高电压与绝缘课程论文

(2015-2016学年夏季学期)研究生课程论文 课程论文题目：电力系统的过电压保护与绝缘配合课程名称高电压技术课程类别□学位课■非学位课任课教师所在学院学科专业姓名（本人签字）学号提交日期注意事项：注意事项：1、以上各项由研究生认真填写；2、研究生课程论文应符合一般学术规范，具有一定学术价值，严禁网上下载或抄袭；凡检查或抽查不合格者，一律取消该门课程成绩和学分，并按有关规定追究相关人员责任；3、论文得分由批阅教师填写（见封底），并签字确认；批阅教师应根据作业质量客观、公正的在文后签写批阅意见；4、原则上要求所有课程论文均须用A4纸打印，加装本封面封底，左侧装订；5、课程论文由各学院（部）统一保存，以备查用。4、卷纸不够写，可另附纸。

电力系统的过电压保护与绝缘配合摘要：在电力系统中，过电压与绝缘既相辅相成，同时又是一对矛盾。各种高压电气设备长期处于工作电压之下，会受到多种短时过电压的作用，如雷电过电压和操作过电压等。因此就要求设备的绝缘不仅要能够承受工作电压的长期作业，还必须能够承受可能出现的各种短时冲击性过电压。这就要求对过电压保护和绝缘选择进行综合的考虑。本文主要介绍了电力系统中几种常见过电压的产生及其相应的保护措施，并简要介绍了输电线路和变电所的绝缘配合。关键词：电力系统；过电压；绝缘配合；保护措施1.引言电力系统的绝缘包括发电厂、变电所电力设备的绝缘以及输电线路的绝缘。它们在运行中将会承受正常工作时的工作电压，以及各种原因引起的暂时过电压，如操作过电压、谐振过电压、大气过电压等[1]。电气设备的作用、电压等级等因素将决定设备的绝缘与这些电压的关系，或者说将决定绝缘水平主要依据哪种电压确定，也就是绝缘配合的问题。电力系统绝缘配合包括输电线路的绝缘配合和变电所的绝缘配合。所谓绝缘配合，就是综合考虑系统中可能出现的各种电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，确定设备的水平，从而使设备的绝缘故障率降低到技术、经济上都可以接受的水平[2]。一方面，正常工作情况下系统将承受工频电压，设备绝缘水平要保证设备在工频电压作用下能够正常工作；而过电压幅值一般都超过工频电压，这就要求设备绝缘应能在保护设备配合下保证设备安全。所以，设备绝缘水平应该以哪种电压为设计依据就需要多方考虑。另一方面，绝缘水平与投资是成正比的，绝缘水平越高，投资越大。为了节约投资，应该尽可能做到在较低的绝缘水平上保证设备的安全运行。2.过电压的产生通常情况下，电力系统处于正常的工作状态下，系统的运行也正常，此时电气设备在额定电压下是处于绝缘的状态的。而一旦遭遇雷击或者由于操作不当、仪器发生故障或者参数配置不合理等原因，造成系统中某区域的局部电压升高而超出设备正常的运行范围称之为过电压。过电压一般可以分为内部过电压和大气过电压两种[3]。④对于高压架空线路，应在变压器端设置避雷器，同时还要在变压器的中性点安装间隙放电保护设备；⑤变电厂区内需要与高压架空线路进行隔离，并且在安装避雷器时对架空线路回路的参数必须进行验证和分析，以保证输电和变电线路的安全。4.绝缘配合电力系统的绝缘配合，其根本任务是正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的，它是指根据设备的使用及其周围的环境来选择设备的电气绝缘特性。设备内所有的绝缘，无论是固体绝缘，还是符合一定要求的电气间隙和爬电距离，都必须能够承受设备在正常条件和在单一故障条件下自己内部产生的相应部分的电压。此外，还必须能承受电网电源传输进来的或者从通信网络传入的瞬态冲击电压而不击穿、不飞弧[7]。目前绝缘配合的方法主要采用惯性法[11]，它是以作用于绝缘的最大过电压和最小绝缘强度的概念为依据进行配合。首先确定电力设备上可能出现的危险过电压，然后根据运行经验乘上一个考虑各种因素影响和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平。4.1输电线路的绝缘配合大多数过电压发源于输电线路，由于线路绝缘发生闪络的后果不像变电设备绝缘故障那么严重，所以其绝缘水平较变电所内电气设备的绝缘水平低。架空输电线路依靠绝缘子与杆塔隔离，绝缘子直接影响到线路与杆塔之间的绝缘[20,21]。所以，输电线路的绝缘配合最主要的内容就是绝缘子个数的选择，主要有以下几个方面的要求：①对于运行中的绝缘子，在表面潮湿及有轻度污染的条件下，应能耐受长期作用的工频电压而不放电；②在运行条件下，绝缘子能耐受计算下的内部过电压；③在大气条件下，能够使输电线路具有一定的耐雷水平。选择绝缘子个数时，通常是按工作电压进行计算选择，之后再按内部过电压和大气过电压的要求进行验算。4.2变电所的绝缘配合由于主变压器在变电所中起到非常重要的作用，所以变电所的绝缘配合主要是确定主变压器的绝缘水平，在此之后，其它电力设备的绝缘水平可比照主变压器的绝缘水平相应确定。主变压器的绝缘试验电压主要可以根据以下几个条件来确定：①冲击全波试验电压，它是以避雷器残压为基础确定的。②冲击截波试验电压。由于截波作用下的振荡使绝缘所受电压比全波时高，所以变压器在截波作用时的保证冲击强度比全波时要高，通常可取1.25倍。③工频试验电压。由于环境因素对工频放电电压的影响很大，所以这也是需要考虑的一个重要因素。4.3其他绝缘配合对于220KV及以下的电力系统，一般情况下，外部过电压都会超过内部过电压，所以设备的绝缘水平以避雷器残压为基础确定，并且保证输电线路有一定的耐雷水平；对于330KV及以上的超高压电力系统，操作过电压将起主导作用，因此首先以断路器限制到预定水平，然后以避雷器为后备保护，所以设备的绝缘水平以避雷器在雷电过电压下的残压确定。总结随着电力系统电压等级的提高，如何正确处理好电力系统的过电压保护和绝缘配合的问题变得越来越重要。恰当的过电压保护和绝缘配合不仅能够使电力系统更为安全可靠地运行，而且能够有效地降低经济投入、运维费用和事故损失。为此，就需要深入了解各电介质和绝缘结构的电气强度，各类过电压及其防护装置特性方面的知识，以期能够更好地进行电力系统的设计和故障分析。参考文献[1]赵智大.高电压技术[D].北京:中国电力出版社,2006.8.[2]张作智,吴建.电力系统的绝缘配合[J].黑龙江科技信息,17.[3]韦卫红,邵翠辉.电力系统过电压的产生原因分析及限制策略[J].民营科技,2011(12),192.[4]梁荣振.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].机电信息,2011(9),35-36.[5]刘淑花.浅谈电力系统过电压保护措施[J].工业技术，2013(2),161.[6]范文锋,张玉平,赵洪城,等.谐振过电压的限制方法[J].热电技术，2007(3).[7]杨宇涛,罗亮.绝缘配合的设计方法[J].标准与应用，2006(3).[8]田文利.论电力系统中的过电压保护原理及防护[J].科技与企业,2016,226.[9]WUTF，CHANGCH，LINLC，etal.Dc-busvoltagecontrolwithathree-phasebidirectionalinverterforDCdistributionsystem[J].IEEETransactionsonPowerElectronics，2013，28(4):1890-1899．[10]HEQiuping，HANYongxia，LILicheng，etal.StudyontheovervoltageandinsulationcoordinationofflexibleDCpowernet-work[C]//ProceedingsofIEEEConferenceonPowerandEnergyEngineering，HongKong,China:IEEE,2014:1-5．[11]国家质量监督检验检疫总局．绝缘配合第2部分:高压输变电设备的绝缘配合使用导则:GB/T311.2-2002［S］．[12]WesterwellerT,FriedrichK,ArmoniesU,etal.Transbaycableworld'sfirstHVDCsystemusingmultilevelvoltagesourcedconverter[C]//ProceedingsofCIGRE.Paris,France:CIGRE,2010．[13]杨鹏程,陈水明,周宗川,等.750kv沿线多组避雷器限制操作过电压研究[J].清华大学学报,2008(10).[14]胡平.电力系统过电压的产生及限制措施[J].湘电培训与教学，2006(3).[15]许颖.关于高压输电线路绝缘水平问题的探讨[J].西北电力学报,2008.[16]王达.电力系统绝缘配合[J].北京电力技术,2009.[17]TangL．Controlandprotectionofmulti-terminalDCtransmissionsystemsbasedonvoltage-sourceconverters[D]．Montreal：McGillUniversity，2003．[18][13]NilssonD，SanninoA．Loadmodellingforsteady-stateandtransientanalysisoflow-voltagedcsystems[C]//IEEEIndustryApplicationsConference.Seattle,USA：IEEE，2004：774-780．[19]SalomonssonD，SanninoA．Low-voltageDCdistributionsystemforcommercialpower