电气绝缘设计方法.docx

电气绝缘设计方法1目的和范围1.1目的本文档为高压电气产品绝缘结构设计及试验人员提供设计参考和指导1.2范围本文档主要适用于3〜35kV高压产品绝缘设计1.3适用环境环境温度：20°C大气压力：101.3kPa绝对湿度：11g/m3海拔：W2000m2参考标准表1参考标准序号标准号标准名称备注1GB/T 3859.1-20113半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部 分：基本要求规范2GB 311.1-2012绝缘配合第1部分：定义、原则和规则3GB/T 25295-2010电气设备安全设计导则4DL_T 1216-2013配电网静止同步补偿装置技术规范5GB/T 12668.501-2013调速电气传动系统 第5-1部分：安全要求电气、热和 能量6GBT 20626.3-2006特殊环境条件 高原电工电子产品第3部分：雷电、 污秽、凝露的防护要求3绝缘配合3.1影响绝缘的因素影响绝缘主要有以下方面的因素:1） 污染等级；2） 过电压类别；3） 绝缘材料4）绝缘电压3.2污染等级污染对电气绝缘的影响分为以下四个等级表2污染等级的定义污染等级积尘湿 度PD1无污染，或只发生干燥不导电污染，保护良好干燥，无凝露PD2通常只发生不导电污染，由于设备不工作时凝露引起暂时导电偶尔出现的、短时凝露PD3低导电性（凝露所引起）潮湿，经常出现凝露PD4导电灰尘、周期性清洗引起的经常性导电雨、雪、冰、雾3.3过电压类别表2过电压分类过电压类别过电压保护条件线路连接OV1具有内部和外部过电压保护，过电压有限不直接与接触网相连、户内设备OV2过电压条件较OV1恶劣，且（或）安全性、 可靠性要求更高线路条件与OV1相同OV3过电压条件较OV4好，且（或）安全性、可靠性要求更低线路条件与OV4相同OV4线路没有外部或内部过电压保护，可能承受 雷电过电压或操作电压直接与接触网或户外线相连3.4绝缘材料根据IEC60112的定义，将绝缘材料的性能对应于相比漏电起痕指数（CTI）进行分类: 表4按相比漏电起痕指数的材料组别材料组别CTI值材料举例IN600DMC/EPG4II400 W CTI <600SMC/ FRPma175WCTIV4003240mb100WCTI<175不推荐使用3.5绝缘电压选取根据系统工作电压和过电压类别定义冲击脉冲电压，作为系统绝缘电压选取依据。

表5绝缘电压系统电压（V）冲击脉冲电压（V）暂时过电压（V）备注OV1OV2OV3OV4交流直流W50330500800150012501770低压系统，其中 额定电压1000V100500800150025001300181015080015002500400013501910只适用于单相300150025004000600015002120系统或三相系统的相间电压60025004000600080001800255010004000600080001200022003110<10004000600080001200030004250高压系统3600900016000200004000010000141507200175002900040000600002000028300120002900042500600007500028000396001750040000550007500095000380005375021000520007500095000125000500007070036000750009500012500014500070000990006100095000125001450017000085000120190注：对于爬电距离，应当使用工作电压的方均根值；而对于电气间隙，则应当使用工作 电压的重复峰值。

3.6电气距离根据工作电压重复峰值，选取相应的冲击脉冲电压，然后对应设备环境的污染等级， 选取合适的电气间隙如下表：表6电气间隙距离冲击脉冲电压（V）最小电气间隙（mm）PD1PD2PD3PD43300.010.20.85.55000.010.20.85.58000.10.20.85.515000.50.50.85.525001.55.5300025.540003.0760005.51080008.014120001422150001827180002232200002536300004054400006072500007591600009011075000120135950001601751250002202301450002702651700003203203.7爬电距离根据最高工作电压方均根值、绝缘材料分组和设备运行环境的污染等级，选取合适的 爬电距离如下表：表7爬电距离（电压V1000V） 单位为mm电压VPD1PD2PD3PD4I-IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIW500.180.560.81.11.41.61.81.92.43.01000.250.711.01.41.82.02.22.43.03.81600.320.81.11.62.02.22.54.05.06.33200.751.62.23.24.04.55.06.38.0106301.83.24.56.38.09.01012.5162010003.25.07.01012.51416202532允许在本表的相邻数值间线性插值表8爬距比（电压N1000V） 单位为mm/kV材料组别污染等级PD1PD2PD3PD4I3.2512.525II47.11430IIIa61016不推荐IIIb不推荐最小爬电距离不应小于对应的最小电气间隙注1：如果爬电距离为肋状结构设计，那么组别I的绝缘材料的爬电距离可以适用于使用 组别II的绝缘材料，组别II的绝缘材料的爬电距离可以使用组别III的绝缘材料。

除污染等 级I外，肋状物的高度和宽度应当至少为2mm注2：对于不起痕的无机绝缘材料，例如玻璃或陶瓷，爬电距离可以等于相应的电气间 隙距离4应用4.1典型产品应用根据典型产品如通用高压变频器和SVG的电气连接特点和工作环境，结合以上数据，可 以对得出典型产品的电气间隙和爬电距离数据，供电气绝缘设计参考使用1）电气间隙表9电气间隙额定工作电压最高工作电压工作电压峰值过电压 等级污染等 级冲击脉冲 电压最小电气 间隙3kV3.6kV5.1kVOV4PD340kV60mm6kV7.2kV10.2kVOV4PD360kV90mm10kV12kV16.9kVOV4PD375kV120mm27.5kV31kV43.8kVOV4PD3145kV270mm35kV40.5kV57.2kVOV4PD3170kV320mm2）爬电距离额定工作电压最高工作电压污染 等级绝缘材料 组别爬距 比最小爬电距 离备注3kV3.6kVPD3II/IIIa14/1650/57爬电距离 不得小于 电气间隙6kV7.2kVPD3II/IIIa14/16100/11510kV12kVPD3II/IIIa14/16168/19227.5kV31kVPD3II/IIIa14/16434/49635kV40.5kVPD3II/IIIa14/16567/648注：为了提高可靠性，应根据特殊要求和使用条件相应地增加电气间隙和爬电距离的 最小值。

4.2高海拔环境绝缘修正高海拔地区电气设备耐受电压水平是关系到工程的投资及安全运行的最重要因素，电气 设备耐受电压水平确定过高，其安全性得到保证，设备的投资将大大增加，耐受电压水平确 定得较低，投资可以减少，但安全运行就难以得到保证而影响高海拔地区电气设备耐受电 压水平的主要因素之一是大气参数的校正系数，选择能真实地反映大气参数对电气设备外绝 缘耐受电压影响程度的校正方法是影响设备经济和安全性能的关键根据电力行业标准DL/T 620修正方法，该方法根据设备所在地的大气条件，分别考虑 了空气密度和湿度的影响，将要求的试验电压值换算到标准大气条件下的电压值标准大气 条件是:温度t0=20°C，压力p0=101.3kPa，湿度h0=11g/m3电气设备外绝缘的耐受电压的海 拔校正系数按下式计算：uHuKh 0式中：U为试验的大气条件下，绝缘耐受电压（kV）；U0为标准条件下绝缘耐受电压（kV）；P为相对空气密度，标准条件下为1，不同海拔下可参考表11;n为指数，与绝缘距离相关，工频交流电压下n=1.12-0.12L （L为爬电距离或空气间隙），L取1~6，小于1m时取1；Kh为湿度修正系数，工频交流电压TKh = 1 + 0.0125 （11-AH），绝对湿度在 不同海拔下AH值参考表12；表11空气密度随海拔的关系参数海拔/m010002000300040005000大气压力/kPa101.390.079.570.161.754.0空气密度/ （kg • m-3）1.2921.1661.0500.9430.8440.753相对密度10.900.810.730.650.58表12平均绝对湿度随海拔的关系参数海拔高度/m010002000300040005000平均绝对湿度AH（g/m3）11.07.65.33.72.71.7因此，可以得到电气间隙海拔高度修正系数（见表13），电气设备需要根据具体使用地 点的海拔高度来确定其绝缘强度。