黃江寧，朱 玲，黃旭亮

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310001；2.四川省電力設(shè)計院，成都 610072）

150 kV屋外配電裝置最小安全凈距的計算分析

黃江寧1，朱 玲2，黃旭亮1

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310001；2.四川省電力設(shè)計院，成都 610072）

以150 kV屋外配電裝置為例，探討了屋外高壓配電裝置最小安全凈距的計算取值方法。此外，提出屋外高壓設(shè)備訂貨時應(yīng)確定套管干弧距離這個重要參數(shù)的建議，為今后非標(biāo)電壓等級屋外配電裝置設(shè)計及設(shè)備參數(shù)選擇，提供了可靠合理的選型支持。

150 kV；配電裝置；絕緣水平；安全凈距；干弧距離

0 引言

近年來，許多中國企業(yè)到國外總承包電力工程項目，由于各國采用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和電網(wǎng)的電壓等級各不相同，當(dāng)遇到國外電壓等級與國內(nèi)不同時，其設(shè)備參數(shù)選擇、設(shè)計安裝均沒有現(xiàn)成的規(guī)范可以參照。

絕緣配合是電氣配電裝置設(shè)計中的重要內(nèi)容，而確定配電裝置的安全凈距則是絕緣配合中的一個重要組成部分。在國外電力工程中，有些合同中對配電裝置的最小安全凈距并未提出明確要求，需要承包方與業(yè)主溝通后確定。安全凈距的選取不僅影響到配電裝置的建設(shè)成本，還關(guān)乎配電裝置的運行安全，因此需要兼顧安全性與經(jīng)濟(jì)性兩方面的要求，科學(xué)、合理地確定配電裝置的安全凈距。

以下主要討論非標(biāo)準(zhǔn)電壓下配電裝置最小安全凈距取值和電氣設(shè)備參數(shù)的選擇問題。以150 kV屋外配電裝置為例，探討了屋外高壓配電裝置最小安全凈距的計算取值方法。

1 屋外配電裝置最小安全凈距的計算

配電裝置中帶電部分與接地部分之間的最小安全凈距為A1值 ，不同相帶電部分最小安全凈距為 A2值，兩者的統(tǒng)稱為A值，它是整個配電裝置最小電氣距離的基礎(chǔ)。

以下重點討論在合同中對最小安全凈距未有明確要求情況下，150 kV中性點有效接地系統(tǒng)的屋外配電裝置最小安全凈距的取值，其他不同電壓等級時的取值也可參考以下4種方法確定。

1.1 采用線性插值法進(jìn)行計算

參照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，需要確定大氣過電壓、內(nèi)過電壓和工頻過電壓3種狀態(tài)下的A值，選取最大的A值作最小安全凈距值。

此處考慮采用插值法計算，是利用函數(shù)f（x）在某區(qū)間中插入若干點的函數(shù)值，做出適當(dāng)?shù)奶囟ê瘮?shù)，在這些點上取已知值，在區(qū)間的其他點上用這特定函數(shù)的值作為函數(shù)f（x）的近似值。根據(jù)DL/T 5352-2006《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中屋外配電裝置的最小安全凈距規(guī)定，考慮中性點有效接地系統(tǒng)，在220 kV系統(tǒng)中，A1為1 800 mm，A2為2 000 mm；在110 kV系統(tǒng)中，A1為900 mm，A2為1 000 mm。

假設(shè)各種電壓等級下最小安全凈距是線性或者趨于線性的關(guān)系，采用插值法推算150 kV屋外配電裝置的A1值，見式（1）：

同理可推A2值，見式（2）。

1.2 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)額定雷電沖擊耐受電壓的最大值進(jìn)行計算

參照IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，按IEC 60071-2006《In sulation Co-ordination》（絕緣配合）要求，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)最高電壓范圍分為2個范圍：1 kV以上到245 kV（包括245 kV在內(nèi)），屬于范圍“Ⅰ”；245 kV以上，屬于范圍“Ⅱ”。

當(dāng)設(shè)備的最高電壓為170 kV時，標(biāo)準(zhǔn)額定短時工頻耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓見表1[1]。

表1 短時工頻耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓 kV

當(dāng)設(shè)備的最高電壓在范圍“Ⅰ”時，對于額定雷電沖擊耐壓，相對地和相間的空氣間隙是通過表2來確定的。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)額定雷電沖擊耐壓與標(biāo)準(zhǔn)額定短時工頻耐壓的比值大于1.7時，標(biāo)準(zhǔn)額定短時工頻耐壓可以忽略不計。

按照IEC 60071標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)最高工作電壓為170 kV時，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)額定雷電沖擊耐受電壓最高值為750 kV，按表2所示，相對地與相對相最小空氣距離（A1，A2）均為1 500 mm；若選用電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)額定雷電沖擊耐受電壓值為650 kV，則相對地與相對相最小空氣距離（A1，A2）均為1 300 mm。

表2 標(biāo)準(zhǔn)額定雷電沖擊耐壓和最小空氣間隙之間的關(guān)系

1.3 采用避雷器殘壓的絕緣配合值進(jìn)行計算

設(shè)備的絕緣水平實際上是與避雷器的殘壓相配合的，當(dāng)采用性能優(yōu)良、殘壓水平低的避雷器時，就可以降低所要求的設(shè)備絕緣水平，從而降低A1，A2的值。

當(dāng)設(shè)備最高電壓不超過252 kV時，在絕緣配合中起決定作用的是被保護(hù)設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓，要求不小于避雷器雷電殘壓的1.4倍；若超過252 kV時，還需滿足被保護(hù)設(shè)備的操作沖擊耐受電壓不小于避雷器操作殘壓的1.15倍[2]。

此處考慮額定電壓為150 kV（最高電壓為170 kV）的設(shè)備與避雷器的殘壓進(jìn)行絕緣配合，因此起決定作用的是被保護(hù)設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓。以阿爾斯通的150 kV避雷器為例，其雷電沖擊下的殘壓為372 kV，由此可反推保護(hù)設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓的取值，應(yīng)大于等于式（3）值。

當(dāng)選取設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓650 kV時，按照表2，滿足與避雷器殘壓相配合的相對地及相對相最小空氣距離（A1，A2）均為1 300 mm。

1.4 國外150 kV配電裝置安全凈距的計算方法

在設(shè)計中可以根據(jù)工程的實際情況，對設(shè)備雷電沖擊耐受電壓進(jìn)行選擇，然后根據(jù)表2得出相應(yīng)的相對地及相對相最小空氣距離A1，A2值。

以印尼某150 kV變電站為例，海拔高度< 1 000 m，150 kV設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓選為750 kV，150 kV屋外配電裝置參照IEC 60071標(biāo)準(zhǔn)，選取的相對地最小空氣距離A1=1 500 mm，相對相最小空氣距離A2=1 500 mm。

根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范[3]，可采取相應(yīng)計算求得屋外配電裝置的安全凈距值B1（柵狀遮攔至絕緣體和帶電部分之間）、B2（網(wǎng)狀遮攔至帶電部分之間）、C（無遮攔裸導(dǎo)體至地面之間）、D（帶電部分與建筑物、構(gòu)筑物的邊沿部分之間），見式（4）—式（7）。

2 設(shè)備套管干弧距離的選擇

在進(jìn)行屋外配電裝置設(shè)備參數(shù)選擇時，設(shè)計通常對設(shè)備的使用環(huán)境、電流電壓、絕緣水平、爬電距離等技術(shù)參數(shù)提出要求，而設(shè)備套管的干弧距離則由廠方提供。GB/T 2900.8-1995中第3.1.3條給出了“干弧距離（也稱電弧距離）”的定義：“正常施加有運行電壓的兩金屬部件間沿絕緣子外部空氣的最短距離。當(dāng)絕緣子是由若干元件串聯(lián)組成時，此電弧距離指上述兩電極間最短距離或是各元件兩端金屬附件間沿元件外部空氣的最短距離之和，二者中較小者?！?/p>

在實際中，設(shè)備套管的干弧距離是一個相當(dāng)重要的參數(shù)，因為它涉及到設(shè)備的相對地最短空氣距離。

在某國外工程中曾發(fā)生干弧距離參數(shù)不滿足要求的情況。當(dāng)時設(shè)計選用的是國內(nèi)某知名大企業(yè)的170 kV斷路器，該產(chǎn)品已通過國外相關(guān)機構(gòu)的型式試驗，廠方提供了該產(chǎn)品的參數(shù)及圖紙。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，廠方提供的斷路器雷電沖擊耐受電壓為750 kV，能滿足耐壓要求，但其引出接線端子的低端僅為1 370 mm，與斷路器套管底部的實際絕緣距離不滿足IEC 60071標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓750 kV時，要求相對地最小空氣距離≥1 500 mm）。經(jīng)多方協(xié)商，在延誤了一定工期后，設(shè)備廠方對設(shè)備進(jìn)行整改，最終滿足了設(shè)計要求。

3 結(jié)語

以150 kV屋外配電裝置為例，探討了屋外高壓配電裝置最小安全凈距的計算取值方法，并結(jié)合實例推薦150 kV屋外配電裝置A，B，C，D取值，為工程人員在非標(biāo)準(zhǔn)電壓下的設(shè)備選型提供了參考。此外，建議在變壓器、電流電壓互感器、避雷器等設(shè)備訂貨時，不僅設(shè)備的技術(shù)參數(shù)需滿足要求，還應(yīng)明確套管的干弧距離，尤其是對非標(biāo)產(chǎn)品，以免設(shè)備生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)絕緣距離沒達(dá)到設(shè)計要求，給工程帶來不利影響。

[1]IEC 60071-1-2006 Insulation Co-ordination，絕緣配合[S]．

[2]DL/T 620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合[S]．北京：中國電力出版社，1997

[3]DL/T 5352-2006高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S]．北京：中國電力出版社，2006.

[4]國家電網(wǎng)公司．輸變電設(shè)備評價標(biāo)準(zhǔn)（試行）[M]．北京：中國電力出版社，2006．

[5]國家電力公司東北公司，遼寧省電力有限公司．電力工程師手冊[M]．北京：中國電力出版社，2002．

[6]車文?。?00 kV金屬氧化物避雷器均壓電容選用探討[J]．電力設(shè)備，2005，6（4）∶48-50．

（本文編輯：陸 瑩）

Calculation and Analysis of Minimum Safety Net Distance of 150 kV Outdoor Power Distribution Equipment

HUANG Jiangning1，ZHU Ling2，HUANG Xuliang1
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310001，China；2.Sichuan Electric Power Design Institute，Chengdu 610072，China）

Taking 150 kV outdoor power distribution equipment as an example，this paper discusses the calculation of minimum safety net distance of 150 kV outdoor power distribution equipment.Moreover，the paper suggests determining dry-arc distance of bushing during ordering outdoor HV equipment，providing reliable and reasonable type selection support for non-standard voltage class outdoor power distribution equipment design and parameter selection in the future.

150 kV；distribution equipment；insulation level；safety net distance；dry-arc distance

TM866

B

1007-1881（2015）07-0020-03

2015-02-13

黃江寧（1988），男，碩士，工程師，研究方向為電力系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)。