《商业计划-可行性报告》3、G311-1 1997 高压输变电设备的绝缘配合.pdf

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1、 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准高压输变电设备的绝缘配合发布实施国 家 技 术 监 督 局发布目次前言主题内容与适用范围引用标准使用条件绝缘配合基本原则绝缘水平试验规定前言本标准是非等效国际电工委员会绝缘配合 第部分 定义 原理和原则 对高压输变电设备的绝缘配合 进行修订的主要的修订内容有标准中除设备的相对地绝缘外 还增列了相间绝缘和纵绝缘设备上的作用电压增加了 陡波前过电压 和 联合过电压前者主要是由中隔离开关操作引起的 后者则分别作用于相间绝缘和纵绝缘相应的试验电压类型增加了 陡波前冲击试验在考虑中 和 联合电压试验据给出了各类作用电压的典型波形 图对和的设备的外绝缘干状态下短

2、时工频耐受电压的数值分别提高到和但这并不意味着对外绝缘的要求或绝缘水平提高 因为在此电压范围内 绝缘水平主要是由雷电冲击耐受电压决定的据增加次冲击耐受电压试验程序对变压器类设备的截断冲击 提高了跌落时间 一般不大于截波过零系数不大于的要求 这样的规定和同类国际标准一致 技术上比较合理本标准和的主要内容和技术要求基本上是一致的 但也存在某些差异 包括为说明绝缘配合的过程引入了多个 耐受电压 的术语和配合程序图 这虽对理解绝缘配合过程有一定帮助 但过于烦琐 未于采用设备的外绝缘干状态短时工频耐受电压比中的规定值高范围的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压的反极性工频电压的幅值为中规定仅为也偏高故本标准

3、只能为非等效采用本标准自实施之日起 代替本标准由中华人民共和国机械工业部提出本标准由全国高压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会归口本标准由西安高压电器研究所和武汉高压研究所负责起草本标准主要起草人 冯昌远 朱家骝 谷定燮 王秉钧 潘炳宇 郁祖培 弋东方中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准高压输变电设备的绝缘配合代替主题内容与适用范围主题内容本标准规定了三相交流系统中的高压输变电设备的相对地绝缘 相间绝缘和纵绝缘的额定耐受电压的选择原则 并给出了供通常选用的标准化的耐受电压值在制定各设备标准时 应根据本标准的要求 规定适合于该类设备的额定耐受电压和试验程序适用范围本标准适用于设备最高电压大

4、于的三相交流电力系统中使用的下列户内和户外输变电设备变压器类 电力变压器 并联电抗器 消弧线圈和电磁式电压互感器高压电器 断路器 隔离开关 负荷开关 接地短路器 熔断器 限流电抗器 电流互感器 封闭式开关设备 封闭式组合电器 组合电器等组合式 箱式 变电站电力电容器 耦合电容器 包括电容式电压互感器并联电容器 交流滤波电容器高压电力电缆变电站绝缘子 穿墙套管阀式避雷器绝缘外套本标准不适用于安装在严重污秽或带有对绝缘有害的气体 蒸汽 化学沉积物的场合下的设备相对湿度较高且易出现凝露场合的户内设备引用标准下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时 所示版本均为有效所有

5、标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性标准电压高电压试验技术第一部分 一般试验要求高电压试验技术第二部分 测量系统交流无间隙金属氧化物避雷器交流系统用碳化硅阀式避雷器电工术语高电压试验技术和绝缘配合高压输变电设备的绝缘配合使用导则国家技术监督局批准实施使用条件标准参考大气条件标准参考大气条件为温度压力绝对湿度本标准规定的额定耐受电压均为相应于标准参考大气条件下的数值正常使用条件本标准规定的额定耐受电压 适用于下列使用条件下运行的设备周围环境最高空气温度不超过安装地点的海拔高度不超过对周围环境空气温度高于处的设备 其外绝缘在干燥状态下的试验电压应取本标准的额定耐受电压

6、值乘以温度校正因数式中环境空气温度对用于海拔高于但不超过处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘 海拔每升高绝缘强度约降低在海拔不高于的地点试验时 其试验电压应按本标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数式中设备安装地点的海拔高度设备适用的电力系统中性点的接地方式 最高电压及以下为非有效接地系统或有效 直接 接地系统 最高电压及以上应为有效 直接 接地系统绝缘配合基本原则绝缘配合考虑所采用的过电压保护措施后 决定设备上可能的作用电压 并根据设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素 从安全运行和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘水平设备上的作用电压设备在运行中可能受到的作用电压 按照作用电压的幅值 波形及

7、持续时间 可分为持续工频电压 其值不超过设备最高电压持续时间等于设备设计的运行寿命暂时过电压 包括工频电压升高 谐振过电压缓波前 操作 过电压快波前 雷电 过电压陡波前过电压联合过电压各类作用电压的典型波形如图设备最高电压的范围范围范围绝缘试验绝缘试验类型分类低频电压持续暂时缓波前电压波形电压波形范围或标准电压波形或标准耐受试验短时工频试验操作冲击试验在有关设备标准中规定图各类作用电压的典型波形瞬态电压快波前陡波前在考虑中雷电冲击试验在考虑中本标准中考虑了下述几类绝缘试验短时工频试验长时间工频试验操作冲击试验雷电冲击试验陡波前冲击试验联合电压试验操作和雷电冲击试验可以是耐受试验 也可以是破坏性

8、放电试验 此时 绝缘对额定冲击耐受电压的耐受能力可由其破坏性放电电压的测量值中推出 它只适用于自恢复绝缘短时工频试验是耐受试验短时工频 操作和雷电冲击以及联合电压试验之额定耐受电压值均在本标准中规定但对长时间工频耐受电压仅给出一般规定 供制定各类设备标准时考虑绝缘试验类型的选择在本标准中 对不同的电压范围 选用不同类型的绝缘试验设备的类型也会影响试验类型的选择范围的设备在持续工频电压 暂时过电压和操作过电压下的相对地和相间绝缘性能 一般用短时工频和雷电冲击电压试验来检验在雷电过电压下 设备的相对地和相间绝缘性能用雷电冲击试验检验当内绝缘的老化和外绝缘的污秽对持续工频电压及暂时过电压下的设备绝缘

9、性能有影响时 宜作长时间工频电压试验 并测量局部放电量长时间工频电压试验在有关设备标准中规定注变压器一般要作长时间工频电压试验范围的设备在持续工频电压 暂时过电压和操作过电压下的绝缘性能用不同类型的试验予以检验在持续工频电压及暂时过电压下 设备对老化或污秽的适应性宜用长时间工频试验检验 并测量局部放电量长时间工频电压试验在有关设备标准中规定在操作过电压下设备的绝缘性能用操作冲击试验检验在雷电过电压下设备的绝缘性能用雷电冲击试验检验设备的相间绝缘性能用操作冲击试验检验开关设备的纵绝缘 按不同的电压范围 选用不同的绝缘试验类型范围的开关设备的纵绝缘性能用短时工频电压和雷电冲击电压或联合电压试验检验

10、范围的开关设备的纵绝缘性能用雷电 操作冲击电压和工频电压的联合电压试验检验设备在陡波前过电压下的绝缘性能用陡波前冲击电压试验检验关于陡波前冲击试验的规定 在考虑中绝缘配合方法的选择绝缘配合方法有确定性法 惯用法统计法及简化统计法由于在试验时对设备绝缘需要施加的冲击电压次数较多 电压幅值会超过额定耐受电压值 并需对系统的过电压进行广泛深入的研究 故绝缘配合统计法在实际应用上受到某些限制 但用于各种因素影响的敏感度分析是很有效的当降低绝缘水平具有显著经济效益 特别是当操作过电压成为控制因素时 统计法才特别有价值因此 在本标准中统计法仅用于范围的设备的操作过电压下的绝缘配合在所有电压范围内 当设备绝

11、缘主要是非自恢复型时 为检验耐受强度是否得到保证 一般只能加有限次数的冲击 如在给定条件下加次因此 尚不能考虑将绝缘故障率作为定量的设计指标 统计法至今仅用于自恢复型绝缘统计法设备绝缘故障具有统计特性 统计法旨在对绝缘故障率定量并将其作为绝缘设计中的一个性能指标当对某种过电压计算绝缘故障率时 需要给出此过电压及设备的绝缘特性两者各自的分布规律简化统计法在简化统计法中 对概率曲线的形状作了若干假定 如已知标准偏差的正态分布从而可用与一给定概率相对应的点来代表一条曲线在过电压概率曲线中称该点的纵坐标为 统计过电压其概率不大于而在耐受电压曲线中则称该点的纵坐标为 统计冲击耐受电压设备的冲击耐受电压的

12、参考概率取为绝缘配合的简化统计法是对某类过电压在统计冲击耐受电压和统计过电压之间选取一个统计配合系数 使所确定的绝缘故障率从系统的运行可靠性和费用两方面来看是可以接受的额定操作和雷电冲击耐受电压宜从本标准条的标准值中选取确定性法 惯用法绝缘配合的确定性法 惯用法 的原则是在惯用过电压 即可接受的接近于设备安装点的预期最大过电压 与耐受电压之间 按设备制造和电力系统的运行经验选取适宜的配合系数 相应的耐受电压宜从的标准值中选取持续工频电压和暂时过电压下的绝缘配合对范围的设备所规定的短时工频耐受电压 一般均能满足在正常运行电压和暂时过电压下的要求为检验设备老化对内绝缘性能 污秽对外绝缘性能的影响所

13、进行的长时间工频试验 应在有关设备标准中规定 下面仅给出应遵循的一般规则对正常运行条件 绝缘应能长期耐受设备最高电压设备在预期的寿命期内不致因局部放电而使绝缘显著劣化以及在最苛刻的工况下 绝缘不会失去热稳定性为尽可能符合实际 应用工频电压试验检验 试验时所加电压可高于而持续时间由系统工况决定同时应使所有元件上的作用电压与运行时的值成比例在有关设备标准中可规定设备耐受工频电压升高的允许时间 并确定有关的试验程序 试验电压及试验条件操作和雷电过电压的绝缘配合在所有情况下 进行绝缘配合时应考虑 设备安装点的预期过电压值 系统与设备的电气特性 类似的系统的运行经验以及所有保护装置的限压效果设备的相对地

14、绝缘的额定耐受电压是确定设备的相间绝缘和纵绝缘额定耐受电压的基础雷电过电压下的绝缘配合相对地绝缘对受避雷器保护的设备 其额定雷电冲击耐受电压由避雷器的雷电冲击保护水平乘以配合因数计算选定相间绝缘在所有电压范围内 相间绝缘的额定雷电冲击耐受电压均取相应的相对地绝缘的耐受电压值开关设备的纵绝缘范围的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压一般等于相对地绝缘的耐压值 但隔离断口的耐受电压可高于相应的相对地的数值 宜在开关设备标准中规定范围的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压由两个分量组成 一为相对地的额定雷电冲击耐受电压 另一为反极性的工频电压 其幅值为操作过电压下的绝缘配合相对地绝缘范围的设备根据设备上的统

15、计操作过电压水平或避雷器的操作冲击保护水平和设备的绝缘特性 并取一定的配合因数计算 选取额定短时工频耐受电压范围的设备根据设备上的统计操作过电压水平或避雷器的操作冲击保护水平和设备的绝缘特性并取一定的配合因数计算 选取设备的额定操作冲击耐受电压相间绝缘范围的设备的相间绝缘额定短时工频耐受电压取相应的相对地绝缘的耐受电压值应保证两类绝缘均满足要求范围的设备的相间绝缘的额定操作冲击耐受电压等于相应的相对地绝缘的耐受电压值乘以系数通常开关设备的纵绝缘范围的设备的纵绝缘的额定短时工频耐受电压一般取相应的相对地绝缘的耐受电压值 但隔离断口的耐受电压可高于相应的相对地的数值 宜在开关设备标准中规定范围的设

16、备的纵绝缘的额定操作冲击耐受电压 表栏由两个分量组成 其一为相对地的额定操作冲击耐受电压 另一为反极性的工频电压 其幅值为配合因数选取时应考虑到下列因素 绝缘类型及其特性 性能指标 过电压幅值及分布特性 大气条件设备生产 装配中的分散性及安装质量 绝缘在预期寿命期间的老化 试验条件及其他未知因素对雷电冲击 根据我国情况 一般取对操作冲击 一般取绝缘水平额定短时工频耐受电压的标准值 有效值额定冲击耐受电压的标准值 峰值高压输变电设备的额定绝缘水平范围的设备的绝缘水平列于表在此电压范围内 选取设备的绝缘水平时 首先应考虑雷电冲击作用电压 和每一设备最高电压相对应 给出了设备绝缘水平的两个耐受电压

17、即额定雷电冲击耐受电压额定短时工频耐受电压范围的设备的绝缘水平列于表在此电压范围内 选取设备的绝缘水平时 要考虑操作冲击和雷电冲击作用电压 和每一设备最高电压相对应 给出了设备绝缘水平的两个耐受电压 即额定雷电冲击耐受电压额定操作冲击耐受电压在表中给出了设备相对地绝缘和相间绝缘的额定操作冲击耐受电压的组合设备的绝缘水平与所考虑的设备类型有关 并且无论用统计法或用惯用法 这些绝缘水平都可选用对同一设备最高电压 有的在表和表中给出两个及以上的绝缘水平在选用设备的额定耐受电压及其组合时应考虑到电网结构及过电压水平 过电压保护装置的配置及其性能 设备类型及绝缘特性 可接受的绝缘故障率等在某些情况下 可

18、能需要规定不同于表或表中的额定耐受电压值 此时宜从本标准和的标准值中选取各类输变电设备 可取与变压器相同的或高一些的绝缘水平 应在有关设备标准中规定为便于制定有关设备标准 表和表分类给出设备的额定耐受电压值各类设备的额定雷电冲击耐受电压列于表对变压器类设备应作雷电冲击截波耐受电压试验 其幅值可比额定雷电冲击耐受电压值高左右截断冲击试验系统的构成应使记录的冲击截波的跌落时间尽量短截波过零系数不大于截断跌落时间一般不大于各类设备的短时工频耐受电压列于表范围的开关设备的纵绝缘的耐受电压列于表分级绝缘电力变压器中性点的绝缘水平列于表试验规定总则提出这些试验规定的目的在于验证设备是否符合决定其绝缘水平的

19、额定耐受电压本章对短时工频试验及操作 雷电冲击试验提出一般规定所有其他的试验 如长时间工频试验等在有关的设备标准中规定耐受试验电压的波形见高电压试验技术第一部分 一般试验要求对各类设备均应在干燥状态下进行相应的额定耐受电压试验对户外绝缘的还应按中规定的淋雨条件进行工频短时或操作冲击耐受电压试验但如已知在干或湿条件下 绝缘的破坏性放电电压较低 则可只在该条件下进行试验 对此应在有关设备标准中规定如果试验时的大气条件与标准参考大气条件不同 则设备外绝缘的试验电压应按中的规定进行校正所有的冲击耐受电压一般应以两种极性进行试验但如果已证明在某种极性下 绝缘的破坏性放电电压较低时 则允许只在该极性下进行

20、试验 对此应在有关的设备标准中规定试验过程发生的绝缘故障是判断试品是否合格的依据在或在有关设备标准中应规定试验时检测绝缘故障的方法和绝缘损坏的判据短时工频耐受电压试验短时工频耐受电压试验是对绝缘施加一次相应的额定耐受电压 有效值其持续时间为除非在有关设备标准中另有规定 如果在试验过程中设备绝缘没有发生破坏性放电 则认为通过试验 而在湿试验过程中 如果仅在自恢复绝缘上发生一次破坏性放电 则可重复试验一次 若不再发生破坏性放电 则认为通过试验注短时工频耐受电压试验包括频率达数百赫兹而持续时间不超过的试验 如分级绝缘的变压器的感应电压试验电力电容器的短时工频耐受电压试验在有关设备标准中规定冲击耐受电

21、压试验冲击耐受电压试验是对绝缘施加规定次数和规定值的冲击电压需要施加较多次数的冲击电压以检验在可接受的置信度下实际的统计耐受电压不低于额定冲击耐受电压对自恢复绝缘可进行放电电压试验由此可得出具有良好置信度的实际统计的耐受概率 耐受电压但对某些绝缘 如套管 互感器及开关设备等的绝缘 在放电电压下可能是非自恢复的 而在额定耐受电压下是自恢复的 则只能以额定耐受电压进行检验可以选用不同的试验方法证明设备以可接受的置信度耐受规定的电压 推荐下列四种冲击耐受电压试验次冲击耐受电压试验对被试设备施加次额定冲击耐受电压 不允许发生破坏性放电 耐受概率设定为本试验相应于绝缘配合的确定性法 惯用法适用于非自恢复

22、绝缘为主的设备次冲击耐受电压试验对被试设备施加次额定冲击耐受电压 若在非自恢复绝缘上未出现破坏性放电 而仅在自恢复绝缘上发生次破坏性放电 则再追加次冲击 如不再发生破坏性放电 则认为设备通过了试验本试验适用于由非自恢复绝缘和自恢复绝缘组成的复合绝缘的设备次冲击耐受电压试验对被试设备绝缘施加次额定冲击耐受电压 如在自恢复绝缘中的破坏性放电不超过次 而在非自恢复绝缘中未出现破坏性放电 则认为设备通过了试验本试验适用于复合绝缘的设备这项试验说明设备的自恢复绝缘的实际统计耐受电压不低于额定冲击耐受电压 但其置信度低于破坏性放电试验所达到的水平破坏性放电试验本试验是在高于额定冲击耐受电压下进行的对被试设

23、备施加一定次数的冲击电压以得到绝缘的破坏性放电电压和变异系数应不低于额定冲击耐受电压乘以除非在有关设备标准中另有规定 对空气绝缘值一般取操作冲击试验雷电冲击试验也可取实际试验得出的数值由于要求多次破坏性放电 故这项试验只适用于自恢复绝缘相间绝缘和纵绝缘的联合电压耐受试验当相间绝缘和纵绝缘的额定耐受电压等于相对地绝缘的耐受电压值时 则将相间绝缘 纵绝缘试验和相对地绝缘试验一起进行此时应将相邻的相端子和纵绝缘对应的相端子均接地在评价试验结果时 应计及所有路径上的破坏性放电范围的设备的试验短时工频耐受电压试验的某些设备的相间绝缘或纵绝缘的短时工频耐受电压 可能高于相对地绝缘的耐受电压值此时 最好用两

24、个电压源进行试验 一端加相对地工频耐受电压 另一端加相间绝缘或纵绝缘和相对地绝缘的工频耐受电压的差值应将接地端子接地也可采用下列替代方法进行试验用一个工频电压源试验时允许运行中的接地端子对地承受一个电压 以防止对接地端子或对地的破坏性放电用两个反相的工频电压源每个端子上施加相间绝缘或纵绝缘的额定耐受电压的应将接地端子接地雷电冲击耐受电压试验相间绝缘或纵绝缘可能要求较相对地绝缘高的雷电冲击耐受电压此时 在相对地绝缘试验后 应不改变布置并立即升高电压 进行相间绝缘或纵绝缘试验在估价试验结果时 不计对地破坏性放电的次数当不允许对地放电时 则应用联合电压耐受试验 冲击分量等于相对地绝缘的额定雷电冲击耐

25、受电压 反极性工频电压分量的峰值等于相间绝缘或纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压和相对地绝缘的雷电冲击耐受电压之差范围的设备的联合耐受电压试验被试设备应满足下列要求试品布置模拟运行情况 尤其是要考虑接地平面的影响试验电压的每个分量应为中的规定值接地端子应接地相间绝缘试验时 第三相的端子应接地或移开纵绝缘试验时 其他两相的端子应接地或移开除非证明由于电气上对称而无必要 应对相端子所有可能的组合进行试验纵绝缘试验时 一端加工频电压 另一端则在工频电压负峰值时施加次正极性冲击电压范围的设备的纵绝缘的雷电冲击耐受电压试验也证明了在断开位置时的相对地雷电冲击耐受能力范围的设备的相间绝缘进行操作冲击耐受电压试验

26、时 可用一台冲击电压发生器进行试验 也可用两台冲击电压发生器同时施加两个反极性的操作冲击电压进行试验对外绝缘 两电压分量的幅值相等 各为相间额定操作冲击耐压的对内绝缘 两电压分量的幅值在有关设备标准中规定型式试验和出厂试验设备绝缘的型式试验和出厂试验项目在有关设备标准中规定型式试验应做本标准规定的全部试验和检验项目仅列为型式试验的项目有 短时工频和操作冲击的湿耐压试验破坏性放电试验 带有电压绕组的设备的截断雷电冲击耐压试验 标准雷电冲击耐压试验 除特别规定外 一般列为型式试验 且在任何情况下只做干试验本标准规定的出厂试验项目有范围的设备的短时工频干耐受电压试验除非在有关设备标准中另有规定 范围

27、的设备的标准操作冲击耐受电压试验容量的变压器的标准雷电冲击耐压试验设备 在有关设备标准中宜对局部放电测量作出规定验收试验用户可对出厂试验合格的设备进行出厂试验项目的验收试验验收试验的耐受电压值在有关设备标准中规定表电压范围的设备的标准绝缘水平系统标称电压有效值设备最高电压有效值额定雷电冲击耐受电压 峰值系统系统额定短时工频耐受电压 有效值表完系统标称电压有效值设备最高电压有效值额定雷电冲击耐受电压 峰值系统系统额定短时工频耐受电压 有效值注 系统标称电压所对应设备的系列的绝缘水平 在我国仅用于中性点直接接地系统该栏斜线下之数据仅用于变压器类设备的内绝缘设备 括号内的数据不推荐选用为设备外绝缘在

28、干燥状态下之耐受电压表电压范围的设备的标准绝缘水平系统标称电压有效值设备最高电压有效值额定操作冲击耐受电压 峰值额定雷电冲击耐受电压峰值额定短时工频耐受电压有效值相对地相间相间与相对地之比纵绝缘相对地纵绝缘相对地见条的规定栏中括号中之数值是加在同一极对应相端子上的反极性工频电压的峰值纵绝缘的操作冲击耐受电压选取栏或栏之数值 决定于设备的工作条件 在有关设备标准中规定栏括号内之短时工频耐受电压值 仅供参考表各类设备的雷电冲击耐受电压系统标称电压有效值设备最高电压有效值额定雷电冲击 内 外绝缘 耐受电压 峰值截断雷电冲击耐受电压 峰值变压器并联电抗器耦合电容器电压互感器高压电力电缆高压电器母线支柱

29、绝缘子 穿墙套管变压器类设备的内绝缘斜线下之数据仅用于该类设备的内绝缘对高压电力电缆是指热状态下的耐受电压值表各类设备的短时工频耐受电压 有效值系统标称电压有效值设备最高电压有效值内 外绝缘 干试与湿试变压器并联电抗器耦合电容器 高压电器电压互感器和穿墙套管高压电力电缆母线支柱绝缘子湿试干试表完系统标称电压有效值设备最高电压有效值内 外绝缘 干试与湿试变压器并联电抗器耦合电容器 高压电器电压互感器和穿墙套管高压电力电缆母线支柱绝缘子湿试干试注 表中给出的设备之短时工频耐受电压仅供参考该栏中斜线下的数据为该类设备的内绝缘和外绝缘干状态之耐受电压该栏中斜线下的数据为该类设备的外绝缘干耐受电压表电力变压器中性点绝缘水平系统标称电压有效值设备最高电压有效值中性点接地方式雷电冲击全波和截波耐受电压 峰值短时工频耐受电压有效值内 外绝缘 干试与湿试不固定接地固定接地不固定接地固定接地不固定接地固定接地经小电抗接地