高压输变电设备的绝缘配合使用导则.DOC

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1、高压输变电设备的绝缘配合使用导则 GB 311.7-88中华人民共和国国家标准 高压输变电设备的绝缘配合使用导则 UDC621.316.9Applicationguideforinsulationco-ordination：621.311 ofhighvoltagetransmissionandGB311.788 transformationequipment 国家标准局 1988-06-20批准 1989-01-01实施 1范围及引用的现行标准 1.1范围 本导则是执行GB311.1高压输变电设备的绝缘配合的指导性文件，只适用 于设备的相对地绝缘，其目的在于给出合理地、经济地确定交流输变电设

2、备电气强 度、选择过电压保护装置(如避雷器、放电间隙等)及过电压限制措施等问题的指导 原则，而不是要给出有关绝缘配合和绝缘设计的严格规定。 由于对非正规设计的设备或电力系统中具有例外的特性时，需要进行专门的研究，故本导则主要考虑的是一些基本情况。 本导则以其出版时使用的输变电设备型式及其额定值为基础，故当设备及其特性有新的改善并经验证时，应允许使用。 与GB 311.1相对应，本导则按额定电压分下列两个范围论述。 a.3220kV； b.330500kV。 1.2引用标准 GB311.1高压输变电设备的绝缘配合 GB311.2高电压试验技术 第一部分 一般试验条件和要求 GB311.3高电压试

3、验技术 第二部分 试验程序 GB311.4高电压试验技术 第三部分 测量装置 GB4876交流高压断路器的线路充电电流开合试验交流系统用碳化硅阀式避 雷器 GB5582高压电力设备外绝缘污秽等级 2运行中的作用电压 2.1作用电压类型 设备在运行中可能受到下述各类电压的作用： a.正常运行条件下的工频电压； b.暂时过电压(包括工频电压升高)； c.操作过电压； d.雷电过电压。 在GB311.1中主要按电压波形将过电压分类，因为电压波形决定了对设备绝缘 和保护装置的影响。 “暂时过电压”是指其频率为工频或某谐波频率，且在其持续时间范围内无衰 减或衰减慢的过电压。 “操作过电压”、“雷电过电压

4、”通常分别由操作(或故障)及雷电放电所引起， 但未必总是如此。例如，当变压器一侧有雷电波作用时，经绕组间耦合的电感性传 递过电压，会有接近于操作过电压的长波前；而当单相接地时，依靠相间的电、磁耦合，可在正常相上产生接近于雷电过电压的短波前。同时，作用电压对绝缘和保护装置的影响，主要取决于其波形、幅值和持续时间，故在本导则中的所谓“操作 过电压”和“雷电过电压”是指可分别用长波前的操作冲击和短波前的雷电冲击来 代表的过电压。 当过电压用标么值(p.u.)表示时，其基准值是设备最高电压的。 2.2正常运行条件下的工频电压 对设备绝缘和某些过电压保护装置(如无串联间隙的金属氧化物避雷器)长期运行性能

5、的要求取决于这一电压，避雷器动作后，其瞬时值对作用于设备上的过电压 亦有影响。工频电压的作用随电压等级的提高愈益重要。 正常运行条件下，工频电压会有某些波动，且系统中各点的工频电压并不完全相等，但不会超过设备最高电压。故在本导则中把工频电压看作是常数且等于设备最高电压。 2.3暂时过电压 暂时过电压的严重程度取决于其幅值和持续时间。在进行绝缘配合时，应首先 考虑暂时过电压，因为： a.在避雷器安装点的暂时过电压的幅值和持续时间对其额定电压(它决定了避 雷器的保护水平)的选择很重要。 b.持续时间较长的暂时过电压，即使其幅值较其他过电压为低，也可能决定设备内、外绝缘(如污秽表面)的设计，危及设备

6、的安全运行。 c.通常，如暂时过电压的幅值较大，操作过电压的幅值也较大。 为限制操作和雷电过电压，以降低设备的绝缘水平，有时需对暂时过电压进行限制。 暂时过电压的起因主要是： a.接地故障； b.负载突变； c.谐振。 2.3.1接地故障引起的暂时过电压 因单相接地故障出现的概率最大，且这一概率随系统额定电压的上升而增加，故主要考虑这一情况。系统中某一选定的故障点处正常相的暂时过电压与系统中性点的接地方式有关，其计算方法及有关的说明见附录D。 2.3.2负载突变引起的暂时过电压 当突然切除大的有功、无功负载时，会出现暂时过电压，其幅值及持续时间与失去负载后的系统配置和电源特性(电站的短路容量、

7、发电机的调速及调压装置的特性)有关。 在长线末端突然失去全部负载时，由于短时间内发电机的转速增加和费兰梯 (长线电容)效应等，这种电压升高可能特别严重，会影响到设备的安全运行。在超 高压系统运行的初期，对这种过电压的严重性应给予充分重视。 2.3.3谐振引起的暂时过电压 谐振可能是线性的，也可能是非线性的。这里非线性谐振是指铁磁谐振。 仅当系统中有故障或非全相操作，且参数又匹配时线性谐振才有可能发生。 例如：在架空线、电缆的系统内，单相接地后，由故障点望入，系统的零序电 抗，正序电抗，满足+2=0；非全相操作时，由开关断口望入，系统的 零序电抗，正序电抗，满足+2=0(单相合闸)或2+=0(单

8、相开断)。 非线性谐振时，其谐振频率可能是电源频率(基频谐振)、或其分数(分次谐波谐 振)、或其一定的倍数(偶次或奇次谐波谐振)。 在有大电容元件(如串联补偿电容器、电缆等)和具有非线性磁化特性的电感元 件(如变压器等)的回路内，由于操作或负载突变，可能激发起不同类型的非线性谐 振过电压，其持续时间与激发的起因、回路本身的特性有关，或者是稳定的，或仅持续一定时间。 此类过电压出现的情况较为繁杂，在本导则中只能扼要说明一些最典型的例子。 2.3.3.1基频铁磁谐振 例如，在非有效接地系统中，当空载母线合闸或单相接地，且由于各相电磁式 电压互感器的饱和程度不同，可能产生基频铁磁谐振。又如，带有空载

9、或轻载变压 器的线路中，非全相操作或断线，形成电容与非线性电感的串联电路，且该回路总 阻抗为容性时，过电压将较高。 基频铁磁谐振过电压通常为铁芯饱和所限制。 2.3.3.2分次谐波谐振 在串联补偿电容器和并联电抗器的串联回路和电磁式电压互感器与母线对地 电容的并联回路内，如作用电压、回路参数(电容值、含铁芯电感线圈线性部分的 电感值、电阻值、饱和后的磁链电流特性)满足一定条件时，可因操作而激发起分 次谐波谐振过电压(一般为1/2次谐波)。 2.3.3.3高次谐波谐振 由变压器供电的轻负载线路，如果由变压器或电磁式电压互感器的激磁支路望 出，系统的线性部分的自振频率恰与变压器激磁电流的某一谐波频

10、率相等时，会出 现奇次谐波谐振过电压。 由于电感的周期性变化，在一定条件下可能激发起基频、偶次谐波谐振。 含铁芯电感线圈接入电源或开断故障时，其磁路内将有过渡过程和非周期性磁 链出现，这将使激磁电流内有偶、奇次谐波，如其外的系统之线性部分的自振频率 恰与激磁电流的某一谐波频率相等时，会出现偶次、奇次谐波谐振过电压。 为避免谐振过电压出现，应进行专门的研究，力图避免可能引起谐振的操作或破坏可能发生谐振的条件。 2.4操作过电压 如前述，所谓操作过电压的特点是：波头部分等值频率低，不对称，也不是重复的，通常只有一个极性的一个峰值及其波前时间在选择绝缘时必须考虑。它们在 设备绝缘各部分的分布大致与工

11、频电压时相同。 操作过电压的起因通常是： a.线路合闸与重合闸； b.故障与切除故障； c.开断容性电流和开断较小或中等的感性电流； d.负载突变。 注：异步运行时的解列过电压有时幅值较高。 操作过电压与电网结构、设备特性，特别是开关设备的特性有关。由于 许多随机因素的影响，其波形参数、幅值都是随机的(其结果不能预先确知)变数， 但由大量的计算、模拟试验或在系统中实测可以给出它们位于一定范围内的概率。 限制操作过电压的措施很多，以a为例，就有装并联电抗器，断路器中装合闸 电阻，装避雷器以及重合前释放线路残余电荷等。究竟采用何种限压措施，需进 行全面的技术，经济比较。对限压措施的具体要求，应由专

12、门的计算来确定。 2.4.1线路合闸和重合闸产生的操作过电压 线路合闸和重合闸(单相或三相)时，由于设备、线路对地等值电容上的初始电 压与操作所引起的过渡过程结束后的强制电压可能不相等，将在强制电压上叠加一 个幅值为强制与初始电压之差，且有一定衰减的瞬态电压，从而产生操作过电压。 除开断较小或中等感性电流所引起的操作过电压外，其余各种操作过电压产生的原 因均如此。 2.4.2故障和切除故障产生的操作过电压 发生故障或切除故障时，设备和线路对地等值电容上的初始电压与其强制电压不相等，会产生操作过电压。当满足一定条件时，还将因谐振而产生较高的过电压 (见2.3.3条)。 2.4.3开断容性电流和开

13、断较小或中等感性电流产生的操作过电压。 当开断容性电流(如开断空载线路、电缆、电容器组的电流)时，如开关不能避免重击穿，将会产生过电压。 开断数值不大的感性电流时，如开关的去游离能力较强，会使电流在过零之前被截断，则可能产生较高的过电压。应特别注意下述操作所产生的过电压： a.开断电容器组和空载电缆； b.开断电动机的启动电流； c.开断并联电抗器、空载变压器的励磁电流； d.可能导致截流的电弧炉及其变压器的操作和运行； e.用高压限流熔断器开断电流。 2.4.4负载突变产生的操作过电压 负载突变会产生操作过电压，之后还会出现暂时过电压。 2.5雷电过电压 如前述，雷电过电压是指可用波前为微秒

14、级、波长为数十微秒的冲击来代表的过电压。 作用于输电线路的雷电过电压是由于雷直击于导线，雷击于塔顶或避雷线后反击于导线，或雷击于线路及其附近的地面(包括塔顶)，由于电、磁场的激烈变化产生感应过电压。 作用于设备上的雷电过电压，在绝大多数情况下是沿线路而来的雷电波。 2.6确定预期过电压水平的原则 在3220kV电压范围内的设备绝缘水平主要由雷电过电压决定，但有时也要 估计操作过电压的影响。当设备绝缘较弱或操作频繁，且操作电器又不够完善(如 重击穿率不够低)时，设备在操作、谐振过电压下也可能有较高的事故率。 在确定330500kV电压范围内的设备绝缘水平时，操作过电压的影响已较为突出，因而要求对

15、所考虑的系统中的每种显著的过电压进行估算，同时规定以更有 表性的操作冲击试验代替短时工频电压试验。 2.6.1确定雷电过电压水平的原则 设备上的雷电过电压除主要取决于阀式避雷器的保护水平外，还受到下述系统构成和变电所布置有关因素的影响： a.线路的绝缘结构，它的放电电压决定了行波的幅值，而后者又决定了避雷器的保护水平。 b.进线段的长度，当它较大时，可利用导线的波阻抗来限制流过避雷器中的雷电流，降低其保护水平；进线段内导线上的冲击电晕、地参数的频率特性可降低行波波前部分的陡度，既可降低避雷器的保护水平，又可减弱避雷器动作后的振荡， 对减少预期过电压有利。 c.与母线连接的同一电压等级、同一波阻

16、抗(均对有行波袭来的导线而言)的总 出线数n，它愈大，则母线上的电压幅值和波前部分的陡度愈小，故对减小预期 过电压有利。在决定n值时，应考虑整个雷雨期内，变电所运行中可能出现的最 小值。 d.架空线与金属、铠装的电缆串联，或电站母线与被保护设备间用电缆连接， 这一电缆能降低变电所侵入波的陡度，并可能影响侵入波幅值。 对电压等级较低的设备，尚需考虑由变压器的高压侧经电、磁耦合传递到低压 侧的过电压，详见附录A。 当无成熟的经验或设计规程可借鉴时，为了较准确地确定作用于设备上的雷电 过电压，宜按系统结构及参数等实际情况进行分析计算，一般需考虑由线路的雷击 点至变电所母线的进线段内的波过程和变电所内

17、的波过程。对有绕组的设备，为决 定其主、从绝缘上的雷电过电压，还应考虑绕组内的波过程。对重要的变电所，应 估计近区雷击的后果。 2.6.2确定预期操作过电压水平的原则 确定预期操作过电压水平时，应考虑以下几点。 2.6.2.1操作过电压的类型 不同类型的操作过电压有不同的分布规律及参数，一定概率条件下的预期过电压倍数也不同，究竟按何种操作过电压进行绝缘设计，需视下列情况而定： a.限制操作过电压的措施的完善及可靠程度； b.有无进一步降低绝缘水平的需要； c.预期操作的频数(年平均操作数)。 考虑到当前的设备型式、系统结构的特点、可选用的绝缘水平等，本导则推荐 以合闸、重合闸过电压作为主要类型

18、，但也要验算其它有显著影响的过电压。 2.6.2.2操作过电压的估算 可用计算机及瞬态网络分析仪(TNA)对操作过电压进行预估，如有可能，最好以系统的实测数据检验所用的原始参数及模拟结果的正确性。 无论用计算机或用TNA，都不可能完全模拟系统的全部接线，也不可能研究 全部可能有的工作状况。因而，允许选择典型的、有意义的工况，或将系统简化为 有适当数量的母线和线路。在简化时，应尽可能使被操作线路的某些特性参数(如 自振角频率、入口阻抗等)不变。过分的简化，例如根据母线处的短路容量得出的等值电感来代表系统未操作的部分，将使求得的过电压幅值偏高。 为估计操作过电压的分布规律及分布参数，视随机影响因素

19、的维数，推荐进行 不少于100200次的随机操作。 2.6.2.3操作过电压的分布规律 对操作过电压的分布规律，应进行假设检验。为便于估算绝缘故障率，本导 则主要考虑常见的情况，一般推荐采用正态分布。此时，过电压的概率密度函数 f0(U) 为 式中 U0过电压的平均值； 过电压的变异系数。 本导则取统计过电压为 (2) 式中由试验或计算求出的变异系数近似值。 其意义是出现等于和大于统计过电压Us的概率为2%。 注：严格讲，过电压即使服从正态分布，也应是双侧切断的，因为操作过电压的 下限不小于1.0p.u.,而超出某一上限值的过电压，也将因概率很小，事实上不会出 现。但为了便于处理数据。估计分布

20、参数，以及计算故障率，式(1)中用不切断的正 态分布概率密度函数。 取统计过电压出现的概率不大于2%的原因见7.2条。 如仅为近似估计故障率和统计过电压，当数据足够多时，也可以不对过电压 分布规律进行假设检验，例如根据过电压出现的频率直方图计算故障率，根据所得 数据直接估计Us等。 3绝缘耐受能力 3.1概述 3.1.1自恢复和非自恢复绝缘 根据绝缘在试验中发生破坏性放电的特征，在GB311.1中把绝缘分成自恢复绝 缘和非自恢复绝缘。 事实上，一台设备的绝缘结构总是自恢复和非自恢复两部分组成的。因此，一 般不能简单地把一台设备的绝缘说成是自恢复或非自恢复型的。仅当在所有感兴趣 的电压范围内，在

21、一台设备的非自恢复绝缘部分发生沿面或贯穿性放电的概率可以 忽略不计时(此时整台设备的放电概率与其自恢复绝缘部分的放电概率一致)，才可 以称其绝缘为自恢复型的，或者相反。 对自恢复绝缘，可在有一定放电概率的条件下进行试验，例如用超过额定冲击 耐受水平的电压决定放电概率与所加电压的相互关系，可直接获得较多的设备绝缘 特性的数据。 对非自恢复绝缘多次加某一电压，如额定冲击耐受电压，绝缘虽未必放电，但可能发生不可逆的劣化，故对非自恢复绝缘只能施加有限次数的冲击进行试验。 应注意，绝缘类型的不同，只决定了试验类型的不同，并不要求两者具有不同 的冲击耐受水平。这是因为制造厂已考虑到非自恢复绝缘试验时发生损

22、坏的重大经济后果，在设计时已注意到应使设备能有很高的概率通过试验。 3.1.2试验类型的选择 对自恢复绝缘(如隔离开关的绝缘)应按GB311.1中的4.4条进行50%破坏性放 电试验。 对同时具有恢复和非自恢复绝缘，但又不能分开试验的设备(如某些类型的套 管和互感器)，为了验证其自恢复部分的绝缘强度，并为避免过多次的冲击使非自恢复部分劣化的可能性，应限制加压的次数，按GB311.1中的4.5条进行15次冲 击耐压试验。 对主要为非自恢复绝缘的设备(如电力变压器)，则应按GB311.1中的4.6条进 行惯用冲击耐压试验，但若其自恢复绝缘部分(如某些类型的套管)可单独进行试验 时，则应按GB311

23、.1中的4.4条进行试验。 本导则的附录B讨论了GB311.1中的4.4、4.5条和4.6条几种试验的有效性。 3.2在工频电压和暂时过电压下的绝缘性能 通常，仅当设备绝缘特性的逐步劣化或严重的环境条件使绝缘能力异常地下降 时，才会使它在正常运行工频电压和暂时过电压下击穿。 设备绝缘的污秽程度对绝缘性能的影响，严格讲是随机的但由于遇到的困难、 对于受到污染的绝缘在工频电压、暂时过电压下的绝缘性能及对绝缘的要求，一般 不用统计的概念。 3.3在冲击电压下自恢复绝缘破坏性放电的概率 给定的绝缘对一定波形和幅值U的冲击电压的耐受能力，在大多数情况下， 是一个随机现象，只能按统计的方法用一条所加电压与

24、放电(或耐受)概率间相互关系 的曲线来表示，通常假定为正态概率分布曲线。 设在某一气象条件下，于时刻t进行试验，在试验持续时间t的范围内绝缘 状况恒定，则可对绝缘施加波形，极性均不变，时间间隔(应足以使绝缘恢复初始状 态)一定的冲击电压，按GB311.3中4.2条给出的方法进行试验，并按GB311.2中3.3 条给出的大气校正因数将所得结果化为标准大气条件下的值，即可求得相应的绝缘 50%放电电压和放电电压的变异系数。 与统计耐受电压(相应于放电概率为10%的电压)的关系可表示为 要求为GB 311.1中给出的额定耐受电压。 但对现场运行的设备，更有意义的是绝缘在长时间范围内的施加电压与放电

25、概率的关系(U)。(U)以环境条件和绝缘状况为随机变量，并假定(U)仍符合 正态分布，且其50%的放电电压等于。但由于气候条件(风、霜、雨、露、 霜、污、雾等)变化的影响，绝缘放电电压的分散范围会增大，即其变异系数较 为大。对空气绝缘的雷电和操作冲击，当分别为0.03和0.06时，推荐分 别取0.06和0.08。若有更准确的值，应予采用。 3.4带有绕组的设备 带有电压绕组的设备，如变压器，并联电抗器等，若按只能耐受雷电冲击全波 设计，则在一高幅值的截波冲击作用下，可能会在相邻的线匝和线盘间出现比冲击 全波时更高的电压，受到一定程度的损伤。在变电所中，所有的对地闪络都会导致 在变压器等有绕组的

26、设备端部对地出现不同幅值、陡度和过零系数的截断冲击波。 这种波形对绝缘的作用可用截波试验来模拟，所以，在GB311.1中将截波试验规定 为变压器类设备的型式试验。 4过电压保护装置 4.1概述 为了限制作用于设备的过电压，可根据设备的电压等级、重要性、供电中断的 后果等选用不同型式的保护装置，即： a.阀式避雷器； b.排气式避雷器； c.放电间隙。 4.2阀式避雷器 阀式避雷器包括现在常用的以碳化硅为阀片主要材料并带有串联间隙的(简称 为CA)以及金属氧化物避雷器(简称MOA)两大类。与前者相比，MOA具有一系列的优点，主要有： a.具有更强的非线性，在设备最高相电压的直接作用下，流过的电流

27、很小(约数 百微安)，故不要串联间隙，直接接在系统内长期运行。 b.有更大的吸收操作过电压的能力。 c.由于有更强的非线性，故可将过电压限制到更低的水平，并降低过电压的分 散性。 d.对陡波的响应特性较好。 采用MOA后或可降低设备的绝缘水平，或可增加其安全运行的裕度系数。 4.2.1阀式避雷器的选择 选择CA及MOA的一个共同的原则应是：使避雷器额定电压(它与设备、系统 的额定电压不同)不低于避雷器安装点的暂时过电压(一般按其安装点处，一相接地 后正常相的短时工频过电压来计算，计算时应考虑最不利的运行条件)。在中性点 非有效接地的363kV系统中，通常取设备最高电压的100%110%；在中

28、性点有效接地的110500kV系统，则取的75%81%。 避雷器的额定电压选择不当，例如偏低时，将使CA无法在动作后切断续流， 对MOA而言，将使其在一次过电压作用下吸收的能量过多，劣化加速，其寿命将 大为缩短。反之，如其额定电压过高，则限压效果就变坏。 除上述的最基本的要求外，对MOA及带分路电阻的CA规定有可耐受的暂时 过电压及持续时间，这些标准由有关的设备标准中规定。 对MOA还规定有持续运行电压，在中性点有效接地系统中，其值不低于设备 最高相电压。 4.2.2阀式避雷器的应用 所有电压等级的设备，都用阀式避雷器来限制作用于设备的雷电过电压，开断 感性电流的过电压，并以其保护水平来决定设

29、备的额定雷电冲击耐受电压。 在电压等级较高，主要是在330500kV的系统中还用来限制一些操作过电压。 4.2.3阀式避雷器的保护水平 无论在雷电冲击或操作冲击下，均应取其动作的全过程中避雷器两端的最大电 位差作为它的保护水平。 4.2.3.1雷电冲击保护水平 应取下述数值中最大的一个。 CA及MOA：在规定电流波形(例如8/20s)和幅值下的残压； CA：规定陡度下的波前放电电压除以1.15； CA：1.2/50s冲击放电电压的上限； MOA：陡波冲击电流(给定波前及幅值)下的残压除以1.11.15。 4.2.3.2操作冲击保护水平 应取下述数值中较大的一个。 CA及MOA：规定波形及幅值的

30、操作冲击电流下的残压。 CA：标准操作冲击下(250/2 500s)放电电压的上限。 4.2.4安全裕度系数 4.2.4.1雷电过电压下的安全裕度系数 参看2.6.1条，被保护设备上的雷电过电压，总是大于避雷器的保护水平。本 导则在设备的额定雷电冲击耐受电压与避雷器的保护水平间取下述安全裕度系数 ： 避雷器紧靠被保护设备 1.25 避雷器不紧靠被保护设备 1.4 4.2.4.2操作过电压下的安全裕度系数 a.当避雷器用来限制操作过电压时，通常以其保护水平来决定设备的操作冲 击耐受电压，由于操作过电压波前陡度较小，在同一变电所范围内，可认为设备 上的操作过电压就与避雷器此时的保护水平相等，故允许

31、取较小的，其值为 1.15。 b.特殊情况下，无避雷器保护的设备，当按作用于设备上的预期操作过电压水 平来确定设备的操作冲击耐受电压，其间的安全裕度系数仍取1.15。 以上的分析中均取避雷器的保护水平(残压、放电电压等)为某一常数。严格讲 它们均应为随机变数，例如残压即与实际的电流波形、幅值有关，这些不确定的因 素已用(1)来考虑，故只在一些特殊情况下，才需要进行仔细的研究和统计分 析。 4.3排气式避雷器 这类避雷器，只有位于空气中与灭弧管内的两个串联间隙，残压很低。 4.3.1排气式避雷器的选择 这类避雷器的选择除应注意其额定电压(与系统及设备的额定电压有相同的值) 外，还应注意其可以切断

32、的短路电流的上、下限。决定电流上限值时，应考虑短路 电流的最大有效值。而在决定其下限值时，不考虑非周期性分量，且不得大于安装 点处短路电流可能的最小值。 4.3.2排气式避雷器的应用 这类避雷器一般用于保护运行中断开的隔离开关或断路器、装在变电所进线段 的首端，用以减少行波的幅值，从而限制流过阀式避雷器中的电流等。由于它的动 作，必然会产生截波， 故通常不用来保护有绕组的设备。 4.4放电间隙放 放电间隙是由一个带电的电极与一接地极之间的敞开式间隙组成的冲击保护 装置。必要时可带中间辅助电极。由于放电间隙的伏秒特性更陡，间隙动作使冲击 波截断，增加了设备遭受截波作用的可能性；间隙不能熄灭工频电

33、弧，且电弧蔓延 可能危害相邻设备和相邻两相，从而增加停电次数和三相故障的概率。因而，放电 间隙的使用范围受限制。 通常，63kV及以下系统在十分必要时，或当用排气式避雷器不能满足开断短 路电流上、下限时，才考虑使用放电间隙，并应尽量与自动重合闸配合使用。 当用于335kV系统时，为了避免异物造成的短路，宜串联一个辅助间隙。 5对3500kV电压范围内均适用的作用电压与耐受电压之间的配合 5.1设备绝缘耐受各种电压的能力 虽然强调设备绝缘对雷电、操作或工频电压的耐受能力应独立地用相应波形的 电压进行检验，但仍认为，对油纸绝缘，其耐受操作冲击电压的能力为雷电冲击的 0.83，耐受短时工频电压有效值

34、的能力为雷电冲击的1/2.3的概略关系是可用的， 并据此理解在不同电压范围内对绝缘水平起控制作用的过电压类型。例如，3 220kV设备的额定雷电冲击耐受电压乘以0.83与设备最大相电压峰值之比远超过 预期操作过电压水平，其绝缘水平主要由雷电过电压决定，且由于绝缘在典型的操 作冲击下的击穿电压总是比工频电压的峰值高，故也不规定操作冲击耐受试验。 在GB311.1中，表1给出了输变电设备的基准绝缘水平，表2表4中各类设 备的额定耐受电压值均以表1的数据，3.2.2的标准数列及3.4、3.5、3.6条为依 据规定的。 5.2按工频运行电压及暂时过电压设计绝缘污秽与老化 对试图表明设备内绝缘的老化及外

35、绝级耐受污秽性能的持续时间较长的工频 试验电压标准，尚待研究，这里仅提出： 5.2.1污秽 5.2.1.1设备绝缘应能在设备最高相电压Um/(但如允许有一相接地长期运行的 情况，则为Um)下长期运行。 5.2.1.2对容易被污染的设备外绝缘，其污秽水平的选择、适宜的试验方法等，应 由有关设备标准规定，但应注意： a.确定污秽水平时，应注意外绝缘类型差异的影响； b.试验方法应能重复及模拟设备安装处的自然条件； c.如暂时过电压水平较高，又经常发生，则需考虑它对污秽试验方法的影响； d.当污染水平较高，要求设备有足够的耐污秽性能是不可能的或极不经济时， 可考虑采用其它防污秽措施(表面加涂料、水冲

36、洗等)。 5.2.2老化 对易于老化的绝缘，在有关的设备标准中也要规定适当的试验方法。 63220kV电压范围内作用电压与耐受电压间的配合 在这区域电压范围内，设备的基准绝缘水平是按额定雷电冲击耐受电压和额定 短时工频耐受电压给出的。额定电压315kV包括系列和系列。 6.1额定短时工频耐受电压的选择 对110kV及以下的每一额定电压的设备，只给出一个耐受电压；对220kV， 则列出两个耐受电压，以供选择。 6.2额定雷电冲击耐受电压的选择 在GB311.1中，对110kV及以下的每一额定电压的设备，除110kV电缆外， 只给出一个耐受电压；对220kV，一般列出两个耐受电压值，但对220kV

37、电缆，则 给出三个耐受电压，以供选择。 6.3系列和系列的选择 在315kV电压范围内，选择系列还是系列，应根据设备的下述安装情 况考虑决定。 a.未和架空线连接的设备； b.经变压器和架空线连接的设备； c.直接或经电缆与架空线连接的设备。 6.3.1未和架空线连接的设备 这包括各种各样的装置，例如，城市内广大的地下电缆网络、许多工业用的电 力装置、电站和船用电气设备等。这些场所的设备不会受到雷电过电压，但可能受 到操作过电压的作用。在GB311.1的3.1条中，规定了按系列选用设备的条件。 此时一般情况下，不需要保护。但电弧炉装置中的电器设备除外，由于断路器的截 流容易产生高的过电压，故这

38、时各相间和相对地都可能需要专门的避雷器保护。在 其他各种情况中，可按系列选用设备。 6.3.2经变压器和架空线连接的设备 6.3.2.1一般考虑 当变压器的高压侧由架空线供电时，接在其低压侧的设备不会直接受到架空线 上的雷电或操作过电压的作用，但是由于从变压器高压绕组至低压绕组的静电和电 磁的传递过电压，这些设备可能受到过电压作用，在某些情况下，其值可能超过耐 受电压。 附录A给出了传递电压的静电和电磁分量的解析表达式。 对某一给定的变压器，这些传递过电压的幅值及波形主要决定于其低压回路的 性质，并因此宜分别考虑选择下述两种基本类型的设备的额定雷电冲击耐受电压及 其保护。 第一类：经变压器和高

39、压架空线连接的设备，并且变压器的低压绕组和设备间 连接线为中等长度，不超过100m，诸如电缆配电网络的主要电开关设备或一种工 业电力装置。 第二类：发电机变压器组。 6.3.2.2基本导则 6.3.2.2.1第一类设备 对这类设备来说，导致增加电容性传递过电压幅值的因素是： a.变压器的电压比大，绕组间电容大； b.变压器的低压侧与负荷断开； c.不接地(例如三角形接法或中性点不接地星形接法)或经高阻抗(如消弧线圈) 接地的星形连接点的高压侧绕组； d.变压器和设备间的连接线电容小； e.冲击波的波头陡，持续时间长； f.在一架空线系统中距变压器较远的点对变压器充电(即对变压器一馈电线充 电)

40、所产生的操作波。 第一类设备通常可用避雷器来保护。如已将这种保护作为正常措施采用，则不 必进行计算。对其他情况，则在下面就传递电压的性质、回路条件的一般影响以及 能用来确定是否需要预防措施的准则等给以说明。 注：谐振过电压：当以变压器连接的两个系统间处于谐振条件时，可能经变压 器传递产生异常高的电压。这时推荐做回路可能谐振的检验，并按需要作修改，以 避免谐振。 在变压器的高压侧绕组加有一个持续时间较短或上升很快的电压冲击波。例 如，非常靠近变压器的输电线上的雷击经电容耦合，可在低压侧绕组上产生一个持 续时间短的电压“脉冲”。它可能超过GB311.1表1中给出的额定雷电冲击耐受电 压。但是，线路

41、的波阻抗和变压器入口电容所决定的最短波前时间往往较长，以致 可以不考虑电容耦合的传递电压。 对第一类设备来说，当负载回路断开时，会在变压器低压侧的开关设备上产生 最严重的过电压。但当有负载时，它的电容往往足以使起始电压“脉冲”的幅值降 低到安全值。 如变压器和低压侧开关设备间的连接线的电容值不足以降低起始电压“脉冲” 幅值时，则可在变压器的端部与地间加装附加电容，或可按GB311.1的表1系列 选用设备，也可能需要加装避雷器。还应注意采用附加电容后，使感性传递过电压 增加的可能性，这可用一个仔细调整过阻值的串联阻尼电阻来降低这种电压升高。 在变压器的高压绕组施加一个持续时间较长的电压冲击波，例

42、如，在离变压器 某一距离处输电线路上的一个雷击或操作冲击波，将通过感性耦合在变压器低压侧 产生一个持续时间较长的冲击电压，其幅值可和GB311.1表1中给出的额定短时工 频耐受电压峰值相似。 当高压系统有接地故障，且低压侧系统的中性点经消弧线圈接地或中性点绝缘 时，危险的暂态过电压可能通过电容性耦合由变压器高压绕组传递到低压绕组。在 这种情况下，在变压器的低压端和地之间接附加电容是一种广泛采用的保护方法。 6.3.2.2.2第二类设备 因为未发现由于操作波的传递可能产生更严重的过电压，故反按雷电过电压推 荐发电机变压器组所需的过电压防护措施来选择适当类型的保护设备。对应于侵 入的雷电波的波前或

43、因截波而产生的电压突变，可能有一个持续时间短的容性传递 电压(起始电压“脉冲”)。这个电压与通常由容性、感性耦合综合效应传递的持续 时间较长的电压冲击无关。 起始电压“脉冲”的最大幅值主要取决于装置具体的设计方案。在诸如会加强 容性传递电压的情况下，可以由在装置上或者在接向模拟发电机及其连接的发电 机变压器回路上作低压冲击试验来证实。 对这类设备，引起传递过电压值增高的因素是： a.变压器绕组间的大电容； b.变压器和发电机间的连接线电容小； c.变压器的电压变比大； d.变压器低压绕组未与发电机相连接； e.陡波头及持续时间长的冲击波。 如需降低起始电压脉冲幅值，最好在变压器端都用低电感值的

44、连接线在每一相 与地之间接入无感电容器。但是，需注意加装电容器有增加感性传递过电压的可能 性。 持续时间长的传递电压，一般可叠加数千赫兹振荡的单方向电压波形。如有必 要降低这种过电压，可加装避雷器。 然而，发电机和发电机变压器的感抗之间的电压分配通常使持续时间较长的传 递电压幅值较低，而不必用避雷器。对大容量发电机组，在发电机侧通常可不用避 雷器，但应作检验计算。对用于小容量机组的避雷器，不必计算传递过电压。如果 发电机变压器有可能在发电机断开后从高压系统充电，那就不会发生发电机和变压 器间的电压分布，但应考虑持续时间较长、幅值较高的传递过电压会影响仍接在变 压器低压侧的设备。 当高压系统中有接地故障以及高压系统中性点经消弧线圈接地或绝缘时，施加 在变压器高压绕组上的持续时间较长的过电压及其传递到低压侧的效应，均与对第 一类设备的考虑相同。 6.3.2.2.3绝缘水平的选择 为选用GB311.1表1中系列或系列的绝缘水平并确定需要采用的附加过电 压防护措施，首先必须根据类似设备的运行经验，用加低压冲击的方法在现有类似 设备上进行测量，这种方法可能亦是