絕緣配合統(tǒng)計法

中文名稱

絕緣配合統(tǒng)計法

英文名稱

statistical procedure of insulation coordination

定　　義

在允許一定絕緣故障率的前提下，從過電壓幅值和絕緣閃絡電壓的概率分布入手，用統(tǒng)計方法計算出絕緣閃絡和線路跳閘率，并在技術經濟比較的基礎上正確確定絕緣水平。該方法一般僅適用于自恢復絕緣。

應用學科

電力（一級學科），高電壓技術（二級學科）

絕緣特性與絕緣水平

電工設備絕緣可分為自恢復絕緣和非自恢復絕緣兩大類。自恢復絕緣的絕緣性能破壞后可以自行恢復，一般是指空氣間隙和與空氣接觸的外絕緣。非自恢復絕緣放電后其絕緣性能不能自行恢復，通常是由固體介質、液體介質構成的設備內絕緣。

設備的絕緣強度與電極的形狀、絕緣材料、電極間的距離，電壓的波形等等因素有關，具有分散性。因此在實際工程中非常重視電工設備真型的絕緣試驗。

電工設備的絕緣水平就是指該設備能夠耐受（不發(fā)生閃絡、放電或其他損壞）的試驗電壓值。根據電工設備在系統(tǒng)中可能承受到的各種作用電壓、保護裝置的特性以及設備絕緣對各種作用電壓的耐受特性，制定了一些表明設備基本絕緣水平的試驗電壓值。它們是：①短時工頻耐受電壓值；②雷電沖擊耐受電壓值；③操作沖擊耐受電壓值；④長時間工頻試驗電壓值。

上述試驗電壓的波形、數值、試驗電壓施加的方法、時間、次數等，在各國的國家標準中都有明確規(guī)定。

絕緣配合慣用法

按作用在設備絕緣上的最大過電壓和設備的最小絕緣強度的概念進行絕緣配合的方法。慣用法簡單明了，但無法估計絕緣故障的概率以及概率與配合系數之間的關系，故這種方法對絕緣的要求偏嚴。

按作用在設備絕緣上的“最大過電壓”和設備的“最小絕緣強度”的概念進行絕緣配合的習慣方法。首先需確定設備上可能出現(xiàn)的最危險的過電壓和設備絕緣最低的耐受強度，然后根據運行經驗，選擇一個配合系數作為這兩種電壓的比值，以補償在估計最大過電壓和絕緣最低耐受強度時的誤差及增加一定的安全逾度，最后確定設備絕緣應能耐受的電壓水平。慣用法簡單明了，但無法估計絕緣故障的概率以及此概率與配合系數之間的關系，故這種方法對絕緣的要求偏嚴。由于對非自恢復絕緣放電概率測定的費用太高，因此只能使用慣用法。對220千伏及以下的電工設備，通常仍采用慣用法。例如，電力變壓器都用避雷器保護。避雷器限制雷電過電壓的能力常用避雷器保護水平表示。變壓器耐受雷電沖擊的絕緣水平 (BIL)需高出避雷器的保護水平，兩者的比值稱為配合系數。中國一般采用的配合系數值是1.4。對于500千伏變壓器，國際電工委員會(IEC)規(guī)定，配合系數需等于或大于1.2。

絕緣配合統(tǒng)計法

根據過電壓幅值及絕緣閃絡電壓的統(tǒng)計特性，算出絕緣故障率。改變敏感的影響因素，使故障率達到可以被接受的程度，合理地確定絕緣水平。統(tǒng)計法不僅能定量地給出絕緣配合的安全程度，還可按照設備折舊費、運行費及事故損失費三者總和最小的原則進行優(yōu)化設計。困難在于隨機因素較多，某些統(tǒng)計規(guī)律還有待認識。

從過電壓幅值與絕緣抗電強度都是隨機變量的事實出發(fā)，根據過電壓幅值及絕緣閃絡電壓的統(tǒng)計特性，算出絕緣故障率。改變敏感的影響因素，使故障率達到可以被接受的程度，在技術經濟比較的基礎上，合理地確定絕緣水平。

這種方法不僅能定量地給出絕緣配合的安全程度，還可以按照設備折舊費、運行費及事故損失費三者總和最小的原則進行優(yōu)化設計。研究得比較多的是以過電壓幅值的概率分布為基礎的統(tǒng)計法。

在超高壓電力系統(tǒng)中降低絕緣水平有顯著的經濟效益。自恢復絕緣的絕緣強度統(tǒng)計特性相對比較容易獲得。70年代以來，國際上推薦對超高壓電力系統(tǒng)的自恢復絕緣采用統(tǒng)計法進行絕緣配合。

統(tǒng)計法的困難在于隨機因素較多，某些隨機因素的統(tǒng)計規(guī)律還有待積累資料與認識，低概率密度部分的資料比較難取得。算出的故障率， 通常比實際的大很多，還有待在應用中不斷完善。

絕緣配合簡化統(tǒng)計法

為了便于計算，假定過電壓及絕緣放電概率的統(tǒng)計分布均服從正態(tài)分布。國際電工委員會（IEC）及中國國家絕緣配合標準，推薦采用出現(xiàn)的概率為 2%的過電壓作為統(tǒng)計（最大）過電壓Uw，再取閃絡概率為10%的電壓作為絕緣的統(tǒng)計耐受電壓Uw，在不同的統(tǒng)計安全系數 γ=Uw/Us的情況下，計算出絕緣的故障率 R。根據技術經濟比較，在成本與故障率間協(xié)調，定出可以接受的R 值 ，再根據相應的γ及Us，確定絕緣水平。為了在實際應用中便于計算，假定過電壓及絕緣放電概率的統(tǒng)計分布均服從正態(tài)分布。

簡化統(tǒng)計法與慣用法同樣簡單易行，并有現(xiàn)成曲線可查。雖然故障率的數值不一定很準確,但便于在工程上作方案比較,因而應用很廣泛。

研究絕緣配合的目的在于綜合考慮電工設施可能承受的作用電壓（工作電壓及過電壓）。

電工設備經常在電力系統(tǒng)工作電壓下運行，還會受到各種過電壓作用。電工設備絕緣對各種作用電壓都具有一定限度的耐受能力。當絕緣性能被破壞時，會造成設備損壞甚至系統(tǒng)停電事故。為了避免上述損失，必須保證電工設備具有規(guī)定的絕緣強度，這就是絕緣水平。確定絕緣水平要求在技術上處理好作用電壓、限制過電壓的措施、絕緣耐受能力三者之間相互配合的關系，還要求在經濟上協(xié)調投資費用、維護費用和事故損失費用等之間的關系，以達到較好的綜合經濟效益。

中國于1964年實施了國家標準《高壓電氣設備絕緣試驗電壓和試驗方法》。此標準由原第一機械工業(yè)部、水利電力部提出，經中華人民共和國科學技術委員會批準。標準適用于3～220千伏電壓等級的交流三相電工設備。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，經國內許多單位的努力，1983年又制訂出高壓輸變電設備的絕緣配合的國家標準，并由國家標準局于同年12月26日發(fā)布,1985年10月1日開始實施。標準代號為GB311-83,同時取代1964年實施的國家標準。