形作用下，配电装置中的自恢复和非自恢复绝缘的绝缘强度，均要高于被保护设备的保护水平，同时要考虑其他各种因素，留有一定的裕度，不同绝缘间的相互配合不列入考虑范围。
③对于雷电引起的过电压，绝缘配合以避雷器雷电保护水平作为基础，对于非自恢复绝缘还说，一般采用惯用法；对自恢复绝缘来说，通常的做法是将绝缘强度作为随机变量进行绝缘配合。
④对于操作引起的过电压，220 kV及以下变电站，其绝缘配合是以最大操作过电压的理论计算值为基础，绝缘子串和空气间隙的绝缘强度为随机变量来进行配合的。
对于330～500 kV变电站，其绝缘配合以上述雷电引起的过电压的绝缘配合来进行。
⑤对于电气设备，一般要求其能承受一定幅值及时间的工频过电压和谐振过电压，同时在过电压的情况下，其外绝缘爬电距离应满足该环境下污秽条件的爬电比距要求。
110kV变电站空气间隙及电气设备绝缘配合
110kV变电站空气间隙及电气设备绝缘配合【摘要】随着我国经济水平的不断提高，各地区的用电负荷增长较快，电力供应对人民生活、国民经济等各方面影响巨大，供电可靠性要求更高，但受雷雨天气、环境污染等因素影响，严重影响电网安全稳定运行，因此对其输电线路进行差异化设计改造，线路参数进行合理改善刻不容缓。
本文以江西赣州某地区为例就110kV变电站空气间隙及电气设备绝缘配合进行了分析与研究。
【关键词】110kV变电站；空气间隙；绝缘配合对110KV变电站中过电压时的空气间隙及绝缘子片数进行计算与分析，是为了110KV变电站中的电气设备在工频过电压、操作过电压及雷电过电压情况下正常运行，保证整个输电运行的安全性与稳定性。
地区基本情况概述本文研究分析中所选择区域中110kV变电站主要分布江西赣州地区，该地区位于南岭、诸广及南岭三大山脉的交接处，其地势四周高，中间低，地形地貌主要以山地丘陵为主。
本文主要研究了海拔以及污秽对110kV变电站中电气设备绝缘的影响，并对所需要的绝缘参数及水平进行了精确的计算，结合该地区的地质状况，研究出了不同海拔及污秽程度下的110kV变电站中电气设备所需要的绝缘子片的数量及不同电压状况下所需要的空气间隙大小。
对该地区110kV 变电站中的空气间隙及电气设备绝缘进行全面的数据计算及分析，从而得出要确保110kV变电站的正常运行，保持其稳定性，就要选择符合该地区特点的绝缘水平及空气间隙。
一、110kV变电站中导线与构架间的空气间隙1.110kV变电站正常电压对空气间隙的要求110kV变电站电压对空气间隙大小的要求十分严格，需要经过计算出精确的空气间隙才能做进一步的判断，以下是在不受风偏情况下110kV变电站电压对空气间隙的要求，它需要运用该公式进行精确计算：该公式中K2代表的是变电站线路中工频电压对空气间隙系数的统计，其取值是确定值为1.20；如果将变电站中空气间隙的工频设置为50%，那么该变电站所放出的电压则为该地区110kV变电站进行绝缘放电压时应该校正该地区海拔高度，由于该区域特征应保持该区变电站所放电压大于154KV，根据以上计算可知该区域空间间隙最小为0.40m。
DL_T6201997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
DL_T6201997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 6201997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》是中国电力行业的一项重要技术标准，旨在规范交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计，确保电力系统的安全、稳定运行。
一、过电压的类型及危害1.1 过电压的定义过电压是指在电力系统中，电压瞬间升高超过正常运行电压的现象。
根据其产生的原因和特性，过电压可分为内部过电压和外部过电压两大类。
1.2 内部过电压内部过电压是由系统内部操作或故障引起的，主要包括操作过电压和暂时过电压。
1.2.1 操作过电压操作过电压是由于开关操作、故障切除等引起的电压瞬变。
常见的操作过电压有：开断空载线路过电压合闸空载线路过电压切除空载变压器过电压1.2.2 暂时过电压暂时过电压是由于系统不对称故障或谐振引起的持续时间较长的过电压。
常见的暂时过电压有：单相接地故障引起的过电压谐振过电压1.3 外部过电压外部过电压主要由雷电引起，包括直击雷过电压和感应雷过电压。
1.3.1 直击雷过电压直击雷过电压是雷电直接击中电力设备或线路时产生的过电压。
1.3.2 感应雷过电压感应雷过电压是雷电放电时在附近线路或设备上感应产生的过电压。
1.4 过电压的危害过电压会对电力系统的设备和绝缘造成严重危害，主要包括：绝缘击穿设备损坏系统停电人身安全威胁二、过电压保护措施为了防止过电压对电力系统造成危害，DL/T 6201997标准提出了多种过电压保护措施。
2.1 防雷保护2.1.1 避雷针和避雷线避雷针和避雷线是防止直击雷过电压的主要措施。
避雷针通过引雷作用，将雷电引导至地面，保护设备和线路免受直击雷的侵害。
避雷线则广泛应用于输电线路，形成屏蔽效应，减少雷电直接击中线路的概率。
2.1.2 避雷器避雷器是限制过电压幅值的重要设备，通过非线性电阻特性，将过电压泄放到大地，保护系统绝缘。
常见的避雷器有：氧化锌避雷器碳化硅避雷器2.2 操作过电压保护2.2.1 合闸电阻在高压开关设备中加装合闸电阻，可以有效降低合闸空载线路时的过电压幅值。
GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合
GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合前言本标准是非等效国际电工委员会IEC 71-1：1993《绝缘配合第1部分：定义、原理和原则》对GB 311.1-83《高压输变电设备的绝缘配合》进行修订的。
主要的修订内容有：1）标准中除设备的相对绝缘外，还增列了相间绝缘和纵绝缘；2）设备上的作用电压增加了“陡波前过电压”和“联合过电压”，前者主要是由GIS中隔离开关操作引起的，后者则分别作用于相间绝缘和纵绝缘。
相应的试验电压类型增加了“陡波前冲击试验”（在考虑中）和“联合电压试验”；3）据IEC 71-1给出了各类作用电压的典型波形（图1）；4）对10kV和35kV的设备的外绝缘干状态下短时工频耐受电压的数值分别提高到42kV和95kV，但这并不意味着对外绝缘的要求或绝缘水平提高，因为在此电压范围内，绝缘水平主要是由雷电冲击耐受电压决定的；5）据IEC 71-1增加3/9次冲击耐受电压试验程序（6.3.2）；6）对变压器类设备的截断冲击，提高了跌落时间，一般不大于0.7us，截波过零系数不大于0.3的要求，这样的规定和同类国际标准一致，技术上比较合理。
本标准和IEC 71-1的主要内容和技术要求基本上是一致的，但也存在某些差异，包括：①IEC 71-1：1993为说明绝缘配合的过程引入了多个“耐受电压”的术语和配合程序图，这虽对理解绝缘配合过程有一定帮助，但过于烦琐，未于采用；②Um<72.5kV设备的外绝缘干状态短时工频耐受电压比IEC71-1中的规定值高；③范围II的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压的反极性工频电压的幅值为（0.7~1.0）Um，IEC 71-1中规定仅为0.7 Um，也偏高。
故本标准只能为非等效采用IEC 71-1。
本标准自实施之日起，代替GB 311.1-83。
本标准由中华人民共和国机械工业部提出。
本标准由全国高压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会归口。
本标准由西安高压电器研究所和武汉高压研究所负责起草。
绝缘配合
工频电压下空气间隙
间隙距离的选择：特高压真型塔边相空气间隙工频放电电 压与间隙距离的关系见图1。放电电压试验值和要求值的 比较见表2。
工频电压下空气间隙
操作冲击下的空气间隙
本研究采用真型的特高压杆塔进行空气间隙的放电电 压试验。 在选择空气间隙距离时，要考虑下列因素: (1)沿线最大的统计（2%）操作过电压水平Us为1.7 p.u。 (2)计算中tf以1000us计。 U 50.1.和变异系数的影 r (3) 考虑多间隙并联对放电电压 * 响 m 。
操作冲击下的空气间隙
对于操作过电压下的线路空气间隙距离选择，并联间隙 数取决于线路上出现最大的操作统计过电压的部分线路长 度，或者说取决于沿线操作过电压分布的均匀程度。根据 晋东南－南阳－荆门特高压线路操作过电压的实际分布情 况取m=100。 U 50.1.c (4)考虑线路间隙放电电压为 （1-3σ）。 (5)计算风速为0.5Vm(Vm为最大风速)。 单空气间隙的操作冲击放电电压配合值：
2、变电站绝缘配合
线路绝缘子串片数选择
原则： 1、工作电压下不发生雾闪； 2、操作过电压下不发生湿闪； 3、具有一定冲击耐压能力，保证一定的线路耐雷水平。 方法： 1 、污耐压法 2、泄露比距法
污耐压法
首先需要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。然后按照系统必须保证的耐受电压Us，计算出 需要的绝缘子片数。 线路单片绝缘子的闪络电压和盐密的关系如下 式中：S为盐密；a ,b是常数，通过污闪试验的拟合得出。 单片绝缘子耐受电压表示如下 un= ui50% (1 - 3σs) 式中：σs为绝缘子污秽闪络电压的变差系数，一般取8％。
高海拔超高压变电站过电压与绝缘配合
说明：CVT 电压互感器、DS 电流互感器、CB 隔离开关、CT 断路器、VT 变压器。
程序 2：换流站一回进波（无其它线接入） ，不带母线，仅有一台发电机 G1 运行，雷
击#2 杆塔横担，L=400m。 主要电气设备的过电压幅值如表 3 所示：
表 3 一机一线、不带母线雷击#2 塔横担方式下主要电气设备过电压的幅值 主要电气设备 设备过电压幅值（kV） CVT 1312 DS 1240 CB 1205 CT 1238 VT 1220 主变 1525
u50% (t ) 2400 800e
t 4
1600e
t 1.5
2000e
t 0.8
1700e
t 0.25
(公式 3)
2.1.3 高海拔地区操作过电压绝缘强度修正计算
对于高海拔地区的输电线路来说， 由于空气击穿电压的降低， 输电线路的绝缘强度会降 低，但经查阅相关文献，电力设计院在设计高海拔地区的输电线路的时候，会考虑到这个因 素，调整绝缘距离以保证绝缘强度维持在规程所规定的 2p.u（相电压幅值的 2 倍） 。因此， 在研究高海拔地区输电线路的绝缘强度时，采用规程要求的 2p.u。 对于高海拔地区的电气设备来说， 将采用与高海拔地区雷电过电压绝缘强度修正计算一 致的 GB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》进行修正计算。
程序 1：换流站一回进波（无其它线接入） ，不带母线，仅有一台发电机 G1 运行，雷
击#0 塔横担，L=400m。 主要电气设备的过电压幅值如表 2 所示：
表 2 一机一线、不带母线雷击#0 塔横担方式下主要电气设备过电压的幅值 主要电气设备 设备过电压幅值（kV） CVT 910 DS 908 CB 906 CT 907 VT 904 主变 898
GB3111-1997高压输变电设备的绝缘配合
GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合2007-08-28 19:41:26GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合(ttt001制作,网络首发全word版本)前言本标准是非等效国际电工委员会IEC 71-1：1993《绝缘配合 第1部分：定义、原理和原则》对GB 311.1-83《高压输变电设备的绝缘配合》进行修订的。
主要的修订内容有：1）标准中除设备的相对绝缘外，还增列了相间绝缘和纵绝缘；2）设备上的作用电压增加了“陡波前过电压”和“联合过电压”，前者主要是由GIS中隔离开关操作引起的，后者则分别作用于相间绝缘和纵绝缘。
相应的试验电压类型增加了“陡波前冲击试验”（在考虑中）和“联合电压试验”；3）据IEC 71-1给出了各类作用电压的典型波形（图1）；4）对10kV和35kV的设备的外绝缘干状态下短时工频耐受电压的数值分别提高到42kV和95kV，但这并不意味着对外绝缘的要求或绝缘水平提高，因为在此电压范围内，绝缘水平主要是由雷电冲击耐受电压决定的；5）据IEC 71-1增加3/9次冲击耐受电压试验程序（6.3.2）；6）对变压器类设备的截断冲击，提高了跌落时间，一般不大于0.7us，截波过零系数不大于0.3的要求，这样的规定和同类国际标准一致，技术上比较合理。
本标准和IEC 71-1的主要内容和技术要求基本上是一致的，但也存在某些差异，包括：①IEC 71-1：1993为说明绝缘配合的过程引入了多个“耐受电压”的术语和配合程序图，这虽对理解绝缘配合过程有一定帮助，但过于烦琐，未于采 用；②Um<72.5kV设备的外绝缘干状态短时工频耐受电压比IEC71-1中的规定值高；③范围II的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压的反极 性工频电压的幅值为（0.7~1.0） Um，IEC 71-1中规定仅为0.7 Um，也偏高。
故本标准只能为非等效采用IEC 71-1。
本标准自实施之日起，代替GB 311.1-83。
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常见试验项目：测量绝缘电阻，吸收比，泄漏电流，介质损耗角 正切，局部放电，电压分布等。
TE571（测量局部放电）
绝缘电阻测试仪
主要电气设备的绝缘预防性试验项目
序
电气设备
试验项目
号
测量绝 测量绝缘电 测量泄 直流耐压试 测量介质 测量局 油的介质损 油中含 油中溶 油的电 测量电 交流耐
缘电阻 阻和吸 漏电流 验并测泄漏 损耗角正 部放电 耗角正切 水量分 解气体 气强度 压分布 压试验
五、电气设备绝缘配合的惯用法
确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平。避雷 器的保护水平是以避雷器残压为基础确定。
六、变电站电气设备绝缘水平的确定
500kV变电站主接线示意图 变压器的绝缘水平应与灭弧电压（额定电压）较低的变 电所型避雷器进行配合，其他设备则与灭弧电压（额定 电压）较高的线路型避雷器相配合
项目四：电力系统的绝缘配合 学习情境二：变电站电气设备的绝缘配合
教学目标
掌握变电站电气设备绝缘水平的测定方法。 熟悉常见各类电压等级的变电站电气设备的绝缘水平。
一、电气设备进行绝缘试验的必要性：
电力系统的规模、容量不断地扩大，停电造成的损失越来
越严重。 我国电力短缺，这就需要提高发电设备可靠性，使其满负 荷运转，增加发电量。 绝缘往往是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通常是引发 电力系统事故的首要原因。 电介质理论仍远未完善，须借助于各种绝缘试验来检验和 掌握绝缘的状态和性能。
变压器的操作基本冲击绝缘水平(BSL)与避雷器的操作冲击保 护水平(Up)相配合，配合系数不低于1.15
在220kV及以下的系统中，避雷器只用作雷电过电压的防护措 施 ，按上述原则根据避雷器的雷电冲击保护水平可以确定变 压器的全波基本冲击绝缘水平(BIL) ，而操作冲击绝缘水平 (BSL)是用额定短时工频耐受电压，即工频绝缘水平代替
1、2为雷电和操作冲击电压换算 为等值工频电压用的冲击系数
对于不用避雷器保护或非有效保护的设备，如断路器、 仪用互感器等，应选用较高的雷电冲击耐受电压及与 之对应的操作冲击耐受电压
本篇主要阐述电气设备绝缘试验的试验设备、试验方法 和测量技术。
绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。
破坏性试验检验绝缘的电气强度，非破坏性试验检验其 他电气性能。
二、电气设备绝缘预防性试验
绝缘预防性试验的目的是什么？ 绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起，我们通过测量电气
特性的变化来发现隐藏着的缺陷。 绝缘缺陷类型 集中性缺陷：裂缝、局部破损、气泡等 分散性缺陷：内绝缘受潮、老化、变质等
其核心问题为确定设备的绝缘水平。
绝缘水平
设备可以承受(不发生闪络、击穿或其他损坏）的试验 电压标准。
四、电气设备绝缘水平的确定
考虑到设备在运行时要承受运行 电压、工频过电压、雷电过电压 及操作过电压的作用，对电气设 备绝缘规定了以下试验电压:
短时工频试验电压（1min）； 雷电冲击试验电压； 操作冲击试验电压； 对外绝缘规定了干湿状态下 的工频放电电压； 考虑到在长期工作电压和工 频过电压作用下内绝缘的老化和 外绝缘的抗污秽性能，规定了设 备的长时间工频试验电压。
收比
电流
切
析
分析
1 同步发电机和调相机
√
√
2 交流电动机
√
√
3 油浸变压器
√
√
4 电磁式电压互感器
√
5 电流互感器
√
6 油断路器
√
√
7 悬式和支柱式绝缘子
√
8 电力电缆
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Hale Waihona Puke √√√√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
三、 绝缘配合的原则和方法
绝缘配合
根据电气设备在系统中可能承受的各种电压,并考虑过电压 的限制措施和设备的绝缘性能后来确定电气设备的绝缘水平， 以便把作用于电气设备上的各种电压（正常工作电压及过电 压）所引起的绝缘损坏降低到经济上和运行上所能接受的水 平。
(330～500)kV电气设备的绝缘水平由两个参数表示 全波基本冲击绝缘水平(BIL)，额定雷电冲击耐受电压 操作基本冲击绝缘水平(BSL)，额定操作冲击耐受电压
变压器的全波基本冲击绝缘水平(BIL)与避雷器雷电冲击保护 水平(Up)之间取一定的配合系数，系数根据各国的运行经验及 传统的取值略有不同，一般在1.21.4之间。国际电工委员会 (1EC)规定此系数大于等于1.2。