150 kV屋外配电装置最小安全净距的计算分析

黄江宁，朱 玲，黄旭亮

（1.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310001；2.四川省电力设计院，成都 610072）

150 kV屋外配电装置最小安全净距的计算分析

黄江宁1，朱 玲2，黄旭亮1

（1.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310001；2.四川省电力设计院，成都 610072）

以150 kV屋外配电装置为例，探讨了屋外高压配电装置最小安全净距的计算取值方法。此外，提出屋外高压设备订货时应确定套管干弧距离这个重要参数的建议，为今后非标电压等级屋外配电装置设计及设备参数选择，提供了可靠合理的选型支持。

150 kV；配电装置；绝缘水平；安全净距；干弧距离

0 引言

近年来，许多中国企业到国外总承包电力工程项目，由于各国采用的标准、规范和电网的电压等级各不相同，当遇到国外电压等级与国内不同时，其设备参数选择、设计安装均没有现成的规范可以参照。

绝缘配合是电气配电装置设计中的重要内容，而确定配电装置的安全净距则是绝缘配合中的一个重要组成部分。在国外电力工程中，有些合同中对配电装置的最小安全净距并未提出明确要求，需要承包方与业主沟通后确定。安全净距的选取不仅影响到配电装置的建设成本，还关乎配电装置的运行安全，因此需要兼顾安全性与经济性两方面的要求，科学、合理地确定配电装置的安全净距。

以下主要讨论非标准电压下配电装置最小安全净距取值和电气设备参数的选择问题。以150 kV屋外配电装置为例，探讨了屋外高压配电装置最小安全净距的计算取值方法。

1 屋外配电装置最小安全净距的计算

配电装置中带电部分与接地部分之间的最小安全净距为A1值 ，不同相带电部分最小安全净距为 A2值，两者的统称为A值，它是整个配电装置最小电气距离的基础。

以下重点讨论在合同中对最小安全净距未有明确要求情况下，150 kV中性点有效接地系统的屋外配电装置最小安全净距的取值，其他不同电压等级时的取值也可参考以下4种方法确定。

1.1 采用线性插值法进行计算

参照国内标准，需要确定大气过电压、内过电压和工频过电压3种状态下的A值，选取最大的A值作最小安全净距值。

此处考虑采用插值法计算，是利用函数f（x）在某区间中插入若干点的函数值，做出适当的特定函数，在这些点上取已知值，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f（x）的近似值。根据DL/T 5352-2006《高压配电装置设计技术规程》中屋外配电装置的最小安全净距规定，考虑中性点有效接地系统，在220 kV系统中，A1为1 800 mm，A2为2 000 mm；在110 kV系统中，A1为900 mm，A2为1 000 mm。

假设各种电压等级下最小安全净距是线性或者趋于线性的关系，采用插值法推算150 kV屋外配电装置的A1值，见式（1）：

同理可推A2值，见式（2）。

1.2 根据标准额定雷电冲击耐受电压的最大值进行计算

参照IEC国际标准，按IEC 60071-2006《In sulation Co-ordination》（绝缘配合）要求，设备的标准最高电压范围分为2个范围：1 kV以上到245 kV（包括245 kV在内），属于范围“Ⅰ”；245 kV以上，属于范围“Ⅱ”。

当设备的最高电压为170 kV时，标准额定短时工频耐受电压和雷电冲击耐受电压见表1[1]。

表1 短时工频耐受电压和雷电冲击耐受电压 kV

当设备的最高电压在范围“Ⅰ”时，对于额定雷电冲击耐压，相对地和相间的空气间隙是通过表2来确定的。当标准额定雷电冲击耐压与标准额定短时工频耐压的比值大于1.7时，标准额定短时工频耐压可以忽略不计。

按照IEC 60071标准，设备标准最高工作电压为170 kV时，对应的标准额定雷电冲击耐受电压最高值为750 kV，按表2所示，相对地与相对相最小空气距离（A1，A2）均为1 500 mm；若选用电气设备的标准额定雷电冲击耐受电压值为650 kV，则相对地与相对相最小空气距离（A1，A2）均为1 300 mm。

表2 标准额定雷电冲击耐压和最小空气间隙之间的关系

1.3 采用避雷器残压的绝缘配合值进行计算

设备的绝缘水平实际上是与避雷器的残压相配合的，当采用性能优良、残压水平低的避雷器时，就可以降低所要求的设备绝缘水平，从而降低A1，A2的值。

当设备最高电压不超过252 kV时，在绝缘配合中起决定作用的是被保护设备的雷电冲击耐受电压，要求不小于避雷器雷电残压的1.4倍；若超过252 kV时，还需满足被保护设备的操作冲击耐受电压不小于避雷器操作残压的1.15倍[2]。

此处考虑额定电压为150 kV（最高电压为170 kV）的设备与避雷器的残压进行绝缘配合，因此起决定作用的是被保护设备的雷电冲击耐受电压。以阿尔斯通的150 kV避雷器为例，其雷电冲击下的残压为372 kV，由此可反推保护设备的雷电冲击耐受电压的取值，应大于等于式（3）值。

当选取设备的雷电冲击耐受电压650 kV时，按照表2，满足与避雷器残压相配合的相对地及相对相最小空气距离（A1，A2）均为1 300 mm。

1.4 国外150 kV配电装置安全净距的计算方法

在设计中可以根据工程的实际情况，对设备雷电冲击耐受电压进行选择，然后根据表2得出相应的相对地及相对相最小空气距离A1，A2值。

以印尼某150 kV变电站为例，海拔高度< 1 000 m，150 kV设备的雷电冲击耐受电压选为750 kV，150 kV屋外配电装置参照IEC 60071标准，选取的相对地最小空气距离A1=1 500 mm，相对相最小空气距离A2=1 500 mm。

根据现有规范[3]，可采取相应计算求得屋外配电装置的安全净距值B1（栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间）、B2（网状遮拦至带电部分之间）、C（无遮拦裸导体至地面之间）、D（带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间），见式（4）—式（7）。

2 设备套管干弧距离的选择

在进行屋外配电装置设备参数选择时，设计通常对设备的使用环境、电流电压、绝缘水平、爬电距离等技术参数提出要求，而设备套管的干弧距离则由厂方提供。GB/T 2900.8-1995中第3.1.3条给出了“干弧距离（也称电弧距离）”的定义：“正常施加有运行电压的两金属部件间沿绝缘子外部空气的最短距离。当绝缘子是由若干元件串联组成时，此电弧距离指上述两电极间最短距离或是各元件两端金属附件间沿元件外部空气的最短距离之和，二者中较小者。”

在实际中，设备套管的干弧距离是一个相当重要的参数，因为它涉及到设备的相对地最短空气距离。

在某国外工程中曾发生干弧距离参数不满足要求的情况。当时设计选用的是国内某知名大企业的170 kV断路器，该产品已通过国外相关机构的型式试验，厂方提供了该产品的参数及图纸。经检查发现，厂方提供的断路器雷电冲击耐受电压为750 kV，能满足耐压要求，但其引出接线端子的低端仅为1 370 mm，与断路器套管底部的实际绝缘距离不满足IEC 60071标准（设备的雷电冲击耐受电压750 kV时，要求相对地最小空气距离≥1 500 mm）。经多方协商，在延误了一定工期后，设备厂方对设备进行整改，最终满足了设计要求。

3 结语

以150 kV屋外配电装置为例，探讨了屋外高压配电装置最小安全净距的计算取值方法，并结合实例推荐150 kV屋外配电装置A，B，C，D取值，为工程人员在非标准电压下的设备选型提供了参考。此外，建议在变压器、电流电压互感器、避雷器等设备订货时，不仅设备的技术参数需满足要求，还应明确套管的干弧距离，尤其是对非标产品，以免设备生产后才发现绝缘距离没达到设计要求，给工程带来不利影响。

[1]IEC 60071-1-2006 Insulation Co-ordination，绝缘配合[S]．

[2]DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]．北京：中国电力出版社，1997

[3]DL/T 5352-2006高压配电装置设计技术规程[S]．北京：中国电力出版社，2006.

[4]国家电网公司．输变电设备评价标准（试行）[M]．北京：中国电力出版社，2006．

[5]国家电力公司东北公司，辽宁省电力有限公司．电力工程师手册[M]．北京：中国电力出版社，2002．

[6]车文俊．500 kV金属氧化物避雷器均压电容选用探讨[J]．电力设备，2005，6（4）∶48-50．

（本文编辑：陆 莹）

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

黄江宁（1988），男，硕士，工程师，研究方向为电力系统分析及继电保护。