直流輸電系統(tǒng)絕緣配合

換流站設備的絕緣配合一般采用慣用法。首先根據(jù)系統(tǒng)的運行條件確定最大連續(xù)運行電壓(MCOV)和避雷器的額定電壓；確定流過避雷器的配合電流和殘壓，從而確定了避雷器的保護水平；按照規(guī)定的絕緣裕度則可得到設備的絕緣水平。2100433B

直流輸電系統(tǒng)絕緣配合（insulationcoordinationforDCtransmissionsystem）為使絕緣故障率降低到經(jīng)濟上和運行上可以接收的水平，綜合考慮直流輸電系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的過電壓、保護裝置的特性和設施的絕緣特性，以合理地確定各種設備與設施的絕緣水平為主要內(nèi)容的過電壓防護與絕緣的綜合設計。按設計對象來分，直流輸電系統(tǒng)絕緣配合包括直流輸電線路的絕緣配合和換流站的絕緣配合。

直流輸電線路絕緣配合直流架空線路的絕緣配合的主要內(nèi)容是：選擇線路絕緣子串的絕緣水平，確定線路絕緣子的型式與每串的片數(shù)，確定桿塔的空氣間距等。對于直流電纜線路，絕緣配合的內(nèi)容主要是選擇直流電纜本體及附件的絕緣水平。無論是哪一類線路，其絕緣水平均應同時滿足線路上出現(xiàn)的長期運行電壓、內(nèi)部過電壓和雷電過電壓三方面的要求。

換流站絕緣配合其主要內(nèi)容為：過電壓防護措施與避雷器配置方案的確定，各種避雷器特性參數(shù)的選擇，換流站內(nèi)各種設備絕緣水平的確定。

確定換流站過電壓防護措施和避雷器配置方案的原則是：①交流側產(chǎn)生的過電壓，盡量在交流側就地加以限制，主要由接在交流母線上的避雷器來實現(xiàn)；②從直流側侵入換流站的過電壓，先由直流線路避雷器，直流母線避雷器和中性母線避雷器加以限制；③由于換流站內(nèi)各種設備所受的電應力不同，各點的對地電位也不同，有些設備還是串聯(lián)連接，為了降低設備造價并且實現(xiàn)對設備的安全保護，換流站還配備了各種不同類型和規(guī)格的避雷器。（見換流站避雷器）

在研究換流站的絕緣配合時，對換流站中各種避雷器的保護水平和特性參數(shù)均需做出選擇。

氧化鋅避雷器具有非線性好，無放電間隙，伏秒特性平坦，保護水平低，通流能力強，結構簡單，體積小等優(yōu)點，在換流站得到廣泛地應用。氧化鋅避雷器的保護水平取決于它在特定波形和幅值的沖擊電流下的殘壓。典型的電流波形有兩種：8/20μs（對應于雷電流）和波前為30μs的沖擊電流（對應于操作波）。由于波前大于30μs以后，波前對殘壓的影響很小，取30μs即可。

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(zhì)、液體介質(zhì)構成的設備內(nèi)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(jù)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(shù)值、試驗電壓施加的方法、時間、次數(shù)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(shù)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(jù)運行經(jīng)驗，選擇一個配合系數(shù)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(shù)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(shù)。中國一般采用的配合系數(shù)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(shù)需等于或大于1.2。

絕緣配合統(tǒng)計法

根據(jù)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(jù)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(jīng)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(jīng)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(shù) γ=Uw/Us的情況下，計算出絕緣的故障率 R。根據(jù)技術經(jīng)濟比較，在成本與故障率間協(xié)調(diào)，定出可以接受的R 值 ，再根據(jù)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(shù)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(jīng)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(jīng)濟上協(xié)調(diào)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(jīng)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(jīng)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(jīng)國內(nèi)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。