一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法与流程

本发明涉及高电压绝缘技术领域，并且更具体地涉及一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法。

背景技术：

随着电压等级的提高，绝缘对电气设备的重要性越来越重要，经济性也更加突出。特高压是目前运行中电压等级最高的工程，交流特高压设备的绝缘水平对设备制造、成本、运输等均有直接影响。绝缘设计应在保证特高压设备安全运行的同时，合理制定绝缘水平。

海拔越高，空气越稀薄，与低海拔相比，其放电电压降低，相同绝缘耐受的电压更低，因此在高海拔地区需要提高设备的外绝缘耐受电压，即外绝缘水平。我国国家标准gb/z24842-2009《1000kv特高压交流输变电工程过电压和绝缘配合》(以下简称为“国标”)对特高压设备外绝缘耐受电压(外绝缘水平)的海拔修正提供了计算依据，当海拔高度h超过1000m时，采用式(1)计算的海拔修正系数ka对标准给出的设备额定外绝缘耐受电压值进行校正。

式中km为电压配合系数，取值如下：雷电冲击电压km＝1.0；操作冲击电压km图1选取；空气间隙和清洁的绝缘子的短时工频电压km＝1.0。

具体做法是：若海拔高度为1000m时设备的外绝缘额定耐受电压为u，则高于1000m的设备的外绝缘耐受电压要求值为u1＝ka×u；

然后在标准耐受电压标准值中选取接近并高于u1的值作为设备的额定耐受电压um，即绝缘水平。例如，在国标gb311.1-2012中，设备的额定短时工频耐受电压系列标准值(有效值，kv)如下：

这种海拔修正方法以海拔高度1000m设备的外绝缘额定耐受电压u为基准，进行修正，这样会导致某些工程对设备的外绝缘提出过高要求。原因如下：

海拔高度1000m设备的外绝缘额定工频耐受电压u是在设备的工频耐受电压要求值(包含海拔高度1000m的海拔修正)u0的基础上，向上靠一级或二级在上述系列标准值中选取的。因此，当海拔高于1000m进行修正时，采用公式(1)时两者之间的差值(u-u0)也进行了海拔修正，这部分电压升高造成了外绝缘偏高。以工频耐受电压为例说明如下：

国标规定海拔1000m及以下的设备额定工频耐受电压为1100kv，现假定设备位于海拔2000m地区进行海拔修正，ka＝1.131，u1＝1100×1.131＝1244kv，向上靠一级选额定工频耐受电压为1300kv。

这种方法会使修正结果偏大，导致高海拔地区设备外绝缘耐受电压值过高。目前国标中，特高压设备外绝缘水平的海拔修正基准值为海拔高度1000m设备的额定耐受电压为u，包含了1000m海拔修正并向上选择接近的标准系列绝缘耐受电压。该基准值u偏大，不利于降低高海拔地区特高压设备的外绝缘水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于降低高海拔特高压设备的外绝缘水平、高海拔特高压设备的制造难度和成本以及大尺寸特高压设备的运输难度、成本和占地面积，提高特高压输电技术的经济性、实用性，提出了一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法。

本发明的技术方案包括：

步骤一，获取计算特高压设备外绝缘耐受电压要求值所需的安全因数ks、配合系数kc、操作冲击电压配合系数ksc和代表性过电压urp，根据ks、kc、ksc和urp确定耐受电压uw，并将uw做为基准电压；

步骤二，根据需要进行外绝缘耐受电压修正的海拔高度，计算海拔修正系数ka，计算公式为

其中ka为修正系数，km为特高压设备的电压配合系数，h为海拔高度；

步骤三，计算所述目标特高压设备的外绝缘耐受电压要求值u1，计算公式为

u1＝ka×uw；(2)

步骤四，根据u1确定目标特高压设备的修正后的外绝缘额定耐受电压。

优选的，电压单位为kv。

优选的，urp在工频电压、雷电冲击电压和操作冲击电压下的取值不同。

优选的，uw在工频电压、雷电冲击电压和操作冲击电压的计算公式分别为，工频电压uw＝kskcurp，雷电冲击电压uw＝ksurp，操作冲击电压uw＝kskscurp。

优选的，海拔高度为1500m，根据公式1计算得到工频电压海拔修正系数ka＝1.202，根据公式2计算得到特高压设备外绝缘耐受电压要求值u1＝1193kv，在系列标准外绝缘耐受电压中选择高于u1并接近的1200kv做为修正后的外绝缘耐受电压。

优选的，海拔高度为2000m，根据公式1计算得到工频电压海拔修正系数ka＝1.278，根据公式2计算得到特高压设备外绝缘耐受电压要求值u1＝1269kv，在系列标准外绝缘工频耐受电压中选择高于u1并接近的1300kv做为修正后的外绝缘额定耐受电压。

优选的，海拔高度为2500m，根据公式1计算得到工频电压海拔修正系数ka＝1.359，根据公式2计算得到特高压设备外绝缘耐受电压要求值u1＝1349kv，在系列标准外绝缘耐受电压中选择高于u1并接近的1400kv做为修正后的外绝缘额定耐受电压。

本发明的优点在于：

本发明对高海拔特高压设备的外绝缘耐受电压进行修正，可降低高海拔特高压设备的外绝缘水平，降低了设备的制造难度，节约设备成本的同时使设备易于制造。

本发明降低高海拔特高压设备的外绝缘水平，减小了设备的外形尺寸，降低了设备的运输难度和成本，减小了设备的占地面积。

本发明在海拔0m的高度上进行海拔修正，因此计算公式中，海拔高度不再减去1000m。这样更简单、更容易理解。

本发明对于提高特高压输电的经济性和可靠性有重要的应用价值，尤其是对于处于高海拔地区的特高压工程。

附图说明

图1是本发明一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法流程图；

图2是本发明一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法在km取值范围图；

其中a相对地绝缘b纵绝缘c相间绝缘d棒-板间隙(标准间隙)。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1是本发明一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法流程图，图2是本发明一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法在km取值范围图。下面结合附图以海拔1500m、2000m和2500m做为实施例进行说明。

本发明提供一种特高压设备外绝缘耐受电压海拔修正的方法，针对高海拔特高压工程，基于设备的过电压水平或避雷器保护水平，对特高压设备绝缘配合中的要求耐受电压进行海拔修正，得到外绝缘耐受电压要求值后，再从绝缘水平的标准系列中选择额定耐受电压值。

实施例1

以海拔高度1500米为例进行说明；

如图1所示，步骤一，获取特高压设备外绝缘耐受电压的安全因数ks、配合系数kc、操作冲击电压配合系数ksc和代表性过电压urp，其中urp在工频电压、雷电冲击电压和操作冲击电压下的取值不同，工频电压下耐受电压uw＝kskcurp，其中安全因数ks＝1.05，配合系数kc＝1，代表性过电压urp＝889kv，得到uw＝889×1×1.05＝993kv，并将uw做为基准电压；

步骤二，目标特高压设备的海拔高度为1500米；以海拔高度0米为基础进行修正，计算海拔修正系数ka，根据公式

特高压设备的电压配合系数km如图2所示选择a相对地绝缘和uw＝993kv的km值，海拔高度h＝1500米，得到ka＝1.202；

步骤三，计算所述目标特高压设备的外绝缘耐受电压要求值u1，

u1＝ka×uw；

得到u1＝1.202×993＝1193kv；

步骤四，根据u1确定目标特高压设备的修正后的外绝缘耐受电压为1200kv。

实施例2

如图1所示，以海拔高度2000米为例进行说明；

步骤一，获取特高压设备外绝缘耐受电压的安全因数ks、配合系数kc、操作冲击电压配合系数ksc和代表性过电压urp，工频电压下耐受电压uw＝kskcurp，其中安全因数ks＝1.05，配合系数kc＝1，代表性过电压urp＝889kv，得到uw＝889×1×1.05＝993kv，并将uw做为基准电压；

步骤二，目标特高压设备的海拔高度为2000米；以海拔高度0米为基础进行修正，计算海拔修正系数ka，根据公式

特高压设备的电压配合系数km如图2所示选择a相对地绝缘和uw＝993kv的km值，海拔高度h＝2000米，得到ka＝1.278；

步骤三，计算所述目标特高压设备的外绝缘耐受电压要求值u1，

u1＝ka×uw；

得到u1＝1.278×993＝1269kv；

步骤四，根据u1确定目标特高压设备的修正后的外绝缘耐受电压为1300kv。

实施例3

如图1所示，以海拔高度2500米为例进行说明；

步骤一，获取特高压设备外绝缘耐受电压的安全因数ks、配合系数kc、操作冲击电压配合系数ksc和代表性过电压urp，工频电压下耐受电压uw＝kskcurp，其中安全因数ks＝1.05，配合系数kc＝1，代表性过电压urp＝889kv，得到uw＝889×1×1.05＝993kv，并将uw做为基准电压；

步骤二，目标特高压设备的海拔高度为2500米，以海拔高度0米为基础进行修正，计算海拔修正系数ka，根据公式

特高压设备的电压配合系数km如图2所示选择a相对地绝缘和uw＝993kv的km值，海拔高度h＝2500米，得到ka＝1.359；

步骤三，计算所述目标特高压设备的外绝缘耐受电压要求值u1，

u1＝ka×uw；

得到u1＝1.359×993＝1349kv；

步骤四，根据u1确定目标特高压设备的修正后的外绝缘耐受电压为1400kv。

本发明对高海拔特高压设备的外绝缘耐受电压进行修正，可降低高海拔特高压设备的外绝缘水平，降低了设备的制造难度，节约设备成本的同时使设备易于制造。

本发明降低高海拔特高压设备的外绝缘水平，减小了设备的外形尺寸，降低了设备的运输难度和成本，减小了设备的占地面积。

本发明在海拔0m的高度上进行海拔修正，因此计算公式中，海拔高度不再减去1000m。这样更简单、更容易理解。