直流输电系统绝缘配合

换流站设备的绝缘配合一般采用惯用法。首先根据系统的运行条件确定最大连续运行电压(MCOV)和避雷器的额定电压；确定流过避雷器的配合电流和残压，从而确定了避雷器的保护水平；按照规定的绝缘裕度则可得到设备的绝缘水平。2100433B

直流输电系统绝缘配合（insulationcoordinationforDCtransmissionsystem）为使绝缘故障率降低到经济上和运行上可以接收的水平，综合考虑直流输电系统中可能出现的过电压、保护装置的特性和设施的绝缘特性，以合理地确定各种设备与设施的绝缘水平为主要内容的过电压防护与绝缘的综合设计。按设计对象来分，直流输电系统绝缘配合包括直流输电线路的绝缘配合和换流站的绝缘配合。

直流输电线路绝缘配合直流架空线路的绝缘配合的主要内容是：选择线路绝缘子串的绝缘水平，确定线路绝缘子的型式与每串的片数，确定杆塔的空气间距等。对于直流电缆线路，绝缘配合的内容主要是选择直流电缆本体及附件的绝缘水平。无论是哪一类线路，其绝缘水平均应同时满足线路上出现的长期运行电压、内部过电压和雷电过电压三方面的要求。

换流站绝缘配合其主要内容为：过电压防护措施与避雷器配置方案的确定，各种避雷器特性参数的选择，换流站内各种设备绝缘水平的确定。

确定换流站过电压防护措施和避雷器配置方案的原则是：①交流侧产生的过电压，尽量在交流侧就地加以限制，主要由接在交流母线上的避雷器来实现；②从直流侧侵入换流站的过电压，先由直流线路避雷器，直流母线避雷器和中性母线避雷器加以限制；③由于换流站内各种设备所受的电应力不同，各点的对地电位也不同，有些设备还是串联连接，为了降低设备造价并且实现对设备的安全保护，换流站还配备了各种不同类型和规格的避雷器。（见换流站避雷器）

在研究换流站的绝缘配合时，对换流站中各种避雷器的保护水平和特性参数均需做出选择。

氧化锌避雷器具有非线性好，无放电间隙，伏秒特性平坦，保护水平低，通流能力强，结构简单，体积小等优点，在换流站得到广泛地应用。氧化锌避雷器的保护水平取决于它在特定波形和幅值的冲击电流下的残压。典型的电流波形有两种：8/20μs（对应于雷电流）和波前为30μs的冲击电流（对应于操作波）。由于波前大于30μs以后，波前对残压的影响很小，取30μs即可。

绝缘特性与绝缘水平

电工设备绝缘可分为自恢复绝缘和非自恢复绝缘两大类。自恢复绝缘的绝缘性能破坏后可以自行恢复，一般是指空气间隙和与空气接触的外绝缘。非自恢复绝缘放电后其绝缘性能不能自行恢复，通常是由固体介质、液体介质构成的设备内绝缘。

设备的绝缘强度与电极的形状、绝缘材料、电极间的距离，电压的波形等等因素有关，具有分散性。因此在实际工程中非常重视电工设备真型的绝缘试验。

电工设备的绝缘水平就是指该设备能够耐受（不发生闪络、放电或其他损坏）的试验电压值。根据电工设备在系统中可能承受到的各种作用电压、保护装置的特性以及设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，制定了一些表明设备基本绝缘水平的试验电压值。它们是：①短时工频耐受电压值；②雷电冲击耐受电压值；③操作冲击耐受电压值；④长时间工频试验电压值。

上述试验电压的波形、数值、试验电压施加的方法、时间、次数等，在各国的国家标准中都有明确规定。

绝缘配合惯用法

按作用在设备绝缘上的最大过电压和设备的最小绝缘强度的概念进行绝缘配合的方法。惯用法简单明了，但无法估计绝缘故障的概率以及概率与配合系数之间的关系，故这种方法对绝缘的要求偏严。

按作用在设备绝缘上的“最大过电压”和设备的“最小绝缘强度”的概念进行绝缘配合的习惯方法。首先需确定设备上可能出现的最危险的过电压和设备绝缘最低的耐受强度，然后根据运行经验，选择一个配合系数作为这两种电压的比值，以补偿在估计最大过电压和绝缘最低耐受强度时的误差及增加一定的安全逾度，最后确定设备绝缘应能耐受的电压水平。惯用法简单明了，但无法估计绝缘故障的概率以及此概率与配合系数之间的关系，故这种方法对绝缘的要求偏严。由于对非自恢复绝缘放电概率测定的费用太高，因此只能使用惯用法。对220千伏及以下的电工设备，通常仍采用惯用法。例如，电力变压器都用避雷器保护。避雷器限制雷电过电压的能力常用避雷器保护水平表示。变压器耐受雷电冲击的绝缘水平 (BIL)需高出避雷器的保护水平，两者的比值称为配合系数。中国一般采用的配合系数值是1.4。对于500千伏变压器，国际电工委员会(IEC)规定，配合系数需等于或大于1.2。

绝缘配合统计法

根据过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性，算出绝缘故障率。改变敏感的影响因素，使故障率达到可以被接受的程度，合理地确定绝缘水平。统计法不仅能定量地给出绝缘配合的安全程度，还可按照设备折旧费、运行费及事故损失费三者总和最小的原则进行优化设计。困难在于随机因素较多，某些统计规律还有待认识。

从过电压幅值与绝缘抗电强度都是随机变量的事实出发，根据过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性，算出绝缘故障率。改变敏感的影响因素，使故障率达到可以被接受的程度，在技术经济比较的基础上，合理地确定绝缘水平。

这种方法不仅能定量地给出绝缘配合的安全程度，还可以按照设备折旧费、运行费及事故损失费三者总和最小的原则进行优化设计。研究得比较多的是以过电压幅值的概率分布为基础的统计法。

在超高压电力系统中降低绝缘水平有显著的经济效益。自恢复绝缘的绝缘强度统计特性相对比较容易获得。70年代以来，国际上推荐对超高压电力系统的自恢复绝缘采用统计法进行绝缘配合。

统计法的困难在于随机因素较多，某些随机因素的统计规律还有待积累资料与认识，低概率密度部分的资料比较难取得。算出的故障率， 通常比实际的大很多，还有待在应用中不断完善。

绝缘配合简化统计法

为了便于计算，假定过电压及绝缘放电概率的统计分布均服从正态分布。国际电工委员会（IEC）及中国国家绝缘配合标准，推荐采用出现的概率为 2%的过电压作为统计（最大）过电压Uw，再取闪络概率为10%的电压作为绝缘的统计耐受电压Uw，在不同的统计安全系数 γ=Uw/Us的情况下，计算出绝缘的故障率 R。根据技术经济比较，在成本与故障率间协调，定出可以接受的R 值 ，再根据相应的γ及Us，确定绝缘水平。为了在实际应用中便于计算，假定过电压及绝缘放电概率的统计分布均服从正态分布。

简化统计法与惯用法同样简单易行，并有现成曲线可查。虽然故障率的数值不一定很准确,但便于在工程上作方案比较,因而应用很广泛。

研究绝缘配合的目的在于综合考虑电工设施可能承受的作用电压（工作电压及过电压）。

电工设备经常在电力系统工作电压下运行，还会受到各种过电压作用。电工设备绝缘对各种作用电压都具有一定限度的耐受能力。当绝缘性能被破坏时，会造成设备损坏甚至系统停电事故。为了避免上述损失，必须保证电工设备具有规定的绝缘强度，这就是绝缘水平。确定绝缘水平要求在技术上处理好作用电压、限制过电压的措施、绝缘耐受能力三者之间相互配合的关系，还要求在经济上协调投资费用、维护费用和事故损失费用等之间的关系，以达到较好的综合经济效益。

中国于1964年实施了国家标准《高压电气设备绝缘试验电压和试验方法》。此标准由原第一机械工业部、水利电力部提出，经中华人民共和国科学技术委员会批准。标准适用于3～220千伏电压等级的交流三相电工设备。随着电力工业的发展，经国内许多单位的努力，1983年又制订出高压输变电设备的绝缘配合的国家标准，并由国家标准局于同年12月26日发布,1985年10月1日开始实施。标准代号为GB311-83,同时取代1964年实施的国家标准。