电气化铁路过电压绝缘配合设计
1.1 概述
电气化铁路牵引变电所供电对象是电力机车，由于电力机车是单相脉冲负荷，产生的负序谐波较大，会导致牵引供电网络的功率因素降低并给电力系统带来影响。提高电力牵引变电所的功率因数方法有很多种，我国普遍采用的方法是在牵引变压器低压侧安装固定并联电容补偿装置，并且大都采用真空断路器来进行透切操作。由于真空断路器具有超强的灭弧能力和高频吸弧能力，在牵引变电所利用真空断路器投切并联补偿装置的过程中，曾多次发生烧毁电容器和电抗器的事故，严重的影响电气化铁路的安全运营，因此迫切需要对电气化铁路并联补偿装置投切暂态过程的过电压与绝缘配合进行研究。
本文主要介绍电气化铁道无功功率的现状，并联电容补偿的原理、作用、方案和主接线以及国内无功补偿方式的应用及研究现状。然后对电气化铁道并联无功补偿装置投切的过渡过程进行了理论分析和计算，得出了并联补偿装置投切过渡过程期间电容器和电抗器上的电压及回路电流的数学表达式。根据牵引变电所并联补偿装置的实际参数，对投切过渡过程期间电容器和电抗器上的电压及回路电流进行了工程计算，并对计算结果进行了分析。综合考虑电气化铁路供电系统中各设备的绝缘能力，欲使绝缘能耐受所有可能预见的最大过电压进行绝缘配合设计分析。
。
2接触网绝缘配合的分析与研究
2.1接触网的绝缘部件
（1）绝缘子是接触网带电体与支柱设备或其他接地体保持电气绝缘的重要部件。
接触网用的绝缘子多为悬式绝缘子和棒式绝缘子。悬式绝缘子主要用来悬吊或支撑接
触悬挂，电气化铁路供电的额定电压是25kV，选用的绝缘子形式一般是由三片组成
的绝缘子串，轻污染区采用三片普通型悬式绝缘子组成，重污染区采用四片均为防污
型悬式绝缘子组成的绝缘子串。棒式绝缘子是根据电气化铁路接触网的工作条件而专
门设计的一种瓷质的整体式绝缘子，根据使用环境及条件可分为普通型﹑防污型及双
重绝缘三种类型。绝缘子的性能好坏，对接触网能否正常供电影响很大。
（2）绝缘子的机械性能
绝缘子在接触网中不仅起绝缘作用，而且还承受着机械负荷，特别是软横跨的承
力索及下锚用的绝缘子承受着线索的全部张力，所以对绝缘子的电气及机械性能的要
求都是极为严格的。
（3）绝缘子的电气强度
绝缘子在工作中要受到各种大气环境的影响，并可能受到工频电压、内部过电压
和外部过电压的作用。因而，要求绝缘子在这三种电压作用及相应的环境之下能够正
常工作或保持一定绝缘水平。绝缘子的电气性能，用干闪络电压﹑湿闪络电压和击穿
电压表示。
①绝缘子的干闪络电压
绝缘子在干燥﹑清洁的环境时，施加电压使其表面达到闪络时的最低电压，称为干闪络电压。
②绝缘子湿闪络电压
在雨水降落的方向与绝缘子表面呈45度淋在绝缘子表面是，使其闪络的最低电压，就称为绝缘子湿闪络电压。
③击穿电压
击穿电压是指绝缘子瓷体被击穿损害而失去绝缘作用的最低电压。 （4）悬式绝缘子的电气强度—每串片数选择
每串绝缘子片数应符合工频电压的爬电距离要求，同时应符合操作过电（内过电压）要求，有工频电压爬电距离要求的线路，每串绝缘子片数应符合下式要求 0
L K u n e m
λ≥
（2-1-1）
式中： n —每串绝缘子片数； m u —系统最高电压，kV ；
λ—爬电比距，330kV 及以上为1.45，220kV 及以下为1.39，cm/kV ； 0L —每片悬式绝缘子的几何爬电距离，cm ；
e K —绝缘子爬电距离的有效系数，主要由各种绝缘子爬电距离在实验运行
中提高污秽耐压的有效性来确定，并以XP —70型绝缘子作为基础，其
e K 值取为1。
绝缘子串除应在长期工作电压下不发生闪络外，还应耐受操作过电压的作用，即绝缘子串的湿闪电压在考虑各种影响因数并保持一定裕度后，应大于可能出现的操作过电压，于是绝缘子串的工频湿闪电压（最大值）或正极性操作冲击50%放电电压50..s u 可由下式确定
50..s u 01u K ≥ （2-1-2） 式中： 50..s u —绝缘子串的工频湿闪电压（最大值）或正极性操作冲击50%放电电压，
kV ；
0u —对220kV 及以下系统为计算用最大操作过电压m ph m ph u u K u ??=(00为系 统最大工作电压幅值，0K 为倍数）；对于330kV 及以上系统为线路相对地统计操作过电压，采用空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸中的较高值；
1K —线路绝缘子串操作过电压统计配合系数，对220kV 及以下系统取1.17，
对330kV 以上系统取1.25。
进行绝缘配合时，对于330kV 及以上输电线路的绝缘子串、空气间隙在各种电压
下（特别是操作冲击下）的绝缘强度，宜采用仿真型塔实验数据。绝缘子串和空气间隙的正极性放电电压比负极性低，估计算中应用正极性放电电压。
在实际运行中，不能排除存在零值绝缘子的可能性。因此，在按上述操作过电压确定每串绝缘子片数时，还应适当增加片数。对于直线塔杆，35—220kV 电压等级下增加1片，220kV 及以上增加1—2片。根据《规程》要求，在海拔1000m 以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的绝缘子串的绝缘子片数，不少于表1所列数值。
表1 操作过电压及雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少片数
标称电压（kV ） 110 220 330
500 单片绝缘子的高度（mm ）
146 146 146 155 绝缘子片数（片）
7
13
17
25
耐张绝缘子串所受机械负荷较大，易于损坏。因而，耐张绝缘子串的绝缘子片数应在表7—5的基础上增加，对110—330kV 输电线路增加1片，对500kV 输电线路增加2片。在海拔高度为1000—3500m 的地区，绝缘子串的片数如无运行经验时，可按下式确定
)]1(1.01[-+=H h n h （2-1-3）
式中： b n —高海拔地区绝缘子串的绝缘子数，片；
h —海拔1000m 以下地区绝缘子串的绝缘子数，片； H —海拔高度，km ；
（5）绝缘子的机械强度选择
绝缘子机械强度的选择，一般是按所选用导线型号及分裂根数和覆冰厚度、风速等所受综合负载来确定，盘式绝缘子机械强度的安全系数应按下式计算 T
T K R
=
1 （2-1-4） 式中： R T —盘式绝缘子的额定机械破坏荷载，kN ；
T —分别取绝缘子承受的最大使用荷载、断线、断联荷载（双联及以上多联
绝缘子串断一联后的荷载）或常年荷载，kN ；
1K —安全系数，按表2取值。
表2 盘式绝缘子机械强度安全系数
情况 最大使用荷载
断线 断联 安全系数1K
2.7
1.8
1.5
对于资质盘型绝缘子常应满足正常运行情况，常年荷载状态下安全系数不小于4.5，常年荷载是指年平均气温条件下，绝缘子所承受的荷载。断线、断联的气象条
件是无风、无冰、最低气温月的最低平均气温。我国绝缘子常按机械强度（kN ）分级为：70、100、160、210、300等。110—200kV 线路一般用70kN 和100kN 二级，300kV 线路常用100kN 、160kN 二级；500kV 线路常用160kN 、210kN 、300kN 三级。 悬垂绝缘子串正常运行时最大使用荷载T 用下式计算
V Al g T m ax = （2-1-5） 式中： max g —最大比载，N/（m ·mm 2）； A —导线截面积，2mm ；
V l —最大比载条件下的垂直挡距，m ；
耐张绝缘子串或断线时对于悬垂绝缘子串，其张力T 按下式计算
T =1.1A σ （2-1-6） 式中： σ—导线的最大运行应力（覆冰、大风、低温）或断线应力，MPa 。
2.2绝缘间隙
（1）接触网带电体与接地体（包括大型建筑物、机车车辆、扩大货物等）之间的空气绝缘距离，称为绝缘间隙。
接触网绝缘间隙是接触网绝缘配合的重要内容。就整体电气化铁路来说，如果接触网的绝缘间隙过大，则必然提高电气设备的耐压等级及水平，造成投资过大；如果绝缘间隙过小，则必然招致击穿绝缘间隙的情况频频发生，造成不稳定运行。 （2）绝缘间隙的确定
确定合理的绝缘间隙，应考虑接触网的工作电压和其他影响空气击穿的因素。选择空气绝缘的原则，一是能够经受住在空载条件下具有脉冲性质的操作过电压；二是能在任何恶劣的气候条件下不发生事故，以保证接触网良好的工作状态。在确定绝缘间隙时，除了考虑电压的变化外，还应考虑气温变化、受电弓抬起接触线以及施工误差等原因造成绝缘间隙的变化。绝缘间隙还应保证在任何运营条件下，消除在接地零件上发生闪络的可能性。在考虑了这一切因素后，应当力求缩小绝缘间隙的数值。
我国曾用下述经验公式来确定接触网带电体与接地体之间的绝缘间隙，即 150
1.0H
U d +
= （2-2-1） 式中： d —空气间隙（m ）；
H U —接触网额定电压（kV ）；
式（2-2-1）是德国电工学会VDE 推荐的确定带电体与接地体之间空气绝缘间隙的经验公式，这个经验公式也是经过大量实验得到的，它体现了一定的规律性。但是，由于考虑条件和实验条件不同，各国对最小允许绝缘间隙的见解不甚一致，取值也不
尽相同。例如，在接触网额定电压为27.5kV时，英国最小绝缘间隙为280mm，而刚果则取为450mm。这是因为每个国家都考虑了本国的具体条件，如气象条件、混合牵引的程度、大型建筑物的多少及改造的难易等。我国在实验的基础上，参考式（2-2-1），经过综合的经济、技术比较后所确定的各项带电体至接地体之间的空气绝缘间隙（距离）如表3所示
表3 空气绝缘间隙表（接触网电压25kV）
序号间隙类别正常值（mm）最小值（mm）
1 绝缘锚段关节两悬挂点间
的间隙
一般情况 450 —
吸流变压器处 300 —
2 同回路自耦变压器供电线带电体距接触悬
挂或供电线带电体的间隙
500 450
3 25kV带电体距固定接地体的间隙 300 240
4 25kV带电体距机车车辆或装载货物的间隙 350 —
5 受电弓振动至极限位置和导线被抬起的最高位
置距接地体的瞬时间隙
200 160
6 隔离开关引线、电连接线及自耦变压器供电线、
供电线跳线距接地体的间隙
330 —
7 对向风压、风速为13m/s时，25kV带电体与自耦
变压器中线或保护线的间隙
250 —
8 绝缘元件接地侧裙边距接
地体的间隙
瓷质及钢化玻璃绝
缘子
100 75
环氧树脂绝缘元件 50 —
2.3绝缘配合
绝缘配合就是综合考虑电气化铁路供电系统中各设备的绝缘能力，欲使绝缘能耐受所有可能预见的最大过电压，特别是大气过电压，不仅目前技术上做不到，经济上也不合理。因而，鉴于个牵引供电设备以及接触网各部位的绝缘有时可能难以避免损坏因势利导，将损坏引导在损害最小且对运行扰乱最小的元件或部位。
过电压可分为内部过电压和大气过电压两类，内部过电压通常按而定电压的一定倍数计算。我国水电部过电压保护规程规定：对3到60kV级电压按4倍计算；对于电气化铁路，则大多认为可按3倍与接触网最高运行相电压计算。显然，对电气化铁路供电系统这类110kV以下的系统来说，要求把大气过电压限制到比内部过电压还低的程度是不经济的。因此接触网及牵引变电所中电气设备的绝缘主要有大气过电压决定。对于正常绝缘水平的电力铁路牵引供电设备及牵引网，应能承受内部过电压的作用。这里所谓某一级电压的或电气设备的绝缘水平，就是指该电气设备可能承受的试验电压标准。这些试验电压标准一般都有专门的明确规定。
寻求绝缘配合的过程，实质上也就是合理地考虑绝缘水平的过程。对与接触网，按绝缘配合要求应做到：在任何运行条件下导线及其他带电金具和接地部分之间空气
间隙的绝缘强度不小于接触网绝缘子的绝缘强度。对于AT 区段接触网，还应使保护自耦变压器的避雷器的起始放电电压，低于自耦变压器的冲击绝缘强度，就是说，也要进行伏秒特性的配合。
2.4绝缘配合的统计法
（1）统计法
绝缘配合的统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐压强度都是随机变量的实际情况，在已知过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性后，用计算方法求出绝缘闪络的概率和线路的跳闸率，在技术经济比较的基础上，正确的确定绝缘水平。
这种方法不仅定量的给出设计的安全程度，并能按照使每年设备折旧费、运营费及事故损失费最小的原则进行优化设计。目前研究的最多的是以过电压幅值的概率分布为基础的统计法。
设)(u f 为过电压概率密度函数，)(u P 为绝缘放电概率分布函数，如图1所示。设)(u f 与)(u P 是不相关的，du u f )(0为过电压在0u 附近du 范围内出现的概率，)(0u p 为在过电压0u 作用下绝缘放电的概率。因二者是相互独立的，由概率积分的计算公式得到出现这样高的过电压并使绝缘放电的概率是
du u f u P dR )()(00= （2-4-1） 式中dR 称为微分故障率，即图 1中阴影部分的面积。通常，我们只按过电压的绝对值进行统计（正、负极性约各占一半），且高于最大运行相电压幅值phm U 时才作为过电压，所以将式（2-4-1）在phm U 到∞（或到某一值为止）积分可得故障率R ,即 ?
∞=Uphm
du u f u P R )()( （2-4-2）
一般，绝缘在负极性操作冲击下的耐压强度较高。若忽略负极性下的故障率，则绝缘在操作过电压下故障率的估计值为
?∞
=Uphm
du u f u P R )()(21 （2-4-3）
由式（2-4-3）可知故障率R 是图1中总的阴影部分的面积。设增加绝缘强度，曲线)(u P 向右移动，阴影面积减小，绝缘故障率降低，但设备投资将增大。因此用统计法可按需要对敏感性因素作调整，进行一系列试验设计与故障率的估算，根据技术经济比较在绝缘成本和故障率之间进行协调，在满足预定的故障率的前提下，选择合理的绝缘水平。
利用统计法进行绝缘配合时，绝缘裕度不是选定的某个固定数，而是与绝缘故障的一定概率相对应。
利用统计法进行故障计算时，可以不必检验过电压幅值的概率属于什么分布，而
直接利用暂态网络分析仪（TNT ）上得到的概率分布进行计算。统计法的主要困难在于随机因素较多，而且某些随机因素的统计规律还有待于资料积累和认识。例如气象条件的影响；过电压波形中只考虑了幅值最大的峰值，其余峰值均未考虑；绝缘的特性是在标准操作波形下得到的；等等。因此，按式（2-4-3）算出的故障率通常比实
际值大许多倍。所以，统计法还有待进一步完善。尽管如此，用它来做设计方案的相对比较比惯用法有明显优势。 （2）简化统计法
在实际工程中，为便于计算，对过电压及绝缘放电概率的统计规律做了一些通常是允许的假设，即假设它们均服从正态分布，而且已知它们的标准偏差分别为0σ及
i σ。这样，就可以写出过电压的概率密度函数)(u f 及绝缘放电的概率函数)(u P ：
2)(210
21)(σ
σπU u e
u f --=
（2-4-4）
dV e
u P U
V u
i
2)(2121
)(σ
σπ--∞
-?
= （2-4-5）
由于在式（2-4-3）中u 在0—∞-范围内)(u f =0，以及u 在0—phm U 范围内)(u f ≈0，可得绝缘故障率为
du
u f u P R )()(?∞
∞
-=
2)(210
21σ
σπU
u e
--∞
∞
-?
=du dV e
U V u
i
]21[2)(21σ
σπ--∞
-?
（2-4-6）
通过变量置换进行积分运算，可以得到如下结果：
R
e
-12
t 2-￥
l
ò
dt
（2-4-7） 式中220
i
ai
ao U U σ
σλ+-=
，ao U 及ai U 分别为过电压的均值及绝缘的50%放电电压。
同理，若略去负极性下的故障率，仍取其2
1
，既得绝缘在操作过电压下故障率的估算值。
dt e
R t ?
∞
--=
λ
π
22
121
21 （2-4-8）
因此，只要已知ao U 及ai U 即可根据式（2-4-8）很快算得故障率R 。
电气化铁路过电压绝缘配合设计 1.1 概述 电气化铁路牵引变电所供电对象是电力机车，由于电力机车是单相脉冲负荷，产生的负序谐波较大，会导致牵引供电网络的功率因素降低并给电力系统带来影响。提高电力牵引变电所的功率因数方法有很多种，我国普遍采用的方法是在牵引变压器低压侧安装固定并联电容补偿装置，并且大都采用真空断路器来进行透切操作。由于真空断路器具有超强的灭弧能力和高频吸弧能力，在牵引变电所利用真空断路器投切并联补偿装置的过程中，曾多次发生烧毁电容器和电抗器的事故，严重的影响电气化铁路的安全运营，因此迫切需要对电气化铁路并联补偿装置投切暂态过程的过电压与绝缘配合进行研究。 本文主要介绍电气化铁道无功功率的现状，并联电容补偿的原理、作用、方案和主接线以及国内无功补偿方式的应用及研究现状。然后对电气化铁道并联无功补偿装置投切的过渡过程进行了理论分析和计算，得出了并联补偿装置投切过渡过程期间电容器和电抗器上的电压及回路电流的数学表达式。根据牵引变电所并联补偿装置的实际参数，对投切过渡过程期间电容器和电抗器上的电压及回路电流进行了工程计算，并对计算结果进行了分析。综合考虑电气化铁路供电系统中各设备的绝缘能力，欲使绝缘能耐受所有可能预见的最大过电压进行绝缘配合设计分析。 。 2接触网绝缘配合的分析与研究 2.1接触网的绝缘部件 （1）绝缘子是接触网带电体与支柱设备或其他接地体保持电气绝缘的重要部件。 接触网用的绝缘子多为悬式绝缘子和棒式绝缘子。悬式绝缘子主要用来悬吊或支撑接 触悬挂，电气化铁路供电的额定电压是25kV，选用的绝缘子形式一般是由三片组成 的绝缘子串，轻污染区采用三片普通型悬式绝缘子组成，重污染区采用四片均为防污 型悬式绝缘子组成的绝缘子串。棒式绝缘子是根据电气化铁路接触网的工作条件而专 门设计的一种瓷质的整体式绝缘子，根据使用环境及条件可分为普通型﹑防污型及双 重绝缘三种类型。绝缘子的性能好坏，对接触网能否正常供电影响很大。 （2）绝缘子的机械性能 绝缘子在接触网中不仅起绝缘作用，而且还承受着机械负荷，特别是软横跨的承 力索及下锚用的绝缘子承受着线索的全部张力，所以对绝缘子的电气及机械性能的要 求都是极为严格的。 （3）绝缘子的电气强度 绝缘子在工作中要受到各种大气环境的影响，并可能受到工频电压、内部过电压 和外部过电压的作用。因而，要求绝缘子在这三种电压作用及相应的环境之下能够正 常工作或保持一定绝缘水平。绝缘子的电气性能，用干闪络电压﹑湿闪络电压和击穿 电压表示。
输变电标准讲解资料交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (DL/T620-1997) 2008 年8 月
目录 引言 二，电力系统中性点接地方式及其对过电压的影响三，暂时过电压及其限制 四，操作过电压及其保护 五，雷电过电压及其防护 六， 金属氧化物避雷器MOA 七,绝缘配合
一，前言： 1,本标准规定了标称电压为3?500 kV交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求；提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均（50%）放电电压的选择程序，并给出电气设备通常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。 本标准是根据原水利电力部1979年1月颁发的《电力设备过电压保护设计技术规程》SDJ7-79和1984年3月颁发的《500 kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》SD 119-84，经合并、修订之后提出的。 2，标准的适用范围： 本标准与修订前标准的主要差别： 1 ），增补了电力系统中性点电阻接地方式；修订了不接地系统接地故障电流的阈值； 2），对暂时过电压和操作过电压保护，补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快瞬态过电压保护等内容；对330kV系统提出新的操作过电压水平要求、修订了限制500kV合闸和重合闸过电压的原则和措施等； 3），增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求； 4），增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和SF6 GIS变电所的防雷保护方式的内容； 5），充实并完善了3?500kV交流电气装置绝缘配合的原则和方法。给出架空线路、变电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。 注：本文中工频过电压倍数，为工频过电压有效值与系统最高相电压有效值之比；本文中谐振、操作过电压倍数，为谐振、操作过电压幅值与系统最高相电压峰值之比。 二，电力系统中性点接地方式及其对过电压的影响： 电力系统中性点接地方式是涉及系统接地故障电流、过电压水平、运行可靠性等一项技术、经济的综合性问题。 --- 影响一次设备的制造水平，造价，进而影响电力系统的建设投资：如, 影响断路器的开断能力，影响变压器等的动, 热稳定性; --- 影响继电保护方式的选择性，影响故障的复杂程度, 影响电力系统的电磁暂态、机电暂态的发展和系统稳定，影响电力系统的运行费用； --- 影响二次系统，包括对继电保护, 通讯, 铁路信号, 自动化等的电磁干扰；--- 影响电力系统非对称接地故障引起的工频过电压, 进而影响电力系统的操作过电压水平和绝缘水平. 目前, 我国电力系统中性点接地方式有 1. 有效接地方式（3.1.1）： （此处括号内数字为DL/T620相应条款，以下雷同。） 有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比a = X0/X1为 正值并且不大于3,而其零序电阻与正序电抗之比RX i为正值并且不大于1。接地故障系数（ K = 故障时健全相工频电压/ 故障前工频相电压）不超过1.4 ，接地故障系数K乘以最大运行相电压为工频过电压。
接触网技术课程设计报告 班 级： 电气 082 学 号： 姓 名： 指导教师： 任丽苗 2012 年 2 月 24 日
1基本题目 1.1 题目 接触网绝缘配合。本次课程设计本人主要负责在技术上正确处理各种电压、各种限压措施（如装设避雷器）和接触网绝缘耐受能力三者之间的配合关系，并在经济上协调接触网建设投资费、运营维护费和事故损失费三者之间的关系。 1.2题目分析 接触网的绝缘配合，就是根据接触网所在的电气化铁路供电系统中所可能施加于接触网的各种电压，包括正常工作电压、操作过电压和大气过电压，并考虑保护装置的特性和接触网的绝缘特性，来确定接触网对所加电压的必要的耐受强度，以便把作用于接触网上的各种电压所引致的接触网绝缘损坏和影响接触网不间断正常供电的概率，降低到在经济上和铁路运营上所能接受的水平。良好的绝缘配合，就是要在技术上正确处理各种电压、各种限压措施（如装设避雷器）和接触网绝缘耐受能力三者之间的配合关系，并在经济上协调接触网建设投资费、运营维护费和事故损失费三者之间的关系。因此，对接触网的绝缘配合进行分析与研究是十分必要的。 2接触网绝缘配合的分析与研究 2.1接触网的绝缘部件 （1）绝缘子是接触网带电体与支柱设备或其他接地体保持电气绝缘的重要部件。接触网用的绝缘子多为悬式绝缘子和棒式绝缘子。悬式绝缘子主要用来悬吊或支撑接触悬挂，电气化铁路供电的额定电压是25kV，选用的绝缘子形式一般是由三片组成的绝缘子串，轻污染区采用三片普通型悬式绝缘子组成，重污染区采用四片均为防污型悬式绝缘子组成的绝缘子串。棒式绝缘子是根据电气化铁路接触网的工作条件而专门设计的一种瓷质的整体式绝缘子，根据使用环境及条件可分为普通型﹑防污型及双重绝缘三种类型。绝缘子的性能好坏，对接触网能否正常供电影响很大。 （2）绝缘子的机械性能 绝缘子在接触网中不仅起绝缘作用，而且还承受着机械负荷，特别是软横跨的承力索及下锚用的绝缘子承受着线索的全部张力，所以对绝缘子的电气及机械性能的要求都是极为严格的。 （3）绝缘子的电气强度 绝缘子在工作中要受到各种大气环境的影响，并可能受到工频电压、内部过电压和外部过电压的作用。因而，要求绝缘子在这三种电压作用及相应的环境之下能够正常工作或保持一定绝缘水平。绝缘子的电气性能，用干闪络电压﹑湿闪络电压和击穿电压表示。
第一章 过电压及其绝缘配合 电力系统的各种电气设备在运行中除了要承受正常的系统电压外，还会受到各种过电压的作用。因而，了解各种过电压产生的机理及其对电气设备的危害，研究防止产生或限制幅值的措施，对系统及电气设备绝缘水平的选定有决定性的意义。本章就各种过电压的发生机理作初步介绍。 第一节 理论基础 一、直流电源作用在LC 串联回路的过渡过程 从电路的观点看，电力系统中的各种电气设备都可以用R 、L 、C 三个典型元件的不同组合来表示。其中L 、C 为储能元件，是过电压形成的 因，是作为分析复杂电路过渡过程的基础。现在， 我们来研究直流电源作用于L 串联电路上的过渡过 程及由之产生的过电压。 如图1-1所示，根据电路第二定理可写出 E ＝L dt di +C 1∫idt (1-1) 在未合闸时，i ＝0，uc ＝0，变换一下形式，式(1-1) 可写为 LC 2 2dt uc d +uc=E (1-2) 当满足t ＝0时，i ＝0，uc ＝0，式(1-2)的解为 uc=E (1-cos ω0t) 式中，ω0＝LC 1 ，而电路的电则为 i=C dt duc =C L E sin ω0t (1-3) 若uc (0)≠0，那么uc 的解为 uc=E-[E-uc (0)]cos ω0t (1-4) 由上式可知，uc 可以看作是由两部分叠加而成：第一 部分为稳态值E ，第二部分为振荡部分，后者是由于起始 状态和稳定状态有差别而引起的，其幅值为(稳定值 一起始值)，见图1-2。因此，由于振荡而产生的过电压 可以用下列更普遍的式子求出 过电压＝稳态值+振荡幅值＝2×稳态值-起始值 (1-5) 利用上式，可以很方便地估算出由振荡而产生的过电 压值。当然，实际的振荡回路中，电阻总是存在的，电阻 的存在会使振荡波形最终衰减到稳态或甚至根本就振荡不
电力系统过电压及绝缘配合方面存在的10个误导 中国电力科学研究许颖 近几年，阅读到文刊上关于电力系统过电压及其绝缘配合方面的文章，我认为其中有一些容易引起人们的误导，综合起来有10个问题，现提出来讨论。 1．误导一：把人工冲击电流波形命名自然雷电流标准波形 自然雷电流波形，世界各国实测得的对地放电雷电流波形基本一致，多数是单极性重复脉冲波，少数为较小的负过冲，一次放电过程常常包含多次先导至主放电的过程（分别为第一脉冲和随后脉冲）和后续电流，放电脉冲数目平均为2-3个，最多记录到42个。第一脉冲波前最大陡度达50kA/μs，平均陡度为32kA/μs，幅值可达200kA以上；第二脉冲波前陡度比第一脉冲大，可达100kA/μs以上，幅值比第一脉冲低，波尾都在100μs以上，也就是说，一次雷击中是一连串的波长100μs以上脉冲波。见图1。 在一些标准中或一些文献上，检验（计算）物体（如杆塔、引流线）上的压降，采用陡波前（波尾不规定）或1/4μs、1/10μs、2.6/50μs冲击电流波形：检验防雷保护器（如金属氧化物非线性电阻片，以下简称MOR）上残压，采用陡波（波前时间1μs）冲击电流和8/20μs 标称冲击电流；检验MOR通过雷电流能量能力，采用18/40μs，10/350μs，100/200μs冲击电流；验算变电所防雷保护可靠性时，传统采用雷击点反击导线上冲击波为直角波（波尾很长）的方法，这样做，达到了主要目的，是可以接受的。但这些人工冲击电流波形，都不是自然雷电流标准波形，与自然雷电流波形（图1）相差甚远。 有人仅从“雷电流标准波形”名词出发，使用很不当。例如，在验算变电所防雷保护可靠性时，采用1/10μs或2.6/50μs波形，特别是波尾太短，这与传统使用斜角波前无穷长波尾，验算结果相差甚远。又如，对MOR考核能量能力，有的仅用一次或两次的1/4μs或4/10μs冲击流，这与20次的18/40μs、10/350μs、100/200μs冲击电流效应相差甚远，偏低。 因此，人工冲击电流不能命名自然雷电流标准波形。 2．误导二：按电压等级对交流无间隙金属氧化物避雷器（简称WGMOA）分类
13. 防雷及过电压保护 一、单选题 1．下面给出了几组四种雷区平均年雷暴日数，按照标准对雷电活动强弱的分类，其中标准的规定值是( )。 A．少雷区≤10，中雷区10~20，多雷区20~40，特强区≥40： B．少雷区≤12，中雷区12~30，多雷区30~60，特强区≥60； C．少雷区≤15，中雷区15~40，多雷区40～90，特强区≥90； D．少雷区≤20，中雷区20~60，多雷区60~120，特强区~>120。2．在绝缘配合标准中，送电线路，变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合公式均按标准气象条件给出。在下列各组气象条件数据中，标准气象条件(气压P、温度T、绝对湿度H)的一组数据是( )。 A．P=8.933kPa，T=10℃，H=8.5g／m3； B．P=8.933kPa，T=15℃，H=10g ／m3； C．P=101.325kPa，T=20℃，H=llg／m3； D．P=101.325Da，T=25℃，H=12 g／m3。 注ImmHg=133.322Pa。 DL/T620—1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 10 绝缘配合 10.1 绝缘配合原则 10.1.1 按系统中出现的各种电压和保护装置的特性来确定设备绝缘水平，即进行绝缘配合时，应全面考虑设备造价、维修费用以及故障损失三个方面，力求取得较高的经济效益。
不同系统，因结构不同以及在不同的发展阶段，可以有不同的绝缘水平。 10.1.2 工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合： a)工频运行电压下电气装置电瓷外绝缘的爬电距离应符合相应环境污秽分级条件下的爬电比距要求。 b)变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频过电压和谐振过电压。 10.1.3 操作过电压下的绝缘配合： a)范围Ⅱ的架空线路确定其操作过电压要求的绝缘水平时，可用将过电压幅值和绝缘强度作为随机变量的统计法，并且仅考虑空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行中使用时)过电压。 b)范围Ⅱ的变电所电气设备操作冲击绝缘水平以及变电所绝缘子串、空气间隙的操作冲击绝缘强度，以避雷器相应保护水平为基础，进行绝缘配合。配合时，对非自恢复绝缘采用惯用法；对自恢复绝缘则仅将绝缘强度作为随机变量。 c)范围Ⅰ的架空线路和变电所绝缘子串、空气间隙的操作过电压要求的绝缘水平，以计算用最大操作过电压为基础进行绝缘配合。将绝缘强度作为随机变量处理。 10.1.4 雷电过电压下的绝缘配合。 变电所中电气设备、绝缘子串和空气间隙的雷电冲击强度，以避雷器雷电保护水平为基础进行配合。配合时，对非自恢复绝缘采用惯用法，对自恢复绝缘仅将绝缘强度作为随机变量。
D L-T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
中华人民共和国电力行业标准 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 Overvoltage protection and insulation coordination for AC electrical installations DL/T620—1997 中华人民共和国电力工业部1997-04-21批准1997-10-01实施 前言 本标准是根据原水利电力部1979年1月颁发的SDJ7—79《电力设备过电压保护设计技术规程》和1984年3月颁发的SD119—84《500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》，经合并、修订之后提出的。 本标准较修订前的两个标准有如下重要技术内容的改变： 1)增补了电力系统电阻接地方式，修订了不接地系统接地故障电流的阈值； 2)对暂时过电压和操作过电压保护，补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快暂态过电压保护等内容，对330kV系统提出新的操作过电压水平要求，修订了限制500kV合闸和重合闸过电压的原则和措施等； 3)增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求； 4)增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和SF6GIS变电所的防雷保护方式的内容；
5)充实并完善了3kV～500kV交流电气装置绝缘配合的原则和方法，给出架空线路、变电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。 本标准发布后，SDJ7—79即行废止；SD119—84除第六章500kV电网电气设备接地外也予以废止。 本标准的附录A、附录B和附录C是标准的附录，附录D、附录E和附录F是提示的附录。 本标准由电力工业部科学技术司提出。 本标准由电力工业部绝缘配合标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：电力工业部电力科学研究院高压研究所。 本标准起草人：杜澍春、陈维江。 本标准委托电力工业部电力科学研究院高压研究所负责解释。 1范围 本标准规定了标称电压为3kV～500kV交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求；提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均(50%)放电电压的选择程序，并给出了电气设备通常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。 2定义 本标准采用下列定义。 2.1电阻接地系统Resistance grounded system 系统中至少有一根导线或一点(通常是变压器或发电机的中性线或中性点)经过电阻接地。
DLT620-97交流电气装置的过电压保护和绝缘配合【DL/T620-97】《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 Overvoltage protection and insulation coordination for AC electrical installations 中华人民共和国电力工业部1997-04-21批准 1997-10-01实施 前言 本标准是根据原水利电力部1979年1月颁发的SDJ7—79《电力设备过电压保护设计技术规程》和1984年3月颁发的SD 119—84《500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》，经合并、修订之后提出的。 本标准较修订前的两个标准有如下重要技术内容的改变: 1)增补了电力系统电阻接地方式，修订了不接地系统接地故障电流的阈值; 2)对暂时过电压和操作过电压保护，补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快暂态过电压保护等内容，对330kV系统提出新的操作过电压水平要求，修订了限制500kV合闸和重合闸过电压的原则和措施等; 3)增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求; 4)增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和SFGIS变电所的防雷保护方式的内容; 6 5)充实并完善了3kV,500kV交流电气装置绝缘配合的原则和方法，给出架空线路、变电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。 本标准发布后，SDJ 7—79即行废止;SD119—84除第六章500kV电网电气设备接地外也予以废止。
本标准的附录A、附录B和附录C是标准的附录，附录D、附录E和附录F是提示的附录。 本标准由电力工业部科学技术司提出。 本标准由电力工业部绝缘配合标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:电力工业部电力科学研究院高压研究所。 本标准起草人:杜澍春、陈维江。 本标准委托电力工业部电力科学研究院高压研究所负责解释。 【DL/T620-97】《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 1 范围 本标准规定了标称电压为3kV,500kV交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求;提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均(50%)放电电压的选择程序，并给出了电气设备通常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。 2 定义 本标准采用下列定义。 2.1 电阻接地系统Resistance grounded system 系统中至少有一根导线或一点(通常是变压器或发电机的中性线或中性点)经过电阻接地。 注 1 高电阻接地的系统设计应符合R?X的准则，以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电0C0 压。一般采用接地故障电流小于10A。R是系统等值零序电阻，X是系统每相的对地分布容抗。 0C0
特高压直流输电技术过电压和绝缘配合研 究综述
特高压直流输电技术过电压和绝缘配合研究综述 摘要： 特高压直流输电具有大容量、远距离和低损耗等优点,特高压直流输电作为一个全新的输电电压等级,非常适合特大型能源基地向远方负荷中心输送电能。直流换流站的绝缘配合研究是直流输电工程实施中的关鍵技术之一,缘水平的高低直接关系到整个直流工程造价。本文从特高压换流站的避雷器布置方案的设计，确定换流站设备的过电压水平、绝缘裕度、关键设备的绝缘水平等方面概括总结了国内外工作者在特高压直流输电的过电压和绝缘配合方面所做的工作，并提出在以后的相关研究中可以进一步考虑的问题。 关键词：特高压直流换流站避雷器绝缘配合过电压 0引言 我国能源资源和经济发展具有分布不均的地域性特点,能源资源主要集中在西部地区,而负荷主要集中在中东部地区[1,2]。为了保证中东部地区的电力供应,必须采取相关技术措旅将能源送往负荷中心。特高压直流输电具有超大容量、超远距离、低损耗的特点,且具有灵活的调节性能,因此非常适合大型能源基地向远方负荷中心送电。我国已成为世界上直流输电容量最大、电压等级最高、发展最快的国家[3]。为了满足未来更大容量、更远距离的输电需求,有必要进一步研究更高电压等级的直流输电技术,±1100kV特高压直流输电是我国目前正在研究的一个全新输电电压等级。 特高压直流输电由于具有大容量、远距离和低损耗等优点,将在我国“西电东送”战略中发挥重要作用。±1100kV特高压直流输电作为一个全新的输电电压等级,电压等级更高、输送容量更大、输电距离更远,非常适合特大型能源基地向远方负荷中心输送电能。 1特高压直流输电背景 自20世纪70年代初期开始,美国、苏联、巴西等国家就开启了对特高压直流输电相关工作的研究,其中CIGRE、IEEE、美国EPRI、瑞典ABB等科研机构和制造厂商在特高压直流输电关键技术研究、系统分析、环境影响、绝缘特性和工程可行性等方面开展了大量研究,并取得了丰硕的成果。相关研究认为,±
1引言 组合式过电压保护器是一种新型过电压保护装置，主要应用于35KV及以下电力系统中，用以限制雷电过电压、真空断路器操作过电压以及电力系统中可能出现的各种暂态过电压，可有效地保护电动机、变压器、开关、电容器、电缆、母线等电力设备的绝缘不受损害，对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。真空断路器装置目前的广泛应用，使人们对由于操作过电压引起的危害越来越重视，而组合式过电压保护器的种类较多，使我们在应用选择上有很大的空间，但同时又会使我们选择更为慎重。本文旨在探讨真空断路器装置中组合式过电压保护器（组合式氧化锌避雷器）的选用问题。 2 组合式过电压保护器应用的由来 我国避雷器产品的发展历经普通阀型避雷器、磁吹避雷器和金属氧化物避雷器（MOA）几个阶段，近年来避雷器整体制造水平和质量都有了很大提高。随着真空断路器的广泛应用，为限制其操作过电压和避免受电设备绝缘损害，在限制过电压方面采取了许多措施。通常真空断路器装置操作过电压的保护装置有以下几类： （1）阻容吸收装置； （2）无间隙氧化锌避雷器； （3）带串联间隙氧化锌避雷器。 阻容吸收装置最大优点是能缓和入侵到被保护设备的过电压波的陡度，改善设备绕组上的电压梯度，但有体积大，无明显过电压限制值，吸收过电压能量容量小，会产生高次谐波污染等问题。无间隙氧化锌避雷器是一种较先进的过电压保护设备，与传统的碳化硅避雷器
相比，在保护特性、通断能力和抗污秽等方面均有优异的特性，其ZnO电阻片的非线性极其优异，使其在正常工作下接近绝缘状态。但它保护残压较高，无法满足在操作过电压下频繁动作的要求，存在工频老化和承受荷电率和热平衡条件的限制，这对于保护电动机类绝缘耐压水平的设备来说还存在不足的。带串联间隙氧化锌避雷器由于增加了串联间隙，MOA 可以用数量较少的ZnO电阻片，这时残压可以做的很低，如果火花间隙的放电电压也很低，则可使避雷器既有很低的保护水平又不致因为泄漏电流阻性分量大以及由此带来的劣化现象和功率损耗问题。有串联间隙的MOA与无间隙MOA相比，具有较高的耐受系统暂过电压能力，可在系统发生接地故障时保证自身安全，而且具有较低的雷电冲击放电电压和残压水平，可以为绝缘水平比较弱的设备提供良好的保护，特别适用于中性点非有效接地系统使用。 近几年来我国已研制开发了多种三相组合式有串联间隙或无间隙氧化锌避雷器，它们在相间和相地之间都连接有一定比例的ZnO电阻片或带火花间隙，是一种复合型避雷器，该过电压保护装置对相间过电压有比较好的保护作用。组合式过电压保护器因采用复合绝缘结构，所以在安装上受开关柜尺寸的影响较小，因此越来越被人们所认可。 3 组合式过电压保护器间隙结构和特点 组合式过电压保护器分无间隙和有带串联间隙两种，本文主要探讨带串联间隙氧化锌避雷器。组合式氧化锌避雷器由特殊间隙体和氧化锌阀片（ZnO）组成，根据生产厂家技术方案不同，间隙结构也不同，间隙主要有四间隙、三间隙、菱形间隙（单间隙），六间隙等，同时间隙上有并联电阻和无并联电阻两种。间隙的不同技术特点也不同。 （1）四间隙星形接法组合式过电压保护器
中华人民共和国电力行业标准 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 Overvoltage protection and insulation coordination for AC electrical installations DL/T620—1997 中华人民共和国电力工业部1997-04-21批准1997-10-01实 施 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合目次 前言 1 范围 2 定义 2.1 电阻接地系统Resistance grounded system 2.2 少雷区less thunderstorm region 2.3 中雷区middle thunderstorm region 2.4 多雷区more thunderstorm region 2.5 雷电活动特殊强烈地区Thunderstorm activity special strong region 3 系统接地方式和运行中出现的各种电压 3.1 系统接地方式 3.1.1 110kV～500kV系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比(X0/X1)为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)为正值并且不大于1。 3.1.2 3kV～10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式： 3.1.3 3kV～20kV具有发电机的系统，发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，如单相接地故障电容电流不大于表1所示允许值时，应采用不接地方式；大DL/T 620—1997于该允许值时，应采用消弧线圈接地方式，且故障点残余电流也不得大于该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上，也可装在发电机中性点上。 3.1.4 6kV～35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。3.1.5 6kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式。 3.1.6 消弧线圈的应用 3.2 系统运行中出现于设备绝缘上的电压 3.2.1 系统运行中出现于设备绝缘上的电压有：
第5卷 第20期 2015年7月 地铁直流牵引供电系统过电压保护与绝缘配合 张彤彤 天津保富电气有限公司 天津市 300384 摘 要：在我国城市发展之中，地铁有着重要的作用，如果出现大面积停电的话，就会产生十分严重的影响，本文笔者从实际出发，分析了地铁直流牵引供电系统过电压保护以及如何做好绝缘配合工作。 关键词：地铁；直流牵引；供电；过电压保护；绝缘 中图分类号：U231 文献标识码：A 引言： 地铁直流牵引供电系统设备采用绝缘安装,钢轨通过绝缘垫与大地绝缘,以减少杂散电流。每个车站上下行分别设置一台刚轨电位限制装置,每个牵引所设置有框架保护系统。地铁直流牵引系统框架保护是供电系统的重要保护,框架保护动作后将导致总共12个断路器的跳闸:本所所有的直流开关6个,本所33kV整流机组高压开关2个,连跳相邻所对故障所方向的直流开关4个。框架保护动作后断路器不会自动重合闸,会造成接触网大面积停电,影响客运。因此框架保护的正确动作对整个牵引供电系统来说尤为重要。钢轨点位限制装置用来监视钢轨电压并限制钢轨电压,保护人身安全。 1、直流牵引系统保护配置原则 对于不同的地铁牵引供电系统,直流牵引系统的保护配置可能不相同,但是保护的作用是相同的。只要能够满足保护要求,保证系统安全可靠地供电,系统应尽量少配置一些保护,因为保护装置配置得太多,一方面增大了系统投资,另一方面会增加保护配合的难度。对于以第三接触轨供电方式的地铁供电系统,由于供电电压为直流750V,因供电距离短但回路电阻相对较大,短路电流相对较小,有时会存在短路电流很难与列车牵引负荷电流区分开的情况。由于早期直流保护系统缺少性能优越的保护装置,一般仅设电流速断和过电流保护装置来切断故障,保护的效果往往不太理想。为了解决上述问题,一种方法是增加直流双边联跳保护。因为直流牵引系统正常情况下采用双边供电,当双边供电线路上出现短路故障时,往往相对于某一侧的牵引变电所为近端故障,短路电流较大,很容易使电流保护动作,而对于另一侧为远端故障,其短路电流往往不能引起直流断路器跳闸。若采用了直流双边联跳保护,则另一侧的直流断路器也会立即跳闸。另一种方法是采用直流双边联跳保护与低电压保护相配合,因为发生短路情况,总会引起直流电压下降。这样当电流大而过电流保护不能动作时,低电压保护可以做为上述保护的后备保护。对于采用架空接触网的牵引供电系统,供电电压为直流1500V。在牵引变电所近端发生故障时,短路电流很大,电流速断和过电流保护装置可以切断故障。但是,当故障发生在中、远端时,由于线路阻抗变大,短路电流相对变小,电流速断和过电流保护可能不会动作,目前一般采用能反应故障电流上升率di/dt和电流增量I的保护装置来使断路器跳闸。所以,如果在直流牵引供电系统中,配备大电流脱扣保护、电流上升率di/dt和电流增量I保护、直流双边联跳保护和低电压保护,无论怎样的牵引供电方式,直流系统保护均能保证安全、可靠供电的要求。 2、直流牵引系统框架保护原理 地铁直流牵引系统框架保护分为电流型保护和电压型保护,为了防止直流牵引供电设备内部绝缘降低时造成人身危险及设备损坏,每个牵引降压变电所内设置了一套直流系统框架泄漏保护装置,该保护包含反映直流泄漏电流的过电流保护还有反映接触电压的过电压保护。变电所内直流牵引系统设备(包括直流开关柜、负极回流柜、整流器柜)的外壳不直接接地,对地有一定的电阻;所有设备的外壳通过电缆接在一起(简称为框架)经过一个分流器再接到大地。当框架对地有泄漏时,电流经过分流器流向大地,这个电流产生一个电压,通过电流变换器转换成电压信号输入到保护装置内进行判断,如达到保护装置的整定值则保护输出动作使断路器跳闸,从而保证人身与设备的安全。同样,框架与负极(钢轨)间的电压信号,经过电压变换器转换成一个低电压信号输入保护装置,输入的电压信号经过保护装置内的程序判断,并与事先贮存的反时限延时曲线比较;当保护单元检测到输入的电压比较高,对应的框架与负极(钢轨)之间电压的已经达到或超过整定值时,输出信号使断路器跳闸。 3、过电压的概念、分类及其特点 3.1、概念 过电压是超过正常工作电压一定幅度的电压，这个幅度有大有小，小幅度的过电压仅会对设备保护部分造成一定的损害，只有长期积累才会造成明显伤害。但因为电气设备的管理人员会对设备进行日常维护，因此可以忽略不计。然而，对于那些超过幅度较大的过电压，将会对设备的绝缘部分造成毁灭性的伤害，失去了绝缘部分的保护，设备电路直接暴露在过电压的攻击下，直接造成设备损坏。 3.2、分类及其特点 过电压可以分为内部和外部两类过电压，其下还可以细分。1.外部过电压外部过电压多源于自然因素，如雷云放电。按照雷电的发展阶段可以分为雷击过电压、感应雷击过电压以及流动波过电压。外部过电压大小与雷击程度成正比，雷击越强，过电压也就越高。而电气设备的等级则与过电压大小没有关系。2.内部过电压内部过电压的产生原因源自电气系统的内部能量传递与转化，可以进一步细化为谐振过电压、工频过电压与操作过电压。谐振过电压是危害性较大的过电压状态，这种过电压会对电气设备造成极大的损坏。谐振过电压能够直接伤害中低压电网，使其运行异常。由于谐振过电压持续时间长，导致维护措施很难进行。目前针对谐振过电压的处理，一般都是在设计电路时对可能出现其中的问题级伤害程度进行预估，将谐振过电压造成的危害尽可能的削弱。操作过电压具有偶然性与短暂性，顾名思义，是因为操作原因形成的过电压。造成操作过电压的操作，一般是开关操作。操作过电压没有确切的规律，因此很难进行预防和控制。在某些特殊条件下，操作过电压的电压数值会成倍增长。工频过电压通常存在于有一定长度的电气电路中，多是由于电容效应或电网运行变化引起的。工频过电压对于电气设备的伤害，综合来讲弱于谐振过电压与操作过电压。尽管工频过电压的持续时间较长，但其过电压的倍数却不与持续时间成正比，一般处于设备绝缘部分的承受限度内，因此对于电气设备造成的伤害比较弱，是危险性较小的过电压状态。工频过电压只有处于超高压状态时，还有在远距离输电时，才会对电气设备造成比较直接的影响。 4、绝缘配置 在进行接地极线路绝缘配置时，接地极线路操作过电压和直流续流均是按最大值进行考虑的。出，接地极操作过电压和间隙电流均与计算点距接地极的距离成正比，两者的变化趋势一致。即操作过电压值较高的位置其击穿时流过间隙的电流也较大，从而两者对招弧角间隙的要求也是一致的。因此，从经济角度考虑，可对接地极线路进行差异化绝缘配置。即靠近换流站的位置，招弧角距离可取得较大，绝缘水平较高，同时间隙的熄弧能力也较强;而靠近接地极的位置，招弧角距离可取得较小，绝缘水平较低，同时间隙的熄弧能力也较低。工程设计时可根据线路沿线的过电压水平和直流续流大小，将线路划分为若干段，对每一段分别进行绝缘配置，实现经济最优化。接地极线路的直流续流I0与杆塔接地电阻Ｒg成反比，即提高杆塔的接地电阻可降低直流电弧的大小。但是，接地极线路耐雷水平很低，提高杆塔的接地电阻会使其耐雷水平进一步下降。考虑招弧角被击穿并建立起直流续流只在直流系统单极运行同时接地极线路遭受过电压击穿时发生(单极运行工况平均每年一般不超过3个月)，在靠近换流站区段内，由于操作过电压的要求，招弧角间隙及绝缘水平要求较高，雷电耐受水平相对其他区段较高，可适当提高杆塔接地电阻(牺牲一部分线路防雷性能)，以降低直流续流。 参考文献： [1]王艇.地铁直流牵引供电保护技术与系统实现[D].江苏大学,2006. [2]杜芳.地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析[D].北京交通大学,2010. [3]丁复华.地铁直流牵引供电系统的电气保护与定值[J].都市快轨交通,2005,04:151-155. [4]张栋梁.城市轨道交通直流牵引回流系统防护技术研究[D].中国矿业大学,2012. [5]肖涛古.地铁直流供电系统模型及直流短路分析[D].华南理工大学,2012. [6]裴顺鑫.地铁直流牵引供电系统框架泄漏保护的优化设计[J].城市轨道交通研究,2008,08:39-42. 文章被我刊收录，以上为全文。 此文章编码:2015J10100
中压和高压的过电压和绝缘配合 绝缘配合是一门研究电气设备的技术方面和经济方面如何获得最大统一的学科，目的是保证人和设备免遭电气安装程中由于电网和雷电引起的过电压。 绝缘配合帮助我们确保电力的高安全可靠性,在高压电网，它的作用更加明显。为了控制绝缘配合，需解决以下三方面问题： 1、了解电网运行过程中可能发生的过电压水平。 2、有必要，需采用合适的保护装置。 3、各种不同电力装置需选用正确的耐压水平以满足不同的要求。 本篇的目的是为了让读者更好了解电压的干扰，耐压水平，采取何种措施限制它，以保证电能分配更安全，更优化。 本篇主要处理中压和高压的绝缘问题。
目录 第一章过电压 (3) 1.1电网工频过电压 (3) 1.2开关操作过电压 (4) 1.3雷电冲击过电压 (7) 第二章绝缘调整 (10) 2.1概述 (10) 2.2安全距离和耐受电压 (10) 2.3耐受电压 (10) 2.4绝缘调整原则 (12) 第三章过电压保护措施 (13) 3.1放电器 (13) 3.2避雷器 (13) 第四章标准和绝缘调整 (16) 4.1高压绝缘调整和IEC71标准 (16) 第五章电气设计安装中的调整 (18) 5.1崩溃后果 (18) 5.2降低过电压的危险和破坏程度 (18) 第六章结论 (20)
第一章 过电压 在电路的额定电压下,经常有电压的波动,它们主要发生在:电路相间和断路器,人们常称为不同相方式;带电体与外壳和地, 人们常称为同相方式。这种变化的、随机的现象使得他门很难分别，只能对电压波动的持续时间、振幅以及后果作一些统计，表一列出过电压的形式及特性。实际上，主要的危险是故障，设备的破坏以及由此造成的断电。这种现象在用户和电厂中会有发生。电压波动会导致：短时断开（在中压电网上端会自动合上）常时断开（为了更换造破坏的绝缘件或更换电力设备）电力保护装置将限制这些危险，它的运用将能够保持绝缘可靠及保护水平 此，有必要首先了解各种不同过电压的形式，这也是本章的目的。 1.1电网工频过电压 电网工频过电压包括工频在500 Hz 及以下这一范围,记住:大多数电网频率在50,60或400Hz 由于绝缘故障引起的过电压图二。当中性点不接地或由电阻接地时，由绝缘故障而引起的过电压主要发生在三相电网中。事实上，当相对地发生绝缘故障时，相间毫无疑问与地暂时短接，而另外两相受其影响，相电压上升为线电压，3V U =。更切地说，当A 相发生绝缘故障时，接地故障系数Sd 为B 相与C 相对地电压与电网中相间对中性点电压的比值，方程式如下 2) 1(32+++=k k k Sd 这里 Xd Xo k = Xd 表示从故障点算起电网直接电抗，而Xo 指零序电抗 分析如下： 当中性点完全不接地时，3:=∞=Sd Xo 当中性点完全接地时，;1:==Sd Xd Xo 一般情况下，当中性点不完全接地时，25.1:3≤≤Sd Xd Xo 长距离无负荷时的过电压 当在一段长距离电线通电而另一段没有连接时也会产生过电压，这是由于电
变电所电气设备的绝缘配合 摘要：按照电力系统中出现的各种电压（工作电压和过电压）和保护装置的特性来确定电气设备的绝缘水平称为绝缘配合。绝缘水平是电气设备的试验电压值。 关键字：绝缘配合、工频电压操作过电压雷电过电压 0、引言： 随着电网的快速发展，电气设备的绝缘配合所涉及的内容是制造部门、设计部门、电力企业极为重视的问题，只有选用合理的绝缘配合设计方案和电气设备试验电压，并全面考虑设备造价、维护费和故障损失三方面的具体情况，才能最终达到合理、安全、经济、高质量发、供电的目地。 我们可以从以下方面充分了解变电所电气设备的绝缘配合 1、系统运行中出现在设备绝缘上的电压： 1.1、正常运行时的工频电压 1.2、暂时过电压（工频过电压、谐振过电压） 1.3、操作过电压 1.4、雷电过电压 1.5、系统最高电压3.5KV≤ Um≤252K 2、中性点接地方式对绝缘水平的影响： 电网中性点的接地方式对绝缘承受的电压有较大的影响。中性点 接地系统，相对地的绝缘所承受的最大工作电压为相电压，其选用的避雷器灭弧电压（额定电压）较低，其冲击放电电压和残压也较低，而中性点非接直接接地系统中允许单相接地故障运行0.5h或2h，它的最大工作电压为线电压。其选用的避雷器灭弧电压（额定电压）较高，其冲击放电电压和残压也较高，因此，中性点接地系统中，变电站电气设备的雷电过电压比非直接接地系统要低约20%。 操作过电压是在相电压的基础上产生的，另外因三相间的互相联系可能是在超过相电压甚至在线电压基础上产生的，所以中性点接地系统的操作过电压比中性点非直接接地系统约低20%~30%。 3、变电所电气设备与工频电压的绝缘配合： 3.1、工频运行电压下电气装置电瓷外绝缘的爬电距离应符合相 应环境污秽分级条件下的爬电比距要求：如表一： 表一：变电所各污秽等级下的爬电比距分级数值: