浅谈GIS变电站绝缘配合的优化设计

胡建朝 李哲

摘 要：线路绝缘的加强，可以提高线路安全运行的可靠性，但同时将导致变电站侵入波的提高，可能对原来变电站内的绝缘配合造成影响。系统要想毫无差错，必须有一系列的保障，以此来确保系统的高效快速准确的工作，当然，安全也得兼顾，然而保障的方法必须要在你对系统设施完全了解的情况下才能提出来，只有这样才说明你对该系统非常了解，并且可以大大提高方法的时效性与可靠性，除此之外，还需要经过精密的计算以及高端的方法再加上工作者的热情等素质，只有具备了这些，才能保证万无一失，可以大体上相信系统一定无差错的正常有规律的运行。该文在这种情况下，以某变电站为例，通过对绝缘配合的目的、原则、方法等进行简单介绍，然后对GIS变电站绝缘配合的优化设计进行计算，并提出具体计算方案，具有一定实践价值。

关键词：GIS变电站 绝缘配合 优化

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0085-02

绝缘配合包含设施运行稳定与可靠并且时效性大，几乎没有任何差错，收益比较稳定等一些内容的概念。而如今，出现了许多因为设备的不正常运行从而浪费的收益，不正常运行包括接在它上面的电压增高，还有保护它的设备GIS的价格增高，我们可以从这两点着手，通过一系列可靠有效的方法，以此来减少消费，消费减少了就等于间接地增大了收益，能做到这些的话，便证明设施有条不紊的运行，从而取得了最大的成功。因此，如何协调投资、运行费和事故损失三者关系及综合考虑技术安全经济总体的效益，优化绝缘配合设计就具有重要的技术经济意义。

1 变电站绝缘配合理论概述

1.1 绝缘配合的目的

绝缘配合的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平，在变电站的诸多电气设备中，以电力变压器最为重要，通常以确定电力变压器的绝缘水平为中心环节，再确定其他设备的绝缘水平。对于500 kV变电站，要使用产品性质不一样的产品躲过雷电，躲过雷电的原因是不同线路所需要的能源不一样，所需要的电压也很不同，因此对产品的要求不同。通过一系列实验，我们得知变压器就要与总设备的电压相同，而其他不相关的东西就应该与其他的线路相匹配。

1.2 绝缘配合的原则

（1）采用何种设施取决于站点的不同，站点是将电压发生改变的地方，每个电压采用的网线也不同，自然而然，需要的水平就有很多档次。

（2）在程序的设计过程中，需要满足很多条件，有满足设施正常运行的能力，超过的电压以及程序出现错误时的修复能力等。一定要同时兼顾这些，不然只有等待失败。

（3）雷电会破坏一些东西，当然也会破坏设施，设施一旦被破坏，就会引起各种各样的损失，导致财产流失，为了避免无端的损失，我们需要充分做好前期准备，对设施的保护，通过绝缘逃过雷电，从而可以幸免于被破坏，当然一般我们需要采用的是惯用法，通过画图表来配合与计算需要的保护设备。

（4）我們有两种方法。针对不同的电压。一是220 kV以及低于这个的，这个需要精密的计算与严谨的态度，通过不断分析找出最适合的方法，并通过其他设备来进行配合；二是300～500 kV的，它就需要完全的避过雷电，不能有一丝差错，要使用完全绝缘的设备材料。

（5）电气设备，必须有良好的抗震动能力，还要有良好的承受能力，在一模一样的情况下，必须得展现出它自己的优势，并且要满足更加严格的要求。

（6）有些地区污染严重，要想发挥设施的最佳状态取得最好成果，必须得降低污染，然而有些地区实在没有能力清除，这时候保护设备就要强大，一点差错都不能出，只有这样，才能取得最完美的成果。

1.3 绝缘配合的方法

1.3.1 统计法

每个图表都有自变量与因变量，而统计法就是把超过的那部分电压来当作自变量，产生失误的概率当作应变量，从而通过其来做定量分析，包含两种可能，一是通过发生失误后产生的损失来计算；二是对产品进行改造以及升级。我们知道，一个图表的制成需要大量的人力调查与很多的数据来确保准确性，然后知道它的一系列结果。但是因为国家还不具备以上两点，所以统计法不常见。

1.3.2 半统计法

半统计法只需要一个变换的常数，那就是隔绝东西的效果，然后通过它的变化得到一个图表，真实地反应了一些不知名的数据，这是个很好的方法，像对非常高的电压设计的保护设施，然后通过其自动修复的能力勾勒出一段曲线。

1.3.3 简化统计法

通过这个方法我们可以进行自我猜想：（1）对超过的电压一般会符合一个规律。（2）成单的设施上通过的电压与所有成单的设施全部夹在一起时通过的电压没有太多联系，知道这一点，对曲线的计算以及推断就简单得多，可以省去一系列毫不相关的步骤。需要采用的措施也大大简单方便快捷。然而对设施的一些计算本来就占有一些特点与方便，所以IEC重点使用它从而达到高效率的目的。

1.3.4 惯用法

这种方法就比较老套了，而且守旧，只能通过强制的方法来使设施获得正常工作的能力，这也是我国至今为止最普遍最节能的措施。它需要使用在一些不正常不自然超过极限的状态下，还需要考虑一些非自然因素，然而我们知道，超过极限这种事件发生的概率一般较低，所以虽然需要使用它，但需要使用它的情况一般较少。

2 GIS变电站绝缘配合的优化设计

GIS的绝缘水平主要取决于雷电冲击水平，该文以某水电站500 kvGIS变电站基准冲击绝缘水平的优化选择为例，研究了各种因素对最佳绝缘水平的影响，提出了500 kVGIS绝缘水平的最优方案。

2.1 绝缘配合优化的计算

由于GIS的绝缘水平主要取决于雷电冲击水平，首先考虑一个可行的雷电冲击绝缘水平背景，例如1550 kV，规定一个可以接受的绝缘故障率上限，按危险率最小或绝缘配合裕度最大，优择一个相对最好的杆塔冲击接地电阻值、保护接线方式和避雷器参数作为原始条件，于是GIS绝缘水平的优化选择就简化为一个单因素的局部优化问题：

minf（BIL）

s.t.1175 kV≤BIL≤1800 kV

然后用绝缘配合优化设计程序进行计算，并就不同因素的影响进行了比较。

2.2 绝缘配合优化的影响因素

2.2.1环境

1300 kV很容易发生危险，这属于比较高的电压，失事带来的危害与损失也非常大，然而我们要想知道危险的系数，以及对其的掌握与了解，就必须通过一些可靠而实用的方法，因而我们就需要通过图表表示出来，通过对图表的分析，我们可以了解横向就表示机器停止运作的概率，我们通过接触分析这个概率，然后根据一帮人的讨论，从而挑选出最安全的方法，以此最大限度来保证系统的安全性与高效性。然后通过一系列人为分析，如果数据小，这代表着方法更可靠，代表安全性也越高，因此选择数据小的方法是不二之选。还有一点，每个地方都有人为规定的纵值，通过纵值我们可以了解不同地区的水平起点，所以我们还要重点就是注意观察不同纵值的地区。

2.2.2 单位停电损失

在环境条件、保护方案同等条件下，单位停电损失小时，事故损失小，对设计费用的影响不大，允许选择较低的绝缘水平。一旦电量停止供应，会造成许多不好的后果，最大的损失就是会造成财产丢失，这个丢失值也代表着国家或地区的承受力大小和自身的实力，这个也代表着我们到底需不需要对其进行投资，当然，通过这个也能判断国家或地区的可靠性，从而来选择一些可靠的地区。通过这个，我们需要根据自身的实力来制备一些方案，然后帮助每个地方解决这些问题，再帮助其调整过来，这样，才能最好地利用优点，扬长避短，使双方的收益最大化。

2.2.3 平均故障停运时间

平均故障停运时间较长时应选择较高的绝缘水平，否则可选较低的绝缘水平。除与GIS设备修复技术的复杂程度有关外，主要传递给我们判断一个对维修人在出现故障时的自身承受能力和自身实力的标准，从这些方面，可以反应其综合素质。所以，我们还得从这方面着手，以此来满足自己的需求，尽可能是自己的利益最大。

2.3 绝缘配合优化的优化计算

对某水电站500 kVGIS绝缘水平的优化进行计算，只要采用性能优异的氧化锌避雷器和合理的保护接线方式，即使单位停电损失和平均故障停运时间按最严重的情况估计，设备价差按比较小的情况考虑，GIS的最优绝缘水平选择也不超过1425 kV，表2中个别例外，但我国目前单位停电损失Cp<10元/kW·h，按预计寿命年限内的经济发展水平估计，Cp要达到60元/kW·h是不大可能的。如果所在地区的单位停电损失较小，变电站的故障平均修复时间较短，设备价差较大，采用再低一级的绝缘水平130 kV也有可能。这这与IEC推荐的525 kV系统Gls的绝缘水平BIL只有1425 kV、1300 kV两级是吻合的。考虑到目前绝缘配合优化计算涉及的许多数据难以确定，而我国在这些方面的调查统计基础较低，GIS的运行经验不足等，因此认为本例500kVGIS采用BIL为1425 kV的绝缘水平是适宜的，其绝缘配合裕度为24.9%，故障率为0.981×104一年，平均无故障时间为1.019×10年，在工程上也是可以接受的。

3 结论

根据上文，再根据一些定律，我们可以有一些总结：（1）投资当然是消费最少最好，这样，才能使我们的利益最大化，对谁都是有利的，还可以减少一些不必要的分歧，尽管有一些因素会影响我们最初的计划，比如电压过高，还有一些不知名的问题都会导致投资过高，所以我们若是提升产品质量，提高产品的时效性与实用性，设施用最正确的方法使用，投资自然而然会相应地减少一些，可以降低我们的投入，这很有意义，对谁都有利。（2）其次要学会配合，使保护设备与设施成套使用，这样可以使设施用时最长，效率最高，这也是至关重要的措施。（3）选择时还需要谨慎考虑，要从自身情况与实力出发，不用最贵，适合最好，通过这一方法，可以避免一些没必要的消耗，也不用背负太大的经济压力，这也是个不错的方法。（4）当然，还需要一个能显示自己结果的仪器，可是选择推荐的1425 kV和1300 kV，但综合实力不允许，至尊推荐的是1550 kV，最适合，最有效，最优惠，最能适合我们的实力，对我们也可以起到最大的帮助。（5）绝缘配合的改进能否得到大家的支持和有没有效果，还取决于是否有强大的设施和精密严谨的态度，还有断电时的损失，我们需要从这些方面下手，只有重视了这些，才能可靠有效地将方案实施下去。

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