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GB/T 50064一2014 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范

文章作者:rdywn 上傳更新:2017-02-07

中華人民共和國國家標準

GB/T 50064一2014

交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范

Code for design of overvoltage protection and insulation coordination for AC electrical installations

2014一03一31發布2014一12一01實施

中華人民共和國住房和城鄉建設部中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布

中華人民共和國國家標準

交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范

Code for design of overvoltage protection and insulation coordination for AC electrical installations

GB/T 50064一2014

主編部門:中國電力企業聯合會

批準部門:中華人民共和國住房和城鄉建設部

施行日期:2014年12月1日

中華人民共和國住房和城鄉建設部公告

第362號

住房城鄉建設部關于發布國家標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》的公告

    現批準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》為國家標準,編號為GB/T 50064-2014,自2014年12月1日起實施。原《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》GBJ 64一83同時廢止。

    本規范由我部標準定額研究所組織中國計劃出版社出版發行。

中華人民共和國住房和城鄉建設部

                2014年3月31日

前言

本規范根據原建設部《關于印發二00四年工程建設國家標準制訂、修訂計劃的通知》(建標〔2004〕67號)的要求,由中國電力科學研究院在原國家標準《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》GBJ 64-83的基礎上進行修訂而成。在修訂過程中,修訂組經過調查研究,廣為搜集近年來對電氣工程中交流電氣裝置過電壓保護和絕緣配合技術提出的新要求以及相關科研成果和工程實踐經驗,廣泛征求了有關方面的意見,最后本規范經審查定稿。

    本規范共分6章和6個附錄,主要技術內容包括:總則,術語,系統中性點接地方式和電氣裝置絕緣上作用的電壓,暫時過電壓、操作過電壓及限制,雷電過電壓及保護,絕緣配合。

本規范修訂的主要內容是:

1.對適用范圍作了修訂,由適用于35kV及以下,擴大到750kV及以下電壓等級;

2.根據條文內容的修訂,適當增加了術語;

3.規定了系統中性點接地方式和運行中電氣裝置絕緣上作用的電壓;

4.對暫時過電壓和操作過電壓及其限制作出了規定;

5.對高壓架空線路、發電廠變電站、配電系統和旋轉電機的雷電過電壓保護作出了規定;

6.提出了絕緣配合原則以及架空線路、變電站絕緣子串、空氣間隙和電氣設備絕緣配合的要求與方法。

本規范由住房城鄉建設部負責管理,由中國電力企業聯合會負責日常管理,由中國電力科學研究院負責具體技術內容的解釋。

執行過程中如有意見或建議,請寄送至中國電力科學研究院(地址:北京市海淀區清河小營東路15號,郵政編碼:100192)。

本規范主編單位、主要起草人和主要審查人:

主編單位:中國電力科學研究院

主要起草人:杜澍春、陳維江、葛棟、高克利、張翠霞、殷禹、林集明、班連庚、周沛洪、戴敏、張劉春、陳秀娟、沈海濱

主要審查人:李永雙、方靜、王立天、蔡漢生、呂金壯、楊林、楊建軍、韓敬軍、時衛東

1總則

1.0.1為使交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計做到安全可靠、技術先進、經濟合理,制定本規范。

1.0.2本規范適用于交流標稱電壓6kV ~750kV電力系統中發電、輸電、變電、配電電氣裝置和旋轉電機的過電壓保護和絕緣配合設計。

1.0.3交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合,應結合電網結構、地區雷電活動特點、地閃密度及運行經驗,通過計算分析和技術經濟比較,進行差異化的設計。

1.0.4交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計,除應符合本規范外,尚應符合國家現行有關標準的規定。

2術語

2.0.1中性點高電阻接地方式high-resistance neutral grounding mothod

系統中至少有一根導線或一點經過高電阻接地,系統等值零序電阻不大于系統單相對地分布容抗,且系統接地故障電流小于10A。

2.0.2中性點低電阻接地方式low-resistance neutral grounding mothod

系統中至少有一根導線或一點經過低電阻接地,系統等值零序電阻不小于2倍系統等值零序感抗。

2.0.3中性點諧振接地方式resonant neutral groundingmothod

系統中至少有一根導線或一點經過電感接地,用于補償系統單相對地故障電流的容性分量。

2.0.4特快速瞬態過電壓very fast transient overvoltage(VFT())

氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS>和復合電器(HGIS,即Hybrid-GIS)的隔離開關在某些操作方式下,產生頻率為數十萬赫茲至數兆赫茲的高頻振蕩過電壓,稱為特快速瞬態過電壓。

2.0.5地閃密度ground flash density(GFD)

每平方公里、每年地面落雷次數。

2.0.6少雷區less thunderstorm region

平均年雷暴日數不超過15d或地面落雷密度不超過0.7 8次/(km2·a)的地區。

2.0.7中雷區middle thunderstorm region

平均年雷暴日數超過15d但不超過40d或地面落雷密度超過0.78次/(km2·a)但不超過2.78次/(km2·a)的地區。

2.0.8多雷區more thunderstorm region

平均年雷暴日數超過40d但不超過90d或地面落雷密度超過2.78次/(km2·a)但不超過7.98次/(km2·a)的地區。

2.0.9強雷區strong thunderstorm region

平均年雷暴日數超過90d或地面落雷密度超過7.98次/(km2·a)以及根據運行經驗雷害特殊嚴重的地區。

2.0.10保護角shielding angle

地線對導線的保護角指桿塔處,不考慮風偏,地線對水平面的垂線和地線與導線或分裂導線最外側子導線連線之間的夾角。

3系統中性點接地方式和電氣裝置絕緣上作用的電壓

3.1系統中性點接地方式

3.1.1中性點有效接地方式應符合下列規定:

1110kV~750kV系統中性點應采用有效接地方式。在各種條件下系統的零序與正序電抗之比(x0/x1)應為正值并且不應大于3,而其零序電阻與正序電抗之比(R0/X1)不應大于1;

2 110kV及220kV系統中變壓器中性點可直接接地;部分變壓器中性點也可采用不接地方式;

3 330kV~750kV系統變壓器中性點應直接接地或經低阻抗接地。

3.1.2中性點非有效接地方式可分為中性點不接地方式、中性點低電阻接地方式、中性點高電阻接地方式和中性點諧振接地方式。

3.1.3中性點不接地方式應符合下列規定:

1 35kV,66kV系統和不直接連接發電機,由鋼筋混凝土桿或金屬桿塔的架空線路構成的6kV~20kV系統,當單相接地故障電容電流不大于10A時,可采用中性點不接地方式;當大于

10A又需在接地故障條件下運行時,應采用中性點諧振接地方式。

2不直接連接發電機、由電纜線路構成的6kV~20kV系統,當單相接地故障電容電流不大于10A時,可采用中性點不接地方式;當大于10A又需在接地故障條件下運行時,宜采用中性點諧振接地方式。

3發電機額定電壓6.3kV及以上的系統,當發電機內部發生單相接地故障不要求瞬時切機時,采用中性點不接地方式時發電機單相接地故障電容電流最高允許值應按表3.1.3確定;大于該值時,應采用中性點諧振接地方式,消弧裝置可裝在廠用變壓器中性點上或發電機中性點上。

 

4發電機額定電壓6.3kV及以上的系統,當發電機內部發生單相接地故障要求瞬時切機時,宜采用中性點電阻接地方式,電阻器可接在發電機中性點變壓器的二次繞組上。

3.1.4 6kV~35kV主要由電纜線路構成的配電系統、發電廠廠用電系統、風力發電場集電系統和除礦井的工業企業供電系統,當單相接地故障電容電流較大時,可采用中性點低電阻接地方式。變壓器中性點電阻器的電阻,在滿足單相接地繼電保護可靠性和過電壓絕緣配合的前提下宜選較大值。

3.1.5 6kV和lokV配電系統以及發電廠廠用電系統,當單相接地故障電容電流不大于7A時,可采用中性點高電阻接地方式,故障總電流不應大于10A。

3.1.66kV~66kV系統采用中性點諧振接地方式時應符合下列要求:

1諧振接地宜采用具有自動跟蹤補償功能的消弧裝置;

2正常運行時,自動跟蹤補償消弧裝置應確保中性點的長時間電壓位移不超過系統標稱相電壓的15%;

3采用自動跟蹤補償消弧裝置時,系統接地故障殘余電流不應大于10A;

4自動跟蹤補償消弧裝置消弧部分的容量應根據系統遠景年的發展規劃確定,并應按下式計算;

 

5自動跟蹤補償消弧裝置裝設地點應符合下列要求:

1)系統在任何運行方式下,斷開一、二回線路時,應保證不失去補償;

2)多套自動跟蹤補償消弧裝置不宜集中安裝在系統中的同一位置。

6自動跟蹤補償消弧裝置裝設的消弧部分應符合下列要求:

1)消弧部分宜接于YN,d或YN,yn,d接線的變壓器中性點上,也可接在ZN,yn接線變壓器中性點上,不應接于零序磁通經鐵芯閉路的YN,yn接線變壓器;

2)當消弧部分接于YN,d接線的雙繞組變壓器中性點時,消弧部分容量不應超過變壓器三相總容量的50%;

3)當消弧部分接于YN,yn,d接線的三繞組變壓器中性點時,消弧部分容量不應超過變壓器三相總容量的50%,并不得大于三繞組變壓器的任一繞組的容量;

4)當消弧部分接于零序磁通未經鐵芯閉路的YN,yn接線變壓器中性點時,消弧部分容量不應超過變壓器三相總容量的20%。

7當電源變壓器無中性點或中性點未引出時,應裝設專用接地變壓器以連接自動跟蹤補償消弧裝置,接地變壓器容量應與消弧部分的容量相配合。對新建變電站,接地變壓器可根據站用電的需要兼作站用變壓器。

3.2電氣裝置絕緣上作用的電壓

3.2.1交流電氣裝置絕緣上作用的電壓有:

1持續運行電壓,其值不超過系統最高電壓,持續時間等于設備設計壽命;

2暫時過電壓,包括工頻過電壓和諧振過電壓;

3操作過電壓;

4雷電過電壓;

5特快速瞬態過電壓(VFTO)。

3.2.2相對地暫時過電壓和操作過電壓標么值的基準電壓應符合下列規定:

1當系統最高電壓有效值為Um時,工頻過電壓的基準電壓(1.0p.u.)應為

2諧振過電壓、操作過電壓和VFTO的基準電壓(1.0p.u.)應為

3.2.3本規范中系統最高電壓的范圍分為下列兩類:

1范圍I,7.2kV≤Um≤252kV;

2范圍II,252kV<Um≤800kV。

4暫時過電壓、操作過電壓及限制

4. 1暫時過電壓及限制

4.1.1工頻過電壓幅值應符合下列要求:

1范圍I中的不接地系統工頻過電壓不應大于1.1;

2中性點諧振接地、低電阻接地和高電阻接地系統工頻過電壓不應大于.;

311okV和220kV系統,工頻過電壓不應大于1.3 p.u.;

4變電站內中性點不接地的35kV和66kV并聯電容補償裝置系統工頻過電壓不應超過

4.1.2對范圍fl系統的工頻過電壓,在設計時應結合工程條件加以預測,預測系統工頻過電壓宜符合下列要求:

1正常輸電狀態下甩負荷和在線路受端有單相接地故障情況下甩負荷宜作為主要預測工況;

2對同塔雙回輸電線路宜預測雙回運行和一回停運的工況。除預測單相接地故障外,可預測雙回路同名或異名兩相接地故障情況下甩負荷的工況。

4.1.3范圍II系統的工頻過電壓應符合下列要求:

1線路斷路器的變電站側的工頻過電壓不宜超過1.3p.u.;

2線路斷路器的線路側的工頻過電壓不宜超過1.4p.u.,其持續時間不應大于0.5s;

3當超過上述要求時,在線路上宜安裝高壓并聯電抗器加以限制。

4.1.4設計時應避免W okV及220kV有效接地系統中偶然形成局部不接地系統產生較高的工頻過電壓,其措施應符合下列要求:

1當形成局部不接地系統,且繼電保護裝置不能在一定時間內切除110kV或220kV變壓器的低、中壓電源時,不接地的變壓器中性點應裝設間隙。當因接地故障形成局部不接地系統時,該間隙應動作;系統以有效接地系統運行發生單相接地故障時,間隙不應動作。間隙距離還應兼顧雷電過電壓下保護變壓器中性點標準分級絕緣的要求。

2當形成局部不接地系統,且繼電保護裝置設有失地保護可在一定時間內切除110kV及220kV變壓器的三次、二次繞組電源時,不接地的中性點可裝設無間隙金屬氧化物避雷器(MOA),應驗算其吸收能量。該避雷器還應符合雷電過電壓下保護變壓器中性點標準分級絕緣的要求。

4. 1. 5對于線性諧振和非線性鐵磁諧振過電壓,應采取防止措施避免其產生,或用保護裝置限制其幅值和持續時間。

4.1.6對于發電機自勵磁過電壓,可采用高壓并聯電抗器或過電壓保護裝置加以限制。當同步發電機容量小于自勵磁的判據時,應避免單機帶空載長線運行。不發生自勵磁的判據可按下式確定:

 

4.1.7裝有高壓并聯電抗器線路的非全相諧振過電壓的限制應符合下列要求:

1在高壓并聯電抗器的中性點接入接地電抗器,接地電抗器電抗值宜按接近完全補償線路的相間電容來選擇,應符合限制潛供電流的要求和對并聯電抗器中性點絕緣水平的要求。對于同塔雙回線路,宜計算回路之間的藕合對電抗值選擇的影響。

2在計算非全相諧振過電壓時,宜計算線路參數設計值和實際值的差異、高壓并聯電抗器和接地電抗器的阻抗設計值與實測值的偏差、故障狀態下的電網頻率變化對過電壓的影響。

4.1.8范圍11的系統中,限制2次諧波為主的高次諧波諧振過電壓的措施應符合下列要求:

1不宜采用產生2次諧波諧振的運行方式、操作方式,在故障時應防止出現該種諧振的接線;當確實無法避免時,可在變電站線路繼電保護裝置內增設過電壓速斷保護,以縮短該過電壓的持續時間。

2當帶電母線對空載變壓器合閘出現諧振過電壓時,在操作斷路器上宜加裝合閘電阻。

4.1.9系統采用帶有均壓電容的斷路器開斷連接有電磁式電壓互感器的空載母線,經驗算可產生鐵磁諧振過電壓時,宜選用電容式電壓互感器。當已裝有電磁式電壓互感器時,運行中應避免引起諧振的操作方式,可裝設專門抑制此類鐵磁諧振的裝置。

4.1.10變壓器鐵磁諧振過電壓限制措施應符合下列要求:

1經驗算斷路器非全相操作時產生的鐵磁諧振過電壓,危及11okV及220kV中性點不接地變壓器的中性點絕緣時,變壓器中性點宜裝設間隙,間隙應符合本規范第4.1.4條第1款的要求。

2當繼電保護裝置設有缺相保護時,11okV及220kV變壓器不接地的中性點可裝設無間隙MOA,應驗算其吸收能量。該避雷器還應符合雷電過電壓下保護變壓器中性點標準分級絕緣的要求。

4.1.11 6kV~66kV不接地系統或偶然脫離諧振接地系統的部分,產生的諧振過電壓有:

1中性點接地的電磁式電壓互感器過飽和;

2配電變壓器高壓繞組對地短路;

3輸電線路單相斷線且一端接地或不接地。

4限制電磁式電壓互感器鐵磁諧振過電壓宜選取下列措

1)選用勵磁特性飽和點較高的電磁式電壓互感器;

2)減少同一系統中電壓互感器中性點接地的數量,除電源側電壓互感器高壓繞組中性點接地外,其他電壓互感器中性點不宜接地;

3)當XCO是系統每相對地分布容抗,Xm為電壓互感器在線電壓作用下單相繞組的勵磁電抗時,可在10kV及以下的母線上裝設中性點接地的星形接線電容器組或用一段電纜代替架空線路以減少XCO,使XCO小于0.01Xm;

4)當K13是互感器一次繞組與開口三角形繞組的變比時,可在電壓互感器的開口三角形繞組裝設阻值不大于的電阻或裝設其他專門消除此類鐵磁諧振的裝置;

5)電壓互感器高壓繞組中性點可接入單相電壓互感器或消諧裝置。

4. 1. 12諧振接地的較低電壓系統,運行時應避開諧振狀態;非諧振接地的較低電壓系統,應采取增大對地電容的措施防止高幅值的轉移過電壓。

4.2操作過電壓及限制

4.2.1對線路操作過電壓絕緣設計起控制作用的空載線路合閘及單相重合閘過電壓設計時,應符合下列要求:

1對范圍II線路,應按工程條件預測該過電壓。預測內容可包括線路各處過電壓幅值概率分布、統計過電壓、變異系數和過電壓波頭長度。

2預測范圍II線路空載線路合閘操作過電壓的條件應符合下列要求:

1)由孤立電源合閘空載線路,線路合閘后的沿線電壓不應超過系統最高電壓;

2)由與系統相連的變電站合閘空載線路,線路合閘后的沿線電壓不宜超過系統最高電壓。

3對于范圍II同塔雙回線路,一回線路的單相接地故障后的單相重合閘過電壓宜作為主要工況。

4范圍II空載線路合閘和重合閘產生的相對地統計過電壓,對330kV,500kV和750kV系統分別不宜大于2.2 p.u.,2.0 p.u.和1.8p.u.。

5范圍II空載線路合閘、單相重合閘過電壓的主要限制措施應為斷路器采用合閘電阻和裝設MOA,也可使用選相合閘措施。限制措施應符合下列要求:

1)對范圍II的330kV和500kV線路,宜按工程條件通過校驗確定僅用MOA限制合閘和重合閘過電壓的可行性;

2)為限制此類過電壓,也可在線路上適當位置安裝MOA。

6當范圍工的線路要求深度降低合閘或重合閘過電壓時,可采取限制措施。

4.2.2故障清除過電壓及限制應符合下列要求:

1工程的設計條件宜選用線路單相故障接地故障清除后,在故障線路或相鄰線路上產生的過電壓;

2對于兩相短路、兩相或三相接地故障,可根據預測結果采取相應限制措施;

3對于線路上較高的故障清除過電壓,可在線路中部裝設MOA或在斷路器上安裝分閘電阻予以限制。

4.2.3無故障甩負荷過電壓可采用MOA限制。

4.2.4對振蕩解列操作下的過電壓應進行預測。預測振蕩解列過電壓時,線路送受端電勢功角差宜按系統嚴重工況選取。

4.2.5投切空載變壓器產生的操作過電壓可采用MOA限制。

4.2.6空載線路開斷時,斷路器發生重擊穿產生的空載線路分閘過電壓的限制措施應符合下列要求:

1對110kV及220kV系統,開斷空載架空線路宜采用重擊穿概率極低的斷路器,開斷電纜線路應采用重擊穿概率極低的斷路器,過電壓不宜大于3.0p.u..

2對66kV及以下不接地系統或諧振接地系統,開斷空載線路應采用重擊穿概率極低的斷路器。6kV---35kV的低電阻接地系統,開斷空載線路應采用重擊穿概率極低的斷路器。

4.2.7 6kV~66kV系統中,開斷并聯電容補償裝置應采用重擊穿概率極低的斷路器。限制單相重擊穿過電壓宜將并聯電容補償裝置的MOA保護(圖4.2.7作為后備保護。斷路器發生兩相重擊穿可不作為設計的工況。

 

4.2.8開斷并聯電抗器時,宜采用截流數值較低的斷路器,并宜采用MOA或能耗極低的R-C阻容吸收裝置作為限制斷路器強制熄弧截流產生過電壓的后備保護。對范圍11的并聯電抗器開斷時,也可使用選相分閘裝置。

4.2.9當采用真空斷路器或采用截流值較高的少油斷路器開斷高壓感應電動機時,宜在斷路器與電動機之間裝設旋轉電機用MOA或能耗極低的R-C阻容吸收裝置。

4.2.10對66kV及以下不接地系統發生單相間歇性電弧接地故障時產生的過電壓,可根據負荷性質和工程的重要程度進行必要的預測。

4.2.11為監測范圍II系統運行中出現的暫時過電壓和操作過電壓,宜在變電站安裝自動記錄過電壓波形或幅值的裝置,并宜定期收集實測結果。

4.3 VFTO及限制

4.3.1范圍II GIS和HGIS變電站應預測隔離開關開合管線產生的VFTO。當VFTO會損壞絕緣時,宜避免引起危險的操作方式或在隔離開關加裝阻尼電阻。

4.4限制操作過電壓用MOA的基本要求

4.4.1電氣裝置保護用相對地MOA的持續運行電壓不應低于系統的最高相電壓。變壓器、并聯電抗器中性點MOA的持續運行電壓應按額定電壓和適當的荷電率確定。

4.4.Z電氣裝置保護用MOA的額定電壓可按式(4.4.2-1)或式(4.4.2-2)選取,確定參數時應依據系統暫時過電壓的幅值、持續時間和MOA的工頻電壓耐受時間特性。有效接地和低電阻接地系統,接地故障清除時間不大于10s時,MOA的額定電壓可按式(4.4.2-1)選取;非有效接地系統,接地故障清除時間大于10s時,MOA的額定電壓可按式(4.4.2-2)選取。

 

4.4.3當系統工頻過電壓符合本規范第4.1.1條和第4.1.3條的規定時,各種系統MOA的持續運行電壓和額定電壓可按表4.4.3選擇。

 

 

4.4.4具有發電機和旋轉電機的系統,相對地MOA的額定電壓,對應接地故障清除時間不大于10s時,不應低于旋轉電機額定電壓的1.05倍;接地故障清除時間大于10s時,不應低于旋轉電機額定電壓的1.3倍。旋轉電機用MOA的持續運行電壓不宜低于MOA額定電壓的80%。旋轉電機中性點用MOA的額定電壓,不應低于相應相對地MOA額定電壓的

4.4.5采用MOA限制各種操作過電壓時應通過仿真計算進行校核,其吸收能量應按工程要求確定。

5雷電過電壓及保護

5.1一般規定

5.1.1雷電過電壓保護設計應包括線路雷電繞擊、反擊或感應電壓以及變電站直擊、雷電侵人波過電壓保護的設計。

5.1.2輸電線路和變電站的防雷設計,應結合當地已有線路和變電站的運行經驗、地區雷電活動強度、地閃密度、地形地貌及土壤電阻率,通過計算分析和技術經濟比較,按差異化原則進行設計。

5.2避雷針和避雷線的保護范圍

5.2.1單支避雷針的保護范圍(圖5.2.1),應按下列公式計算:

 

 

 

 

1三支等高避雷針所形成的三角形的外側保護范圍應分別按兩支等高避雷針的計算方法確定。在三角形內被保護物最大高度hX水平面上,各相鄰避雷針間保護范圍的一側最小寬度bX≥0時,全部面積可受到保護。

2四支及以上等高避雷針所形成的四角形或多角形,可先將其分成兩個或數個三角形,然后分別按三支等高避雷針的方法計算。

5.2.4單根避雷線在hX水平面上每側保護范圍的寬度(圖5.2.4),應按下列方法確定:

 

 

 

 

5.2.6不等高避雷針、避雷線的保護范圍(圖5.2.6),應按下列方法確定:

 

1兩支不等高避雷針外側的保護范圍應分別按單支避雷針的計算方法確定。

2兩支不等高避雷針間的保護范圍應按單支避雷針的計算方法,先確定較高避雷針1的保護范圍,然后由較低避雷針2的頂點,做水平線與避雷針1的保護范圍相交于點3,取點3避雷針的計算方法確定避雷針2和3間的保護范圍。通過避雷針2,3頂點及保護范圍[部邊緣最低點的圓弧,其弓高應按下式計算:

 

3對多支不等高避雷針所形成的多角形,各相鄰兩避雷針的外側保護范圍應按兩支不等高避雷針一的計算方法確定;三支不等高避雷針,在三角形內被保護物最大高度hx水平面上,各相鄰避雷針間保護范圍一側最小寬度hx≥0時,全部面積可受到保護;四支及以上不等高避雷針所形成的多角形,其內側保護范圍可仿照等高避雷針的方法確定。

4兩支不等高避雷線各橫截面的保護范圍,應仿照兩支不等高避雷針的方法,按式(5.2.6)計算。

5.2.7山地和坡地上避雷針的保護范圍應有所減小,應按下列方法確定:

1避雷針的保護范圍可按本規范式(5.2.1-1)~式(5.2.1-3)計算。

2兩等高避雷針保護范圍bx按本規范圖5.2.2-2確定的bX乘以0.7 5求得,上部邊緣最低點高度可按下式計算:

ho=h一D/(5p)  (5.2.7一1)

3兩不等高避雷針保護范圍的弓高可按下計算:

f=D'/(5P)(5.2.7一2)

4利用山勢設立的遠離被保護物的避雷針不得作為主要保護裝置。

5.2.8相互靠近的避雷針和避雷線的聯合保護范圍可按下列方法確定:

1避雷針、線外側保護范圍可分別按單針、線的保護范圍確定。

2內側保護范圍可將不等高針、線劃為等高針、線,再將等高針、線視為等高避雷線計算。

5. 3高壓架空輸電線路的雷電過電壓保護

5.3.1線路的雷電過電壓保護應符合下列要求:

1輸電線路防雷電保護設計時,應根據線路在電網中的重要性、運行方式、當地原有線路的運行經驗、線路路徑的雷電活動情況、地閃密度、地形地貌和土壤電阻率,通過經濟技術比較制訂出差異化的設計方案。

2少雷區除外的其他地區的220kV~750kV線路應沿全線架設雙地線。110kV線路可沿全線架設地線,在山區和強雷區,宜架設雙地線。在少雷區可不沿全線架設地線,但應裝設自動重合閘裝置。35kV及以下線路,不宜全線架設地線。

3除少雷區外,6kV和10kV鋼筋混凝土桿配電線路,宜采用瓷或其他絕緣材料的橫擔,并應以較短的時間切除故障,以減少雷擊跳閘和斷線事故。

4桿塔處地線對邊導線的保護角,應符合下列要求:

1)對于單回路,330kV及以下線路的保護角不宜大于15度,500kV~750kV線路的保護角不宜大于10度;

2)對于同塔雙回或多回路,11okV線路的保護角不宜大于100,220kV及以上線路的保護角不宜大于0度;

3)單地線線路保護角不宜大于25度;

4)重覆冰線路的保護角可適當加大;

5)多雷區和強雷區的線路可采用負保護角。

5雙地線線路,桿塔處兩根地線間的距離不應大于導線與地線間垂直距離的5倍。

6有地線線路的反擊耐雷水平不宜低于表5.3.1-1所列數值。

 

8有地線的線路應防止雷擊檔距中央地線反擊導線,檔距中央導地線間距應符合下列要求:

1)范圍1_的輸電線路,15℃無風時檔距中央導線與地線間的最小距離宜按下式計算:

S1=0.012L+1  (5.3.1一1)

式中:S1-一導線與地線間的距離(m);

L一檔距長度(m).

2)范圍II的輸電線路,15℃無風時檔距中央導線與地線間的最小距離宜按下式計算:

S1=0.015L+1(5.3.1一2)

9鋼筋混凝土桿鐵橫擔和鋼筋混凝土橫擔線路的地線支架、導線橫擔與絕緣子固定部分或瓷橫擔固定部分之間,宜有可靠的電氣連接并與接地引下線相連。主桿非預應力鋼筋已用綁扎或焊接連成電氣通路時,可兼作接地引下線。利用鋼筋兼作接地引下線的鋼筋混凝土電桿,其鋼筋與接地螺母、鐵橫擔間應有可靠的電氣連接。

10中雷區及以上地區35kV及66kV無地線線路宜采取措施,減少雷擊引起的多相短路和兩相異點接地引起的斷線事故,鋼筋混凝土桿和鐵塔宜接地。在多雷區接地電阻不宜超過30Ω,其余地區接地電阻可不受限制。鋼筋混凝土桿和鐵塔應充分利用其自然接地作用,在土壤電阻率不超過100Ω·m或有運行經驗的地區,可不另設人工接地裝置。

11兩端與架空線路相連接的長度超過50m的電纜,應在其兩端裝設MOA;長度不超過50m的電纜,可只在任何一端裝設MOA。

12絕緣地線放電間隙的型式和間隙距離,應根據線路正常運行時地線上的感應電壓、間隙動作后續流熄弧和繼電保護的動作條件確定。

5.3.2線路交叉部分的保護應符合下列要求:

1當導線運行溫度為40℃或當設計允許溫度80℃的導線運行溫度為50℃時,同級電壓線路相互交叉或與較低電壓線路、通信線路交叉時的兩交叉線路導線間或上方線路導線與下方線路地線間的垂直距離,不得小于表5.3.2所列數值。對按允許載流量計算導線截面的線路,還應校驗當導線為最高允許溫度時的交叉距離,此距離應大于操作過電壓要求的空氣間隙距離,且不得小于0.8rn。

 

2 6kV及以上的同級電壓線路相互交叉或與較低電壓線路、通信線路交叉時,交叉檔應采取下列保護措施:

1)交叉檔兩端的鋼筋混凝土桿或鐵塔,不論有無地線,均應接地。

2)交叉距離比表5.3.2所列數值大2m及以上時,交叉檔可不采取保護措施。

3交叉點至最近桿塔的距離不超過40m,可不在此線路交叉檔的另一桿塔.上裝設交叉保護用的接地裝置。

5.3.3大跨越檔的雷電過電壓保護應符合下列要求:

1范圍工架空線路大跨越檔的雷電過電壓保護應符合下列要求:

1)全高超過40m有地線的桿塔,每增高10m,應增加一個絕緣子,地線對邊導線的保護角應符合本規范第5.3.1條第4款的規定。接地電阻不應超過本規范表5.3.1-2所列數值的50%,當土壤電阻率大于2000Ω·m時,不宜超過20Ω。全高超過100m的桿塔,絕緣子數量應結合運行經驗,通過雷電過電壓的計算確定。

2)未沿全線架設地線的35kV新建線路中的大跨越段,宜架設地線或安裝線路防雷用避雷器,并應比一般線路增加一個絕緣子。

3)根據雷擊檔距中央地線時防止反擊的條件,防止反擊要求的大跨越檔導線與地線間的距離不得小于表5.3.3的要求。

 

2范圍II架空線路大跨越檔的雷電過電壓保護應符合下列要求:

1)大跨越檔在雷電過電壓下安全運行年數不宜低于50a.

2)大跨越線路隨桿塔高度增加宜增加桿塔的絕緣水平。導線對桿塔的空氣間隙距離應根據雷電過電壓計算確定。絕緣子串的長度宜根據雷電過電壓計算進行校核。

3)根據雷擊檔距中央地線時控制反擊的條件,大跨越檔距中央導線與地線間的距離應通過雷電過電壓的計算確定。

4)大跨越桿塔的地線保護角不宜大于一般線路的保護角。

5)宜安裝線路避雷器.以提高安全水平和降低綜合造價。

5.3.4同塔雙回110kV和220kV線路,可采取下列形成不平衡絕緣的措施以減少雷擊引起雙回線路同時閃絡跳閘的概率:

1在一回線路上適當增加絕緣;

2在一回線路上安裝絕緣子并聯間隙。

5.3.5多雷區、強雷區或地閃密度較高的地段,除改善接地裝置、加強絕緣和選擇適當的地線保護角外,可采取安裝線路防雷用避雷器的措施來降低線路雷擊跳閘率,并應符合下列要求:

1安裝線路避雷器宜根據技術經濟原則因地制宜的制訂實施方案。

2線路避雷器宜在下列地點安裝:多雷地區發電廠、變電站進線段且接地電阻較大的桿塔;山區線路易擊段桿塔和易擊桿;山區線路桿塔接地電阻過大、易發生閃絡且改善接地電阻困難也不經濟的桿塔;大跨越的高桿塔;多雷區同塔雙回路線路易擊段的桿塔。

3線路避雷器在桿塔_[的安裝方式應符合下列要求:

1)110kV,220kV單回線路宜在3相絕緣子串旁安裝;

2)330kV~750kV單回線路可在兩邊相絕緣子串旁安裝;

3)同塔雙回線路宜在一回路線路絕緣子串旁安裝。

5.3.6中雷區及以上地區或地閃密度較高的地區,可采取安裝絕緣子并聯間隙的措施保護絕緣子,并應符合下列要求:

1絕緣子并聯間隙與被保護的絕緣子的雷電放電電壓之間的配合應做到雷電過電壓作用時并聯間隙可靠動作,同時不宜過分降低線路繞擊或反擊耐雷電水平。

2絕緣子并聯間隙應在沖擊放電后有效地導引工頻短路電流電弧離開絕緣子本體,以免其灼傷。

3絕緣子并聯間隙的安裝應牢固,并聯間隙本體應有一定的耐電弧和防腐蝕能力。

5.4發電廠和變電站的雷電過電壓保護

5.4.1發電廠和變電站的直擊雷過電壓保護可采用避雷針或避雷線,其保護范圍可按本規范第5.2節確定。下列設施應設直擊雷保護裝置:

1屋外配電裝置,包括組合導線和母線廊道;

2火力發電廠的煙囪、冷卻塔和輸煤系統的高建筑物(地面轉運站、輸煤棧橋和輸煤筒倉);

3油處理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、裝卸油臺、易燃材料倉庫;

4乙炔發生站、制氫站、露天氫氣罐、氫氣罐儲存室、天然氣調壓站、天然氣架空管道及其露天貯罐;

5多雷區的牽引站。

5.4.2發電廠的主廠房、主控制室、變電站控制室和配電裝置室的直擊雷過電壓保護應符合下列要求:

1發電廠的主廠房、主控制室和配電裝置室可不裝設直擊雷保護裝置。為保護其他設備而裝設的避雷針,不宜裝在獨立的主控制室和35kV及以下變電站的屋頂上。采用鋼結構或鋼筋混凝土結構有屏蔽作用的建筑物的車間變電站可裝設直擊雷保護裝置。

2強雷區的主廠房、主控制室、變電站控制室和配電裝置室宜有直擊雷保護。

3主廠房裝設避直擊雷保護裝置或為保護其他設備而在主廠房上裝設避雷針時,應采取加強分流、設備的接地點遠離避雷針接地引下線的人地點、避雷針接地引下線遠離電氣設備的防止反擊措施,并宜在靠近避雷針的發電機出口處裝設一組旋轉電機用MOA。

4主控制室、配電裝置室和35kV及以下變電站的屋頂上裝設直擊雷保護裝置時,應將屋頂金屬部分接地;鋼筋混凝土結構屋頂,應將其焊接成網接地;非導電結構的屋頂,應采用避雷帶保護,該避雷帶的網格應為8m~10m,每隔10m~20m應設接地引下線,該接地引下線應與主接地網連接,并應在連接處加裝集中接地裝置。

5峽谷地區的發電廠和變電站宜用避雷線保護。

6已在相鄰建筑物保護范圍內的建筑物或設備,可不裝設直擊雷保護裝置。

7屋頂上的設備金屬外殼、電纜金屬外皮和建筑物金屬構件均應接地。

5.4.3露天布置的GIS的外殼可不裝設直擊雷保護裝置,外殼應接地。

5.4.4發電廠和變電站有爆炸危險且爆炸后會波及發電廠和變電站內主設備或嚴重影響發供電的建(構)筑物,應用獨立避雷針保護,采取防止雷電感應的措施,并應符合下列要求:

1避雷針與易燃油貯罐和氫氣天然氣罐體及其呼吸閥之間的空氣中距離,避雷針及其接地裝置與罐體、罐體的接地裝置和地下管道的地中距離應符合本規范第5.4.11條第1款及第2款的要求。避雷針與呼吸閥的水平距離不應小于3m,避雷針尖高出呼吸閥不應小于3m,避雷針的保護范圍邊緣高出呼吸閥頂部不應小于2m。避雷針的接地電阻不宜超過10Ω。在高土壤電阻率地區,接地電阻難以降到10Ω,且空氣中距離和地中距離符合本規范第5.4.11條第1款的要求時,可采用較高的電阻值。避雷針與5000m3以上貯罐呼吸閥的水平距離不應小于5m,避雷針尖高出呼吸閥不應小于5m。

2露天貯罐周圍應設閉合環形接地體,接地電阻不應超過30Ω,無獨立避雷針保護的露天貯罐不應超過10Ω,接地點不應少于2處,接地點間距不應大于30m。架空管道每隔20m~25m應接地1次,接地電阻不應超過30Ω易燃油貯罐的呼吸閥、易燃油和天然氣貯罐的熱工測量裝置應與貯罐的接地體用金屬線相連的方式進行重復接地。不能保持良好電氣接觸的閥門、法蘭、彎頭的管道連接處應跨接。

5.4.5發電廠和變電站的直擊雷保護裝置包括兼作接閃器的設備金屬外殼、電纜金屬外皮、建筑物金屬構件,其接地可利用發電廠或變電站的主接地網,應在直擊雷保護裝置附近裝設集中接地裝置。

5.4.6獨立避雷針的接地裝置應符合下列要求:

1獨立避雷針宜設獨立的接地裝置。

2在非高土壤電阻率地區,接地電阻不宜超過10Ω.

3該接地裝置可與主接地網連接,避雷針與主接地網的地下連接點至35kV及以下設備與主接地網的地下連接點之間,沿接地極的長度不得小于15m.

4獨立避雷針不應設在人經常通行的地方,避雷針及其接地裝置與道路或出人口的距離不宜小于3m,否則應采取均壓措施或鋪設礫石或瀝青地面。

5.4.7架構或房頂上安裝避雷針應符合下列要求:

1 110kV及以上的配電裝置,可將避雷針裝在配電裝置的架構或房頂上,在土壤電阻率大于1000Ω·m的地區,宜裝設獨立避雷針。裝設非獨立避雷針時,應通過驗算,采取降低接地電阻或加強絕緣的措施。

2 66kV的配電裝置,可將避雷針裝在配電裝置的架構或房頂上,在土壤電阻率大于500Ω·m的地區,宜裝設獨立避雷針。

3 35kV及以下高壓配電裝置架構或房頂不宜裝避雷針。

4裝在架構上的避雷針應與接地網連接,井應在其附近裝設集中接地裝置。裝有避雷針的架構上,接地部分與帶電部分間的空氣中距離不得小于絕緣子串的長度或非污穢區標準絕緣子串的長度。

5除大壩與廠房緊鄰的水力發電廠外,裝設在除變壓器門型架構外的架構上的避雷針與主接地網的地下連接點至變壓器外殼接地線與主接地網的地下連接點之間,埋人地中的接地極的長度不得小于15m.

5.4.8變壓器門型架構上安裝避雷針或避雷線應符合下列要求:

1除大壩與廠房緊鄰的水力發電廠外,當土壤電阻率大于350Ω·m時,在變壓器門型架構上和在離變壓器主接地線小于15m的配電裝置的架構上,不得裝設避雷針、避雷線;

2當土壤電阻率不大于350Ω·m時,應根據方案比較確有經濟效益,經過計算采取相應的防止反擊措施后,可在變壓器門型架構上裝設避雷針、避雷線;

3裝在變壓器門型架構上的避雷針應與接地網連接,并應沿不同方向引出3根到4根放射形水平接地體,在每根水平接地體上離避雷針架構3 m~5 m處應裝設1根垂直接地體;

4 6kV~35kV變壓器應在所有繞組出線上或在離變壓器電氣距離不大于5m條件下裝設MOA;

5高壓側電壓35kV變電站,在變壓器門型架構上裝設避雷針時,變電站接地電阻不應超過4Ω.

5.4.9線路的避雷線引接到發電廠或變電站應符合下列要求:

1 110kV及以上配電裝置,可將線路的避雷線引接到出線門型架構上,在土壤電阻率人于1000Ω·m的地區,還應裝設集中接地裝置;

2 35kV和66kV配電裝置,在土壤電阻率不大于500Ω·m的地區,可將線路的避雷線引接到出線門型架構上,應裝設集中接地裝置;

3 35kV和66kV配電裝置,在土壤電阻率大于500Ω·m的地區,避雷線應架設到線路終端桿塔為止。從線路終端桿塔到配電裝置的一檔線路的保護,可采用獨立避雷針,也可在線路終端桿塔上裝設避雷針。

5.4.10煙囪和裝有避雷針和避雷線架構附近的電源線應符合下列要求:

1火力發電廠煙囪附近的引風機及其電動機的機殼應與主接地網連接,并應裝設集中接地裝置,該接地裝置宜與煙囪的接地裝置分開。當不能分開時,引風機的電源線應采用帶金屬外皮的電纜,電纜的金屬外皮應與接地裝置連接。

2機械通風冷卻塔上電動機的電源線、裝有避雷針和避雷線的架構上的照明燈電源線,均應采用直接埋人地下的帶金屬外皮的電纜或穿入金屬管的導線。電纜外皮或金屬管埋地長度在10m以上,可與35kV及以下配電裝置的接地網及低壓配電裝置相連接。

3不得在裝有避雷針、避雷線的構筑物上架設未采取保護措施的通信線、廣播線和低壓線。

5. 4. 11獨立避雷針、避雷線與配電裝置帶電部分間的空氣中距離以及獨立避雷針、避雷線的接地裝置與接地網間的地中距離應符合下列要求:

1獨立避雷針與配電裝置帶電部分備接地部分、發電廠和變電站電氣設、架構接地部分之間的空氣中距離,應符合下式的要求:

 

 

 

4避雷線的接地裝置與發電廠或變電站接地網間的地中距離,對一端絕緣另一端接地的避雷線,應按本規范式(5.4.11-3)校驗;對兩端接地的避雷線應符合下式要求:

 

5Sa不宜小于5m,,Se不宜小于3m。對66kV及以下配電裝置,包括組合導線、母線廊道,應降低感應過電壓,當條件許可時,應增大Sa。

5.4.12范圍II發電廠和變電站高壓配電裝置的雷電侵人波過電壓保護應符合下列要求:

1 2km架空進線保護段范圍內的桿塔耐雷水平應符合本規范表5.3.1-1的要求。應采取措施減少近區雷擊閃絡。

2發電廠和變電站高壓配電裝置的雷電侵人波過電壓保護用MOA的設置和保護方案,宜通過仿真計算確定。雷電侵人波過電壓保護用的MOA的基本要求可按照本規范第4.4.1條至第4.4.3條。

3發電廠和變電站的雷電安全運行年,不宜低于表5.4.12所列數值。

 

 

 

4變壓器和高壓并聯電抗器的中性點經接地電抗器接地時,中性點上應裝設MOA保護。

5.4.13范圍工發電廠和變電站高壓配電裝置的雷電侵人波過電壓保護應符合下列要求:

1發電廠和變電站應采取措施防止或減少近區雷擊閃絡。未沿全線架設地線的35kV~110kV架空輸電線路,應在變電站1km~2km的進線段架設地線。220kV架空輸電線路2km進線保護段范圍內以及35kV~110kV線路1 km~2km進線保護段范圍內的桿塔耐雷水平,應符合本規范表5.3.1-1的要求。

2未沿全線架設地線的35kV~110kV線路,其變電站的進線段應采用圖5.4.13-1所示的保護接線。在雷季1變電站35kV~10kV進線的隔離開關或斷路器經常斷路運行,同時線路側又帶電時,應在靠近隔離開關或斷路器處裝設一組MOA.

 

3全線架設地線的66kV~220kV變電站,當進線的隔離開關或斷路器經常斷路運行,同時線路側又帶電時,宜在靠近隔離開關或斷路器處裝設一組MOA.

4為防止雷擊線路斷路器跳閘后待重合時間內重復雷擊引起變電站電氣設備的損壞,多雷區及運行中已出現過此類事故的地區的66kV~220kV敞開式變電站和電壓范圍11變電站的66kV~220kV側,線路斷路器的線路側宜安裝一組MOA.

5發電廠、變電站的35kV及以上電纜進線段,電纜與架空線的連接處應裝設MOA,其接地端應與電纜金屬外皮連接。對三芯電纜,末端的金屬外皮應直接接地[圖5.4.13-2(a)];對單芯電纜,應經金屬氧化物電纜護層保護器(CP)接地[圖5.4.13-2(b)]。電纜長度不超過50m或雖超過50m,但經校驗裝一組MOA即能符合保護要求時,圖5.4.13-2中可只裝MOA1或MOA2。電纜長度超過50m,且斷路器在雷季經常斷路運行時,應在電纜末端裝設MOA。連接電纜段的1 km架空線路應架設地線。全線電纜一變壓器組接線的變電站內是否裝設MOA,應根據電纜另一端有無雷電過電壓波侵人的可能,經校驗確定。

 

 

6具有架空進線的35kV及以上發電廠和變電站敞開式高壓配電裝置中MOA的配置應符合下列要求:

1)35kV及以上裝有標準絕緣水平的設備和標準特性MOA且高壓配電裝置采用單母線、雙母線或分段的電氣主接線時,MOA可僅安裝在母線上。MOA至主變壓器間的最大電氣距離可按表5.4.13-1確定。對其他設備的最大距離可相應增加35%.MOA與主被保護設備

的最大電氣距離超過規定值時,可在主變壓器附近增設一組MOA。變電站內所有MOA應以最短的接地線與配電裝置的主接地網連接,同時應在其附近裝設集中接地裝置。

2)在本條第4款的情況下,線路人口MOA與被保護設備的電氣距離不超過規定值時,可不在母線上安裝MOA.

3)架空進線采用同塔雙回路桿塔,確定MOA與變壓器最大電氣距離時,進線路數應計為一路,且在雷季中宜避免將其中一路斷開。

 

7對于35kV及以上具有架空或電纜進線、主接線特殊的敞開式或GIS電站,應通過仿真計算確定保護方式。

8有效接地系統中的中性點不接地的變壓器,中性點采用分級絕緣且未裝設保護間隙時,應在中性點裝設中性點MOA。中性點采用全絕緣,變電站為單進線且為單臺變壓器運行時,也應在中性點裝設MOA。不接地、諧振接地和高電阻接地系統中的變壓器中性點,可不裝設保護裝置,多雷區單進線變電站且變壓器中性點引出時,宜裝設MOA.

9自藕變壓器應在其兩個自藕合的繞組出線上裝設MOA,該MOA應裝在自藕變壓器和斷路器之間,并采用圖5.4.13-3的MOA保護接線。

 

10 35kV~220kV開關站,應根據其重要性和進線路數,在進線上裝設MOA.

11應在與架空線路連接的三繞組變壓器的第三開路繞組或第三平衡繞組以及發電廠雙繞組升壓變壓器當發電機斷開由高壓側倒送廠用電時的二次繞組的3相上各安裝一支MOA,以防止由變壓器高壓繞組雷電波電磁感應傳遞的過電壓對其他各相應繞組的損壞。

12變電站的6kV和10kV配電裝置的雷電侵人波過電壓的保護應符合下列要求:

1)變電站的6kV和10kV配電裝置,應在每組母線和架空進線上分別裝設電站型和配電型MOA,并應采用圖5.4.13-4所示的保護接線。MOA至6kV~10kV主變壓器的最大電氣距離宜符合表5.4.13-2所列數值。

2)架空進線全部在廠區內,且受到其他建筑物屏蔽時,可只在母線上裝設MOA.

3)有電纜段的架空線路,MOA應裝設在電纜頭附近,其接地端應與電纜金屬外皮相連。各架空進線均有電纜段時,MOA與主變壓器的最大電氣距離可不受限制。

 

4)M0A應以最短的接地線與變電站、配電站的主接地網連接,可通過電纜金屬外皮連接。MOA附近應裝設集中接地裝置。

5)6kV和10kV配電站,當無站用變壓器時,可僅在每路架空進線r=裝設MOA.

5.4.14GIS變電站的雷電侵人波過電壓保護應符合下列要求:

1 66kV及以上無電纜段進線的GIS變電站保護(圖5.4.14-1)應符合下列要求:

 

1)變電站應在GIS管道與架空線路的連接處裝設MOA,其接地端應與管道金屬外殼連接;

2)變壓器或GIS一次回路的任何電氣部分至MOAl間的最大電氣距離對66kV系統不超過50m時,對110kV及220kV系統不超過130n:時,或當經校驗裝一組MOA即能符合保護要求時,可只裝設MOA1;

3)連接GIS管道的架空線路進線保護段的長度不應小于2km,且應符合本規范第5.3.1條第4款的要求。

2 66kV及以上進線有電纜段的GIS變電站的雷電侵入波過電壓保護應符合下列要求:

1)在電纜段與架空線路的連接處應裝設MOA,其接地端應與電纜的金屬外皮連接;

2)三芯電纜段進GIS變電站的保護接線[圖5.4.14-2(a)],末端的金屬外皮應與GIS管道金屬外殼連接接地;

 

3)對單芯電纜段進GIS變電站的保護接線[圖5.4.14-2(b)],應經金屬氧化物電纜護層保護器(CP)接地[圖5.4.14一2(b)];

4)電纜末端至變壓器或GIS一次回路的任何電氣部分間的最大電氣距離不超過本條第1款中的規定值可不裝設MOA2。當超過時,經校驗裝一組M()A能符合保護要求,圖5.4.14-1中可不裝設MOA2.

5)對連接電纜段的2km架空線路應架設地線。

3進線全長為電纜的GIS變電站內是否裝設MOA,應根據電纜另一端有無雷電過電壓波侵入,經校驗確定。

5.4.15小容量變電站雷電侵入波過電壓應按照下列要求進行簡易保護:

1 3150kV·A~5000kV·A的變電站35kV側,可根據負荷的重要性及雷電活動的強弱的條件簡易保護接線(圖5.4.15一1),變電站進線段的地線長度可減少到500m~600m,但其MOA接地電阻不應超過5Ω。

 

2小于3150kV·A供非重要負荷的變電站35kV側,根據雷電活動的強弱,可采用圖5. 4. 15-2 ( a)的保護接線;容量為1000kV·A及以下的變電站,可采用圖5. 4. 15-2 (b)的保護接線。

 

 

3小于3150kV·A供非重要負荷的35kV分支變電站,根據雷電活動的強弱,可采用圖5. 4. 15-3的保護接線。

 

4簡易保護接線的變電站35kV側,MOA與主變壓器或電壓互感器間的最大電氣距離不宜超過10m。

5.5配電系統的雷電過電壓保護

5.5.1 10kV~35kV配電系統中配電變壓器的高壓側應靠近變壓器裝設MOA。該MOA接地線應與變壓器金屬外殼連在一起接地。

5.5.2 10kV~35kV配電變壓器的低壓側宜裝設一組MOA,以防止反變換波和低壓側雷電侵人波擊穿絕緣。該MOA接地線應與變壓器金屬外殼連在一起接地。

5.5.3 10kV~35kV柱上斷路器和負荷開關應裝設MOA保護。經常斷路運行而又帶電的柱土斷路器、負荷開關或隔離開關,應在帶電側裝設MOA,其接地線應與柱上斷路器的金屬外殼連接,接地電阻不宜超過10Ω。

5.5.4裝設在架空線路上的電容器宜裝設MOA保護。MOA應靠近電容器安裝,其接地線應與電容器金屬外殼連在一起接地,接地電阻不宜超過10Ω.

5.5.5架空配電線路使用絕緣導線時,應根據雷電活動情況和已有運行經驗采取防止雷擊導線斷線的防護措施。

5.6旋轉電機的雷電過電壓保護

5.6.1與架空線路直接連接的旋轉電機的保護方式,應根據電機容量、雷電活動的強弱和對運行可靠性的要求確定。旋轉電機雷電過電壓保護用MOA可按本規范第4.4.4條確定。

5.6.2單機容量不小于25000kW且不大于60000kW的旋轉電機,宜采用圖5.6.2所示的保護接線。60000kW以上的旋轉電機,不應與架空線路直接連接。進線電纜段宜直接埋設在土壤中,

 

以充分利用其金屬外皮的分流作用;當進線電纜段未直接埋設時,可將電纜金屬外皮多點接地。進線段上的MOA的接地端,應與電纜的金屬外皮和地線連在一起接地,接地電阻不應大于3Ω.

5.6.3單機容量不小于6000kW且小于25000kW的旋轉電機,宜采用圖5.6.3所示的保護接線。在多雷區,可采用本規范圖5.6.2所示的保護接線。

 

5.6.4單機容量不小于6000kW且不大于12000kW的旋轉電機,出線回路中無限流電抗器時,宜采用有電抗線圈的圖5.6.4所示的保護接線。

 

5.6.5單機容量不小于1500kW且小于6000kW或少雷區60000kW及以下的旋轉電機,可采用圖5.6.5所示的保護接線。在進線保護段長度內,應裝設避雷針或地線。

 

5.6.6單機容量為6000kW及以下的旋轉電機或牽引站的旋轉電機可采用圖5.6.6有電抗線圈或限流電抗器的保護接線。

 

5.6.7容量為25000kW及以上的旋轉電機,應在每臺電機出線處裝設一組旋轉電機MOA.25000kW以下的旋轉電機,MOA應靠近電機裝設,MOA可裝在電機出線處;當接在每一組母線上的電機不超過兩臺時,MOA可裝在每組母線上。

5.6.8當旋轉電機的中性點能引出且未直接接地時,應在中性點上裝設旋轉電機中性點MOA.

5.6.9保護旋轉電機用的地線,對邊導線的保護角不應大于20o。

5.6.10為保護旋轉電機匝間絕緣和防止感應過電壓,裝在每相母線上的電容器,包括電纜段電容在內應為0.25μF~O.5μF;對于中性點不能引出或雙排非并繞繞組的電機,應為1.5μF~2μF.電容器宜有短路保護。

5.6.11無架空直配線的發電機,當發電機與升壓變壓器之間的母線或組合導線無金屬屏蔽部分的長度大于50m時,應采取防止感應過電壓的措施。可在發電機回路或母線的每相導線上裝設不小于0.15μF的電容器或旋轉電機用MOA;或可按本規范第5.4.13條第8款要求裝設MOA,該MOA應選用旋轉電機用MOA。

5.6.12在多雷區,經變壓器與架空線路連接的非旋轉電機,當變壓器高壓側的系統標稱電壓為66kV及以下時,為防止雷電過電壓經變壓器繞組的電磁傳遞而危及電機的絕緣,宜在電機出線上裝設一組旋轉電機用MOA。變壓器高壓側的系統標稱電壓為110kV及以上時,電機出線上是否裝設MOA可經校驗確定。

6絕緣配合

6.1絕緣配合原則

6.1.1進行絕緣配合時應全面考慮造價、維修費用以及故障損失三個方面。

6.1.2持續運行電壓和暫時過電壓下的絕緣配合應符合下列要求:

1電氣裝置外絕緣應符合現場污穢度等級下的耐受持續運行電壓要求。電氣設備應能在設計壽命期間內承受持續運行電壓。

2線路、變電站的空氣間隙和電氣設備應能承受一定幅值和時間的暫時過電壓。

6.1.3操作過電壓下的絕緣配合應符合下列要求:

1范圍I系統中操作過電壓要求的架空線路和變電站的絕緣子串和空氣間隙的絕緣強度,宜以最大操作過電壓為基礎,將絕緣強度作為隨機變量加以確定。范圍工系統計算用相對地最大操作過電壓的標么值應按表6.1.3的規定選取。

 

2 6kV~220kV系統,相間操作過電壓可取相對地過電壓的1.3倍~1.4倍。

3范圍II架空線路確定其操作過電壓要求的絕緣強度時,應采用將過電壓幅值和絕緣強度作為隨機變量的統計法。每回線路的操作過電壓閃絡率對330kV,500kV和750kV線路分別不宜高于0.05次/a、0.04次/a和0.03次/a。

4范圍II變電站絕緣子串、空氣間隙的操作沖擊絕緣強度,宜以避雷器操作沖擊保護水平為基礎,將絕緣強度作為隨機變量加以確定。

5電氣設備內、外絕緣操作沖擊絕緣水平,宜以避雷器操作沖擊保護水平為基礎,采用確定性法確定。外絕緣也可采用統計法。

6.1.4雷電過電壓下的絕緣配合應符合下列要求:

1變電站中絕緣子串、空氣間隙的雷電沖擊強度,宜以避雷器雷電沖擊保護水平為基礎,將絕緣強度作為隨機變量加以確定。

2電氣設備內、外絕緣雷電沖擊絕緣水平,宜以避雷器雷電沖擊保護水平為基礎,采用確定性法確定。

6.1.5用于操作和雷電過電壓絕緣配合的波形應符合下列要求:

1操作沖擊電壓的波形應符合下列要求:

1)對一范圍工系統,操作沖擊電壓的波形應取波前時間250μS,波尾時間2500μS.

2)對范圍II系統,操作過電壓的波前時間比250μs長,宜按工程條件預測的結果選取。電氣設備絕緣配合操作沖擊電壓的波形應取波前時間250μS,波尾時間2500μs.

2雷電沖擊電壓的波形應取波前時間1.2μs,波尾時間50μS。

6.1.6進行絕緣配合時,對于范圍II的輸電線路、變電站的絕緣子串、空氣間隙在各種電壓下的絕緣強度,宜采用仿真型塔或構架的放電電壓試驗數據。

6.1.7本規范中輸電線路和變電站的絕緣子串、空氣間隙以及電

氣設備的外絕緣的絕緣配合公式,適用于海拔高度0m地區。當輸電線路、變電站所在地區海拔高度高于0m時,應按本規范附錄A校正。

6.2架空輸電線路的絕緣配合

6.2.1線路絕緣子串的絕緣配合應符合下列要求:

1每串絕緣子片數應符合相應現場污穢度等級下耐受持續運行電壓的要求。

2操作過電壓要求的線路絕緣子串正極性操作沖擊電壓50%放電電壓ul.i.s應符合下式的要求:

 

 

6.2.2線路采用懸垂絕緣子受風偏影響的導線對桿塔的空氣間隙應符合下列要求:

1絕緣子串風偏后,導線對桿塔的空氣間隙應分別符合持續運行電壓要求、操作過電壓要求及雷電過電壓要求。懸垂絕緣子串風偏角計算用風壓不均勻系數可按本規范附錄B確定。

2持續運行電壓下風偏后線路導線對桿塔空氣間隙的工頻50%放電壓ul.~應符合式(6.2.2-1)的要求。風偏計算用的風速應取線路設計采用的基本風速折算到導線平均高度處的風速。

 

3風偏后操作過電壓下線路導線對桿塔空氣間隙的正極性操作沖擊電壓50%放電電壓ul.s.s應符合式(6.2.2-2)的要求。風偏計算用風速可取基本風速折算到導線平均高度處風速的0.5倍,但不宜低于15m/s.

 

式中:k3-線路空氣間隙操作過電壓統計配合系數。對單回線路k3可取1.1;對同塔雙回線路,無風時上、中導線對中、下橫擔空氣間隙正極性操作沖擊50%放電電壓的統計配合系數可取1.27;風偏后,三相導線對塔身或橫擔空氣間隙的統計配合系數可取1.1。

4風偏后導線對桿塔空氣間隙的正極性雷電沖擊電壓50%放電電壓,750kV以下等級可選為現場污穢度等級a級下絕緣子串相應電壓的0.85倍,對750kV線路可為0.8倍,其他現場污穢度等級間隙也可按此配合。同塔雙回線路采用懸垂絕緣子無風時,導線對橫擔空氣間隙的正極性雷電沖擊電壓50%放電電壓宜與現場污穢度等級a級下絕緣子串相當。雷電過電壓下風偏計算用的風速,對于基本風速折算到導線平均高度處風速不小于35m/s時宜取15m/s,否則宜取10m/s。

6.2.3輸電線路采用V型絕緣子串時,V型串每一分支的絕緣子片數應符合相應環境污穢分級條件下耐受持續運行電壓的要求。導線對桿塔的空氣間隙應符合下列要求:

1持續運行電壓下V型絕緣子串風偏后線路導線對桿塔空氣間隙的工頻50%放電壓u1~應符合本規范式(6.2.2-1)的要求。風偏計算用的風速應取線路設計采用的基本風速折算到導線平均高度處的風速。

2操作過電壓間隙的正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓應按本規范式(6.2.2-2)確定,k3可取1.27.

3變電站進線段的反擊耐雷水平應符合本規范表5.3.1-1的要求。

6.2.4海拔高度1000m~3000m地區范圍工架空輸電線路的空氣間隙不應小于表6.2.4-1所列數值。海拔高度1000m及以下地區范圍Ⅱ架空輸電線路的空氣間隙不應小于表6.2.4-2所列數值。在進行絕緣配合時,空氣間隙應留有一定裕度。

 

6.2.5海拔1000m及以下地區緊湊型架空輸電線路相對地的空氣間隙不應小于表6.2.5-1所列數值,相間空氣間隙不應小于表6.2.5-2所列數值。

 

6.2.6范圍II的線路絕緣在操作過電壓下的閃絡率可按本規范附錄c提供的方法計算。

6.2.7具有一般高度桿塔的架空輸電線路,雷擊跳閘率可本規范按附錄D提供的方法計一算。

6.3變電站絕緣子串及空氣間隙的絕緣配合

6.3.1變電站絕緣子串的絕緣配合應同時符合下列要求:

1變電站每串絕緣子片數應符合相應現場污穢度等級下耐受持續運行電壓的要求。

2變電站操作過電壓要求的變電站絕緣子串正極性操作沖擊電壓50%放電電壓us.i.s應符合下式的要求:

 

3雷電過電壓要求的變電站絕緣子串正極性雷電沖擊電壓波50%放電電壓us.i.l應符合下式的要求:

 

6.3.2變電站導線對構架受風偏影響的空氣間隙,各種電壓下用于絕緣配合的風偏角計算風速的選用原則應與輸電線路相同。變電站導線對構架空氣間隙應符合下列要求:

1持續運行電壓下風偏后導線對桿塔空氣間隙的工頻50%放電電壓us~應符合本規范式(6.2.2-1)的要求。

2相對地工頻過電壓下無風偏變電站導線對構架空氣間隙的工頻50%放電電壓us.~.v應符合下式的要求:

 

 

3變電站相對地空氣間隙的正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓us.s.s應符合下式的要求:

 

4變電站相對地空氣間隙的正極性雷電沖擊電壓50%放電壓應符合下式的要求:

 

 

6.3.3變電站相間空氣間隙應符合下列要求:

1相間工頻過電壓下變電站相間空氣間隙的工頻50%放電電壓us~.p.p應符合下式的要求:

 

 

3變電站雷電過電壓要求的相間空氣間隙距離可取雷電過電壓要求的相對地空氣間隙的1.1倍。

6.3.4變電站的最小空氣間隙應符合下列要求:

1海拔高度1000m及以下地區范圍I各種電壓要求的變電站最小空氣間隙應符合表6.3.4-1的規定。

 

2海拔高度1000m及以下地區,6kV~20kV高壓配電裝置最小相對地或相間空氣間隙應符合表6.3.4-2的規定。

 

3海拔高度1000m及以下地區范圍II變電站的最小空氣間隙應符合表6. 3. 4-3的規定。

 

6.4變電站電氣設備的絕緣配合

6.4.1變電站電氣設備絕緣與持續運行電壓、暫時過電壓的絕緣配合應符合下列要求:

1變電站電氣設備外絕緣應符合相應現場污穢度等級下耐受持續運行電壓的要求。

2變電站電氣設備應能承受持續運行電壓及一定幅值暫時過電壓,并應符合下列要求:

1)內絕緣短時工頻耐受電壓ue.~.i的有效值應符合下式的要求:

 

 

3斷路器同極斷口間內絕緣的短時工頻耐受電壓ue.~.c.i的有效值應計算反極性持續運行電壓的影響,并應符合下式的要求:

 

 

4斷路器同極斷口間外絕緣的短時工頻耐受電壓ue.~.c.o的有效值應計算反極性持續運行電壓的影響,并應符合下式的要求:

 

6. 4. 2變電站電氣設備承受暫時過電壓幅值和時間的要求應符合本規范附錄E的規定。

6. 4. 3變電站電氣設備與操作過電壓的絕緣配合應符合下列要求

1電氣設備內絕緣應符合下列要求:

1)電氣設備內絕緣相對對地操作沖擊耐壓要求值ue.s.i應符合下式的要求:

 

 

6.4.4變電站電氣設備與雷電過電壓的絕緣配合應符合下列要求:

1電氣設備內絕緣應符合下列要求:

1)電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓ue.l.i應符合下式的要求:

 

 

式中:k16—設備內絕緣的雷電沖擊耐壓配合系數,MOA緊靠設備時可取1.25,其他情況可取1.40.

2)變壓器、并聯電抗器及電流互感器截波雷電沖擊耐壓可取相應設備全波雷電沖擊耐壓的1.1倍。

3)斷路器同極斷口間內絕緣的相對地雷電沖擊耐壓ue.l.c應符合下式的要求:

 

 

2電氣設備外絕緣應符合下列要求:

1)電氣設備外絕緣的雷電沖擊耐壓ue.1.o應符合下式的要求:

 

2)斷路器同極斷口間外絕緣以及隔離開關同極斷口間絕緣的雷電沖擊耐壓ue. I. c.o應符合下式的要求:

 

6.4.5電氣設備耐壓值應按現行國家標準《絕緣配合第1部分:定義、原則和規則》GB 311.1中額定耐受電壓系列值中的相應值來選擇。

6.4.6海拔高度1000m及以下地區一般條件下電氣設備的額定耐受電壓應符合下列規定:

1范圍I電氣設備的額定耐受電壓應按表6.4.6-1的規定確定;

2范圍II電氣設備的額定耐受電壓應按表6.4.6-2的規定確定。

 

 

3電力變壓器、高壓并聯電抗器中性點及其接地電抗器的額定耐受電壓應按表6.4.6-3的規定確定。

 

附錄A外絕緣放電電壓的海拔校正

A.0.1外絕緣放電電壓試驗數據應以海拔高度0m的標準氣象條件下給出。

A.0.2外絕緣所在地區海拔高度高于0m時,應校正放電電壓。所在地區海拔高度2000m及以下地區時,各種作用電壓下外絕緣空氣間隙的放電電壓U(PH)可按下列公式校正:

 

A.0.3系數m的取值應符合下列要求:

1對于雷電沖擊電壓、空氣間隙和清潔的絕緣子的短時工頻電壓,m應取1.0;

2對于操作沖擊電壓,m應按圖A.0.3選取。

 

附錄B架空線路懸垂絕緣子串風偏角計算用風壓不均勻系數

B.0.1懸垂絕緣子串風偏角計算用風壓不均勻系數可按式(B.0.1)計算,風向與線路方向的夾角為90o時幾種風速下的風壓不均勻系數可按表B.0.1所列數值確定。

 

附錄C操作過電壓下線路絕緣閃絡率的計算方法

C.1按線路操作過電壓預測幅值分布進行計算

C.1.1該方法計算可把線路分為m段,可由數值計算得出每一段的操作過電壓分布。各段線路n個絕緣并聯時的閃絡率Pn可按式C.1.1-1計算,單個絕緣閃絡率可按式(C.1.1-2)計算。

 

式中:PA,PB,PC—分別為A相、B相和C相的全線絕緣閃絡率。

C.2簡化統計法

C.2.1單個絕緣、在幅值為u的操作過電壓作用下發生閃絡的概率P(u)可按式(C.2.1)計算。單個絕緣在操作沖擊電壓波下的50%放電電壓可按本規范附錄F的試驗數據確定。

 

 

附錄D架空線路和變電站雷電性能的分析計算方法

D.1架空線路雷電性能的分析

D.1.1雷電流幅值的概率應符合下列規定:

1除不包括陜南的西北地區和內蒙一占自治區的部分地區以外,我國一般地區雷擊輸電線路桿塔雷電流幅值概率分布可按下式計算:

 

2陜南以外的西北地區、內蒙古自治區中年雷暴日數在20d及以下的部分地區雷電流幅值較小,雷擊輸電線路桿塔雷電流幅值概率分布可按下式計算:

 

3雷擊輸電線路桿塔多重雷擊的第二次及后續雷擊,雷電流幅值概率分布宜按式(D.1.1-3)計算。雷擊輸電線路相導線的第二次及后續雷擊,雷電流幅值概率分布可按式(D.1.1-3)計算。

 

D.1.2線路落雷次數可按下式計算:

 

 

D.1.3架空線路雷電性能計算時可采用雷電流波形為2.6/50μs的雙斜角波。

D.1.4雷電通道等值波阻抗Z0在不同的雷電流幅值I下宜區別對待,Z0隨雷電流幅值變化的規律可按照圖D.1.4確定。

 

D.1.5雷電繞擊導線的計算方法可按下列方法確定:

1擊距計算方法可按下列公式計算:

 

 

D.1.6雷擊桿塔的反擊計算方法可按下列方法計算:

1線路的雷電反擊計算可采用數值計算的方法。線路絕緣閃絡判據可采用相交法或先導發展模型法。計算時宜考慮導線上工頻電壓的影響、雷擊塔頂時導線上的感應電壓。桿塔宜采用分段波阻抗模擬。

2感應電壓分量可按下列公式計算:

 

 

 

D.1.7雷擊跳閘率可按下式計算:

 

D.1.8建弧率可按下式計算:

 

D.1.9對于有效接地系統E可按式(D.1.9-1)計算,對于中性點絕緣、消弧線圈接地系統E可按式(D. 1. 9-2 )計算。當E不大于6kV/m時,建弧率接近于0.

 

 

D. 2變電站的雷電性能計算方法

D. 2. 1范圍II變電站的雷電性能計算應結合工程條件并可采用統計法。

D.2.2統計法計算變電站的耐雷指標應符合本規范第5. 4. 12條第3款的要求,計算中隨機變量可包括:雷電流幅值的概率分布、雷擊點位置、變電站運行方式和雷擊時刻工頻電壓的瞬時值。

D.2.3計算時應依據各種設備的絕緣耐受電壓、配合系數和電暈的影響。變電站或開關站的設備可以用該設備的等值人口電容模擬。

附錄E電氣設備承受一定幅值和時間暫時過電壓的要求

E.0.1電氣設備承受一定幅值和時間暫時過電壓標么值的要求應符合表E.0.1-1一表E.0.1-5的規定,變壓器上過電壓的基準電壓應取相應分接頭下的額定電壓,其余設備上過電壓的基準電壓應取最高相電壓。

 

 

附錄F超高壓架空線路和變電站空氣間隙的放電電壓數據

F.0.1超高壓架空線路和變電站空氣間隙的放電電壓數據應采用仿真型塔或構架試驗。

F.0.2 330kV線路和變電站空氣間隙放電電壓:

1 330kV線路和變電站空氣間隙的工頻50%放電電壓可按圖F.0.2-1確定。

 

2 330kV線路和變電站空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按圖F.0.2-2確定。

 

F.0.3 500kV線路桿塔上絕緣子串、線路和變電站空氣間隙的放電電壓:

1500kV單回線路絕緣子串的沖擊電壓放電電壓可按表F.0.3一1確定。

2500kV單回線路空氣間隙的放電電壓可按表F.0.3-2和圖F.0.3-1一圖F.0.3-4確定。

 

 

 

 

 

3 500kV同塔雙回線路空氣間隙的操作沖擊放電電壓:

1)塔型SG1的500kV同塔雙回線路導線對下橫擔空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按圖F.0.3-5確定。

 

2) 500kV同塔雙回線路下相導線對塔腿空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按圖F. 0. 3-6確定。

 

4 500kV變電站仿真型構架或設備在操作沖擊電壓下空氣間隙的放電電壓:

1)二分裂軟導線(?51 mm間距400mm)對構架空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按表F.0.3-3確定。

 

2)隔離開關對構架空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按表F.0.3-4確定。隔離開關對車輛空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按表F.0.3-5確定。

 

 

3)不同布置(圖F.0.3-7方式下,無均壓環的懸吊式硬導線對構架空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓可按表F.0.3-6確定。有均壓環時,對于間隙距離為3.0m~4.2 m的情況,間隙距離應增加5.5%。

 

 

F.0.4750kV線路絕緣子串、線路和變電站空氣間隙的放電電壓:

1750kV線路FC-300I型絕緣子串帶6分裂導線的沖擊50%放電電壓可按圖F.0.4-1確定。

 

2750kV單回架空線路邊相I串6分裂導線對塔柱空氣間隙的50%放電電壓可按圖F.0.4-2確定。當間隙距離為3.3m~6.0m時,操作沖擊的50%放電電壓的間隙系數可取1.42。間隙距離為4.4m~6.0m時,雷電沖擊的50%放電電壓可按式(F.0.4-1)計算:

 

3 750kV線路拉V塔和酒杯塔中相V串6分裂導線對桿塔橫擔空氣間隙的50%放電電壓可按圖F.0.4-3確定。當間隙距離為4.4m~6.6m時,操作沖擊50%放電電壓的間隙系數可取1.2。當間隙距離為3.3m~5.5m時,雷電沖擊50%放電電壓可按式(F.0.4-2)計算:

 

 

4 750kV同雙回線路空氣間隙的工頻50%放電電壓可按圖F.0.4-4確定,操作沖擊50%放電電壓可按圖F.0.4-5確定,雷電沖擊50%放電電壓可按圖F.0.4-6確定。

 

5 750kV變電站空氣間隙放電電壓:

1)750kV變電站導線對人字架空氣間隙的50%放電電壓可按圖F.0.4-7確定。當間隙距離為3.5m~6.3m時,操作沖擊50%放電電壓的間隙系數可取1.23。當間隙距離為4.3m~5.5m時,雷電沖擊50%放電電壓可按式(F.0.4-3)計算:

 

2)750kV變電站導線對構架橫梁空氣間隙的50%放電電壓可按圖F.0.4-8確定。當間隙距離為4.0m~6.3m時,操作沖擊50%放電電壓的間隙系數可取1.42。當間隙距離為3.3m~5.5m時,雷電沖擊50%放電電壓可按式(F.0.4-4)計算:

 

3)750kV變電站均壓環對人字架空氣間隙的50%放電電壓可按圖F.0.4--9確定。當間隙距離為4.1m~7.1m時,操作沖擊50%放電電壓的間隙系數可取1.12。當間隙距離為4.0m~6.3m時,雷電沖擊50%放電電壓可按式(F.0.4-5)計算:

 

 

4)750kV變電站均壓環相間空氣間隙的操作沖擊電壓(a=0.4)50%放電電壓可按圖F.0.4-10確定。當間隙距離為3.0m~4.0m時,操作沖擊50%放電電壓的間隙系數可取1.76。

 

 

5)750kV變電站3分裂導線相間空氣間隙的操作沖擊電壓(a=0.4)50%放電電壓可按圖F.0.4-11確定。當間隙距離為3.0m~4.0m時,操作沖擊50%放電電壓的間隙系數可取1.50。

 

 

本規范用詞說明

1為便于在執行本規范條文時區別對待,對要求嚴格程度不同的用詞說明如下:

1)表示很嚴格,非這樣做不可的:

正面詞采用“必須”,反面詞采用“嚴禁”;

2)表示嚴格,在正常情況下均應這樣做的:

正面詞采用“應”,反面詞采用“不應”或“不得”;

3)表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的:

正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”;

4)表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的,采用“可”。

2條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為:“應符合……的規定”或“應按……執行”。

引用標準名錄

《絕緣配合第1部分:定義、原則和規則》GB 311.1

中華人民共和國國家標準

交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范

GB/T 50064一2014

條文說明

修訂說明

《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》GB/T 50064-2014,經住房城鄉建設部2014年3月31日以第362號公告批準發布。

本規范是在《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》GBJ 64-1983的基礎上修訂而成的,上一版的主編單位為原水利電力部電力科學研究院高壓研究所;主要起草人為劉繼等。

此次修訂工作,是在我國電力行業執行已逾10多年的電力行業標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T 620-1997的基礎上經修改、補充完成的。修訂時參考了《絕緣配合第1部分:定義、原理和規則》IEC 60071-1(Insulation Coordina-tion Part 1;Definitions,principles and rules),《絕緣配合第2部分:使用導則》GB/T 311.2-2013(MODIEC60071-2:1996In-sulationCoordinationPart2:Applicationguide),(IEEEGuidefortheApplicationofInsulationCoordination》IEEEStd1313.2TM一1999,(Guide for Improving the Lightning Perform-ance of Transmission Lines)IEEE Std 1243和“俄羅斯統一電力系統”1999年發表的《6-v1150kV電網雷電和內過電壓保護手冊》PД153-34.3-35.125-99,吸收了從《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T 620-1997執行過程反饋的意見、近年來過電壓保護和絕緣配合的科研成果以及工程實踐經驗等。

為便于廣大設計、施工、科研、學校等單位有關人員在使用本規范時能正確理解和執行條文規定,《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》編制組按章、節、條順序編制了本規范的條文說明,對條文規定的目的、依據以及執行中需注意的有關事項進行了說明。但是,本條文說明不具備與規范正文同等的法律效力,僅供使用者作為理解和把握規范規定的參考。

1總則

1.0.2上一版規范《工業與民用電力裝置過電壓保護設計規范》GBJ 64-1983僅適用于35kV及以下電壓等級交流系統。此次修訂,將我國目前的6kV~750kV電壓等級交流系統全部納人。

旋轉電機包括發電機、同步調相機、變頻機和電動機。

本規范不適用于高壓直流輸電工程換流站的交流側電氣裝置以及電力電子裝置。

2術語

2.0.1系統中至少有一根導線或一點接地,通常是指變壓器或發電機的中性線或中性點。中性點高電阻接地方式可限制由于電弧接地故障產生的瞬態過電壓。

2.0.2為限制瞬態過電壓,系統等值零序電阻不宜小于2倍系統等值零序感抗。中性點低電阻接地的系統可獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流。

2.0.6~2.0.9在編制本規范時,收到了較多希望充分利用我國雷電定位系統(LLS)已獲得的雷擊地閃密度信息的意見。參考《高壓輸電線路防雷保護的若干問題》(杜澎春,《電力設備》,2001年3月第2卷第1期)中建議的地閃密度與雷電日之間關系的計算公式,以及利用由國網電力科學研究院收集的1000kV晉東南(長治)一南陽一荊門特高壓線路路徑的地閃密度和雷電日的統計數據,繪出的二者的關系曲線(圖1),補充了與雷電日對應的地閃密度Ill值供工程設計時參考。同時更鼓勵充分利用工程所在地區雷電定位系統獲得的地閃密度和運行經驗來評估雷電活動狀況。

 

3系統中性點接地方式和電氣裝置絕緣上作用的電壓

3.1系統中性點接地方式

3.1.1 20世紀50年代起,我國東北電網由于電源容量擴大,對220kV系統出現了限制短路電流的要求。基于對系統工頻過電壓的分析和變壓器中性點為半絕緣的特點,采用了部分變壓器中性點不接地的應對措施。為限制系統短路電流,在不影響中性點有效接地方式時,110kV及220kV系統中廣泛應用了部分變壓器中性點不接地的措施。

20世紀80年代在確定葛洲壩水電站的6組500kV升壓變壓器的中性點接地方式時,經過科學分析論證確定了中性點經接地電抗器接地的方式。該接地方式具有可降低變壓器中性點絕緣水平、中性點過電壓保護簡單可靠和運行維護方便的特點,經多年運行證明安全可靠,因而被列人電力行業標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T 620一1997中:"330kV及500kV系統中不允許變壓器中性點不接地運行。”本規范擴展到750kV系統,并明確330kV~750kV系統變壓器中性點應直接接地或經低阻抗接地。

330kV系統中,當變壓器中性點不接地運行時,變壓器中性點的雷電全波沖擊耐壓和工頻1min耐壓分別為550kV和230kV。當中性點經接地電抗器接地時,中性點的絕緣水平分別降低至250kV和105kV,效益明顯。

220kV變壓器中性點不接地運行時,變壓器中性點的雷電全波沖擊耐壓和工頻1min耐壓分別為400kV和200kV。當中性點經接地電抗器接地時,變壓器中性點的絕緣水平分別降低至185kV和85kV,可見220kV變壓器中性點經接地電抗器接地時,在技術經濟方面更具優越性。

3.1.3第2款參考了試驗研究結果(沈宗揚、王雪松、解秀余等,《6~10kV電纜單相接地間歇性電弧電流下限的試驗研究》,《西北電力技術》,1991年4月第2期)。該項試驗是在1:1的模擬系統上進行的,用于試驗研究的三種三芯電纜是3 X 240mm2的10kV油紙絕緣電纜、3 X 70mm2的6kV全塑絕緣電纜和3X95mm2的6kV交聯聚乙烯絕緣電纜。研究結果表明這三種電纜的單相接地電流熄弧下限與絕緣型式密切相關:對全塑絕緣電纜單相接地電流不大于20A,對油紙絕緣電纜不大于15A,對交聯聚乙烯絕緣電纜不大于10A時電弧可以熄滅。為安全計最終給出統一的熄弧電流10A的闌值。

第3款考慮了更高發電機額定電壓和更大容量的現實情況。

3.1.4 6kV~35kV系統單相接地故障立即跳閘,電氣設備、電纜可采用較低的絕緣水平。配電網中除絕大多數電纜線路外還有少量架空線路且單相接地故障電容電流過大時也適用于本條。

3.1.6第1款自動跟蹤補償消弧裝置在我國已有多年的運行經驗,技術先進成熟故予以推薦。

第3款可將系統分區運行來限制故障殘余電流。

第6款中零序磁通經鐵芯閉路的YN,yn接線變壓器包括外鐵型變壓器和三臺單相變壓器組成的變壓器組。

    由于配電網發展的迅速,當投人較多新線路時,對于變電站內已安裝有一定容量的自動跟蹤補償消弧裝置的情況下,再行增容擴建往往有一定困難。我國北方某電力公司通過研究確立了配電網電容電流的集中與分散補償原則。在某些新建的較長配電線路上,安裝了與該線路電容電流相匹配的消弧變壓器(ZN , yn型變壓器和固定電感的消弧線圈)。平時既能向低壓用戶供電,系統出現接地故障時也可提供補償的感性電流。工程實施結果和運行情況表明,這比在變電站內再行增容具有一定的經濟效益,在技術上

也是科學合理的。

    此外,近年來配電網中出現了一種“中性點諧振與電阻聯合接地方式”。此接地方式具有諧振接地和電阻接地兩種功能。系統發生接地故障后一定時間內具有諧振接地系統的性質,對瞬時性故障的接地電弧可由消弧裝置熄滅;當故障持續一定時間,判定為永久接地故障時,通過專門裝置將中性點切換至電阻器,使系統轉換為電阻接地方式。實踐表明即使在架空配電線路故障點存在較高電阻條件下也可正確判斷故障線路。

3. 2電氣裝置絕緣上作用的電壓

3. 2. 3本條參考了《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T 620-1997,并對范圍II擴大至800kV。

4暫時過電壓、操作過電壓及限制

4. 1暫時過電壓及限制

4.1.2對范圍II同塔雙回輸電線路,預測系統工頻過電壓的條件依目前工程研究的實際情況納人。同塔雙回輸電線路同名或異名兩相接地故障發生概率較小,可根據工程實際情況確定是否考慮。

4.1.3第2款中對于條件不同的工程需做具體研究。線路斷路器的線路側的工頻過電壓雖然超過1.4yp. u.但對系統操作過電壓水平、電氣裝置絕緣水平沒有實質性影響,且能可觀地減少高壓并聯電抗器的容量時,適當地放寬對工頻過電壓的要求是經濟合理的。

4. 1. 4運行經驗表明,110kV及220kV變壓器不接地的中性點裝設的間隙,在運行中的誤動作時有發生。主要有下列兩種情況:

    系統以有效接地系統運行,因線路雷擊閃絡發生單相接地故障時間隙動作。在廣東、四川、湖南等地均有發生。廣東地區110kV線路雷擊閃絡發生單相接地故障,變電站間隙誤動,因電氣主接線條件其間隙回路中的繼電保護使主變壓器跳閘造成變電站停電。

系統以有效接地系統運行,同塔雙回線路遭受雷擊一回閃絡跳閘過程中,另一回線路末端變電站變壓器不接地的中性點裝設的間隙誤動。其間隙回路中的繼電保護使另一回線路跳閘,造成雙回路同時停電。

    綜合這些情況,并參考各地對此類問題的改進措施,補充了本規范本條第2款。

    雷電過電壓下保護變壓器中性點標準分級絕緣的要求見本規范第5.4.13條第8款。

4.1.6同步發電機帶容性負荷條件下,發電機電感參數周期性變化與系統電容參數配合不當時,會引起發電機自勵磁(參數諧振)過電壓。

4. 1. 7裝有并聯電抗器的線路處于非全相狀態時,由于健全相和斷開相的相間電容藕合,可在斷開相上引起非全相諧振過電壓。

4.1.8范圍II的系統中,當空載線路或其上接有空載變壓器時,由電源變壓器斷路器合閘、重合閘或由只帶有空載線路的變壓器低壓側合閘、帶電線路末端的空載變壓器合閘以及系統解列的情況下,由這些操作引起的過渡過程的激發使變壓器鐵芯磁飽和、電感做周期性變化,回路等值電感在2倍工頻下的電抗與2倍工頻下線路人口容抗接近相等時,會產生以2次諧波為主的高次諧波諧振過電壓。

4. 1. 10由單一電源側用斷路器操作中性點不接地的變壓器出現非全相時,變壓器的勵磁電感與對地電容產生鐵磁諧振,能產生2.0p.u.~3.0p.u.的諧振過電壓;有雙側電源的變壓器在非全相分合閘時,由于兩側電源的不同步在變壓器中性點上可出現接近于2.0p.u.的過電壓,產生鐵磁諧振,會出現更高的過電壓。

4. 1. 11當連接有中性點接地的電磁式電壓互感器的空載母線,因合閘充電或在運行時接地故障消除的激發,使電壓互感器過飽和產生鐵磁諧振過電壓。配電變壓器高壓繞組對地短路;輸電線路單相斷線且一端接地或不接地也可能產生諧振過電壓。

第2款第5項是根據多年運行經驗修訂的。《6~1150kV電網雷電和內過電壓保護手冊》PД153-34. 3-35. 125-99給出的防止諧振的6kV, 10kV和35kV電磁型電壓互感器的接線圖(圖2),該電壓互感器箱內裝有2臺互感器(三相和單相),它們有單獨的磁路。三相高壓繞組的中性點連接著單相互感器,用于測量零序電壓。其原理與在電壓互感器高壓繞組中性點接入單相電壓互感器一致。

 

4.1.12非諧振接地的較低電壓系統中轉移過電壓指零序電壓通過電容,例如變壓器繞組間或兩條架空線路間的電容藕合,由較高電壓系統傳遞到中性點不接地的較低電壓系統,或由較低電壓系統傳遞到較高電壓系統,或回路參數形成串聯諧振條件,產生的過電壓。可通過安裝電力電容器的措施增大對地電容。

4.2操作過電壓及限制

4.2.1第3款依目前工程研究的實際情況,補充了范圍II同塔雙回空載線路合閘、單相重合閘會產生操作過電壓預測條件。雙回同名相或異名相接地故障情況下的分相重合閘過電壓有可能高于單回單相接地故障后的單相重合閘過電壓,但出現的概率較低。

第4款補充了對750kV系統的1.8p.u.的要求。

第6款范圍工的線路合閘和重合閘過電壓一般不超過3.0p.u.,通常無須采取限制措施。

4.2.2依據口前工程研究的實際情況修訂。線路單相接地故障時在健全相上會出現單相接地故障過電壓,其大小和線路長度、故障點的位置有關。不會成為線路操作過電壓絕緣設計的控制因素。

    線路單相接地,故障相兩側線路斷路器分閘后,在故障線路健全相上會產生故障清除過電壓,其幅值較低,隨著接地故障相數的增加該過電壓幅值呈升高的趨勢,但兩相短路、兩相或三相接地故障出現概率小。

    帶電作業時,單相重合閘退出,單相接地引起三相分閘。單相接地故障,單相重合閘不成功也會引起三相分閘。單相接地三相分閘時,可能在故障線路的健全相或相鄰線路上產生較高的單相接地三相分閘過電壓。

4. 2. 3無故障甩負荷過電壓與線路長度、線路無功補償情況及線路潮流有關。

4. 2. 6對110kV及220kV系統,重擊穿概率極低的斷路器可防止開斷空載線路的過電壓超過3.0p. u.。對66kV及以下不接地系統或諧振接地系統,斷路器開斷空載線路發生重擊穿時的過電壓一般不超過3. 5 p. u.;當開斷前系統已有單相接地故障,使用一般斷路器操作時產生的過電壓會超過4.0p.u.。6kV~35kV的低電阻接地系統,開斷空載線路斷路器發生重擊穿時的過電壓會達到3.5 p.u.。

4.2.7 6kV~電容器組對地過電壓可能超過4.0p.u.。開斷前電源側有單相接地故障時,該過電壓將更高。當開斷發生兩相重擊穿時,電容器組極間過電壓可能超過為電容器組的額定電壓)。

4.2.8我國北方某電網一變電站曾連續5次發生用KYN-40.型愷裝型移開式交流金屬封閉開關柜內的ZN12-40.5型真空斷路器,開斷容量為10MV·A的電抗器時,真空斷路器滅弧室外部放電損壞導致跳閘的事故。

1988年9月中國電力科學研究院曾對某省一鐵合金廠用ZN-35型真空斷路器合、分電爐變壓器(35kV,6000kV·A)的過電壓進行過現場測試。此前,該廠僅在6月14日至6月30日先后發生了6次真空斷路器操作電爐變壓器時斷路器真空泡炸裂或斷路器電源側端子間閃絡放電事故。試驗表明,斷路器合閘時未出現過電壓。斷路器分閘時多數情況下出現截流,截流值有的超過100A。母線側無過電壓。過電壓出現在變壓器側。37次分閘操作共獲得了111個數據:相對地過電壓大于3. 0倍占5.5%,最大為3. 53倍(變壓器側三相對地安裝有無間隙MOA)。相間過電壓最大為5. 78倍。斷路器斷口過電壓最大為4. 5倍。

    上述情況表明真空斷路器在開斷電抗類負載時,有感性電流截流現象。當截流值足夠大且斷路器負載側對地電容值較小時,因截流儲藏于電感內的磁能引起較高幅值、較高頻率的相對地和相間操作過電壓。相對地過電壓與斷路器電源側的電源電壓還共同作用于斷路器滅弧室(斷口)兩端,引起斷路器相對相端子間或斷路器斷口閃絡放電。當此類放電電弧波及斷路器電源側端子時,還會造成其上部電源的跳閘。

1992年和1993年在天廣500kV輸變電工程系統調試中,中國電力科學研究院曾對3個500kV變電站變壓器35kV側的電抗器投、切過電壓進行過現場測試。操作用斷路器為SF6型。開斷35MV·A電抗器時,斷路器電流在零值附近開斷。2個變電站獲得的電抗器側相對地最大過電壓分別為1.82倍(因三相斷路器開斷時間不同期,中性點電壓11.1kV)和2.15倍(中性點電壓2.8kV)。現場試驗表明,35kV SF6型斷路器開斷電抗器截流小過電壓不高。

4.2.9以前R-C阻容吸收裝置中的電阻為線性電阻器,具有耗能高的缺點。根據目前此類產品的改進,對R-C阻容吸收裝置補充了能耗極低的要求。開斷高壓感應電動機時,因斷路器的截流、三相同時開斷和高頻重復重擊穿會產生過電壓,后兩種僅出現于真空斷路器開斷時。過電壓幅值與斷路器熄弧性能、電動機和回路元件參數有關。開斷空載電動機的過電壓不超過2.5 p.u.。開

斷啟動過程中的電動機時,截流過電壓和三相同時開斷過電壓可能超過4.0pu.,高頻重復重擊穿過電壓可能超過5.0p.u.。高壓感應電動機合閘的操作過電壓一般不超過2.0p.u.。

4.2.10 66kV及以下不接地系統發生單相間歇性電弧接地故障時,可產生一般不超過3.5p.u.的過電壓。具有限流電抗器、電動機負荷,且設備參數配合不利的6kV和10kV某些不接地系統,發生單相間歇性電弧接地故障時,可能產生危及設備相間或相對地緣的過電壓。對這種系統根據負荷性質和工程的重要程度,可進行必要的過電壓預測。

4.3 VFTO及限制

4.3.1依據目前工程研究的實際情況新增了本條。GIS和HGIS變電站中隔離開關開合管線,可產生VFTO 。VFTO的特點是波前時間很短(小于0.1μs);波前之后的振蕩頻率很高(大于1MHz);幅值也較高(最大值可達2.5 p.u.)。高幅值VFTO會損害GIS,HGIS、變壓器和電磁式電壓互感器絕緣,或損害二次設備或對二次電路產生電磁騷擾。

變壓器與GIS經過架空線路或電纜相連時,在變壓器上的VFTO幅值不高,波前時間也有所變緩。變壓器與GIS之間通過油氣套管相連時,在變壓器上的VFTO較嚴重,可損害變壓器匝間絕緣。

“隔離開關加裝阻尼電阻”的條件,參見本規范第6.4.3條第2款。

4.4限制操作過電壓用MOA的基本要求

4.4.1荷電率是MOA持續運行電壓與額定電壓之比。為滿足長期安全運行的需要,電氣裝置保護用MOA相對地持續運行電壓要高于系統最高相電壓的要求。正常運行時,變壓器、并聯電抗器中性點MOA上無電壓作用,對中性點MOA先確定其額定電壓,然后再依荷電率來確定其持續運行電壓。

4.4.2電氣裝置保護用MOA額定電壓UR計算式(4.4.2-1)和式(4.4.2-2),參考了《交流電力系統金屬氧化物避雷器使用導則》DI/T 804一2002。

確定MOA額定電壓參數時,強調了“應依據系統暫時過電壓的幅值、持續時間和MOA的工頻電壓耐受時間特性”。例如對于電壓范圍11的500kV輸變電工程,由于線路首端和末端的工頻過電壓不同,多為1.3p.u.和1.4p.u.,過去習慣這兩處MOV的額定電壓分別選擇為420kV和444kV。在我國晉東南一南陽一荊門特高壓試驗示范工程中,經研究和試驗已作出結論,認為線路末端的工頻過電壓(1.4p.u.)雖然會比首端略高,但其持續時間少于0.5 s,而MOA自身的工頻電壓耐受時間特性具有一定的裕度,因此線路首、末端均可按首端的工頻過電壓(1. 3p. u.)選擇其額定電壓(828kV)。這樣處理可在不降低設備可靠性的前提下,改善系統的過電壓保護。故本規范對電壓范圍II的輸變電工程也作出同樣規定,方案實施前宜再對MOA進行驗證性試驗以確保安全。

4.4.3對于電壓范圍II的輸變電工程,按本規范第4.4.2條的規定,經研究對線路首、末端均按首端的工頻過電壓(1. 3p. u.)選擇其額定電壓(0. 75Um) 。

5雷電過電壓及保護

5.1一般規定

對電線路和變電站的防雷設計,本規范強調從實際出發、因地制宜,通過計算分析和技術經濟比較,采用差異化的防雷保護措施。

5. 2避雷針和避雷線的保護范圍

原水利電力部《電力設備過電壓保護設計技術規程》SDJ 7-79編制組,曾對我國22省、市66個發電廠、變電站的692支避雷針進行過調查統計。在680站·年中至少觀察到雷擊避雷針55針·次。考慮原水利電力部和一機部“絕緣配合工作組”對西北、華東和東北約670站·年15500針·年避雷針的運行統計,只發現江西某變電站發生過1次繞擊。據此估計繞擊率約為0.15次/(100站·年),即每個變電站約67。年發生1次繞擊。由此可見。本規范沿用原相關標準確定避雷針和避雷線的保護范圍的做法是安全可行的。

5.3高壓架空輸電線路的雷電過電壓保護

5.3.1第1款強調線路防雷方案的制訂,一定要從實際情況出發,因地制宜。自動重合閘裝置是防止線路因雷擊跳閘造成永久停電的根本措施。

第4款桿塔上地線對邊導線的保護角,參考了《11okV~750kV架空輸電線路設計規范》GB 50545-2010。其中第5項參考了東部地區某些工程實際情況。

第6款有地線線路的耐雷水平,是按本規范附錄D推薦的架空線路雷電性能的分析計算方法獲得的。線路桿塔沖擊接地電阻7Ω。反擊耐雷水平的較高/較低值分別對應雷擊時刻工作電壓為峰值且與雷擊電流同/反極性的情況。

第8款第2項范圍II的輸電線路檔距中央導線與地線間的最小距離,參考了俄羅斯2003年第7版《電氣設備安裝規程》2003,雷擊檔距中央時由地線反擊至導線的耐雷水平要比第1項提高一些。

5.3.2第1款中按允許載流量計算導線截面的線路,還應校驗當導線為最高允許溫度時的交叉距離,操作過電壓要求的空氣間隙距離見本規范表6.2.4-1和表6.2.4-2.

5.3.3第2款第1項參考了《6~1150kV電網雷電和內過電壓保護手冊》PД153-34.3-35.125-99。第2項一第5項參考了目前工程研究的實際情況

5.3.4東北、華北、華東、華中和華南等電網中均發生過同塔雙回110kV和220kV線路雷擊時多相絕緣子閃絡,從而引起雙回線路同時閃絡跳閘的情況。采用在平衡絕緣的一回線路上適當增加絕緣以形成不平衡絕緣的措施,可以減少雷擊引起雙回線路同時閃絡跳閘的概率。這一情況已被廣東地區的運行經驗所證實。

廣東某地1999年6月在部分110kV同塔雙回線路上采取了不平衡絕緣方式,截至2006年底,經歷了500多個雷暴日,計281km·a。采用不平衡絕緣與平衡絕緣時,雷擊跳閘情況的比較見表1。平衡絕緣時同時跳閘次數約占跳閘總數的72%。而在不平衡絕緣條件下,同時跳閘降至7. 7%,效果顯著。不平衡絕緣的配置有7片/9片、8片/10片瓷絕緣子方式;也有合成絕緣子/合成絕緣子+兩片玻璃絕緣子方式。實際運行中,尚未發現由于增加絕緣子后導線對桿塔空氣間隙變化帶來的問題。

 

    華北電網公司的同塔雙回220kV隆木一線的一回線路上安裝了絕緣子并聯間隙,其149號塔因2011年7月11日15點28分44秒出現的雷擊造成1號線上相并聯間隙閃絡,引起單回線路跳閘。桿塔接地電阻10. 5Ω,雷電流超過100kA,經分析為一次雷擊塔頂造成的1相反擊。而未安裝絕緣子并聯間隙的同塔雙回陡溯1,2線路32號塔在同年7月23日1點3分23秒的雷擊中導致1號線下相和2號線中相絕緣子閃絡,引起雙回線路同時跳閘。桿塔接地電阻9. 4Ω,雷電流也超過了1000kA,經分析為一次雷擊塔頂造成的2相反擊。這一運行情況為本條第2款的規定提供了一定的佐證。

    福建電網公司同塔雙回220kV漳莊1號線、2號線的1號線上安裝并聯間隙后的運行特征有以下改變:線路雷擊跳閘率有一定增加,2010年漳莊工路共發生6次雷擊跳閘、2011年共發生3次雷擊跳閘;線路絕緣子及其附件得到有效保護,雷擊后絕緣子基本沒有燒傷痕跡;有效降低同塔雙回線路同跳的概率,漳莊2號線得到有效保護。

5. 3. 5根據多年運行經驗新增加本條。

    線路防雷用避雷器的采用是根據我國近年來的科研成果和運行經驗列人的條款。1980年美國AEP和GE公司開始開發線路防雷用MOA。75支138kV避雷器于1982年開始在桿塔接地電阻平均為100Ω(最大的194Ω,)的25個桿塔上試運行。取得了在這些桿塔上從未出現過雷擊閃絡的良好效果。

    在日本,1986年開發出帶串聯間隙的線路MOA。1988年275kV合成絕緣線路MOA也已在雙回線路上運行。為防止同桿雙回500kV線路的雙回路線同時雷擊閃絡,從1990年開始500kV線路MOA安裝在某雙回線路的一回線上運行。據統計,截止到1993年在66kV , 77kV , 275kV和500kV線路運行的線路MOA已達30000支,且均取得良好的效果。日本針對72. 5kV線路各種防雷措施效果做過對比分析。一般線路的雷擊閃絡率為100%,加強絕緣、安裝禍合地線和降低桿塔接地電阻可別將雷擊閃絡率降至62%,56%和45%而安裝線路MOA卻可從根本上消除線路雷擊閃絡故障。

   我國成功地應用線路避雷器的一個例子是江蘇省的220kV諫奉線。該線長江大跨越段跨越高塔2基、耐張塔2基,總長2.338km,跨越塔高106m。原設計為單回路,后改成雙回路后,頂端原兩根避雷線改為運行的相線,成為無避雷線的雙回路跨江段。1989年5月到1996年11月,作為雙回路跨江段的防雷措施,是在2基高塔頂上兩相導線與橫擔之間安裝日本日立公司的ZLA-X25C型MOA(具有0.5m串聯空氣間隙)。這段時間,所裝4支避雷器共動作6相次。線路未發生閃絡,開創了我國長江流域220kV線路無避雷線運行的先河。

    中國電力科學研究院對110kV , 220kV有避雷線線路應用線路避雷器的防雷效果進行過計算研究。研究表明,桿塔接地電阻50Ω時,220kV線路未安裝線路避雷器時反擊耐雷水平僅約32kA。安裝線路避雷器時,線路的反擊耐雷水平達350kA以上。110kV線路也有類似的結果。

    根據多年的工程實踐可以發現,位于山區、丘陵的線路其雷擊閃絡遠高于平原線路。這主要是一方面前者因地形地貌的關系使避雷線的屏蔽作用變壞,另一方面與土壤電阻率高、桿塔接地電阻不易達到較低值有關。為了充分利用有限的資金獲得較好的降低線路雷擊閃絡的效益,根據線路雷擊特點,建議線路避雷器優先安裝在桿塔。

    特別指出,目前大跨越高桿塔由于防雷保護的需要,絕緣子串較一般桿塔長出許多,致使本來較高的桿塔再增加高度。采用線路避雷器后可望大幅度減少絕緣子串長,收到既防止雷擊閃絡又降低桿塔高度從而減少線路投資的較好效果。

    線路避雷器在桿塔上的安裝方式:

    110kV,220kV單回線路為防止時有發生的3相絕緣子雷擊閃絡,宜在3相絕緣子串旁安裝;同塔雙回線路宜在一回路線路3相絕緣子串旁安裝,以防雷擊引起雙回線路同時跳閘。330kV~750kV單回線路可在兩邊相絕緣子串旁安裝,同塔雙線路宜在一回路線路比上相更易繞擊的中、下相絕緣子串旁安裝。

5.3.6采用絕緣子并聯間隙,也是根據我國近年來的科研成果和運行經驗列入條款的。

   日、德、法等國從20世紀60年代已開始研究在架空輸電線路上使用并聯間隙。日、英、法和德國分別研發了適用于66kV~1100kV的各級電壓等級絕緣子的并聯間隙,進行了相關試驗,并在各級線路上廣泛應用。CIGRE的第22委員會03工作組(絕緣子工作組)在1989年調查了18個國家100kV以上電壓等級絕緣子保護裝置的設計準則,其中采用絕緣子并聯間隙的國家有:奧地利、比利時、丹麥、芬蘭、法國、德國、意大利、日本、瑞士、英國和南斯拉夫。此外東南亞國家、韓國、印度以及中國香港地區和臺灣地區受日本和歐洲的影響,也在各電壓等級輸電線路上安裝有形狀各異的招弧角。

   21世紀初,中國電力科學研究院及多家網省公司開展了"110kV,22okV架空線路并聯間隙防雷保護研究”的工作,開始全面開展絕緣子并聯間隙的研究,研制相關產品,并獲得發明專利。所研制的35kV~220kV架空線路并聯間隙產品在我國部分輸電線路上已掛網運行,積累了寶貴的運行經驗。

    江蘇省電力公司于2005年7月至11月,在4回220kV線路和2回110kV線路上安裝了絕緣子串并聯間隙。2005年和2006年,在1回110kV輸電線路上了發生了1次雷擊閃絡跳閘重合成功,絕緣子良好,并聯間隙端部有閃絡痕跡。北京電力公司也自2005年底起在多條雷害嚴重的35kV線路上全線試用了絕緣子并聯間隙。經過4個雷雨季的運行,絕緣子并聯間隙運行情況良好。在間隙上發現放電點,間隙起到了保護絕緣子的作用,絕緣子損壞率有所下降。2007年起北京供電公司還在多條110kV輸電線路上安裝試用了絕緣子并聯間隙。截至2009年10月北京電力公司已安裝絕緣子并聯間隙的35kV線路達77條,110kV線路達9條。

5.4發電廠和變電站的雷電過電壓保護

5.4.1發電廠和變電站內生活輔助建筑物的防雷保護,按現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB 50057確定。

5.4.4發電廠和變電站有爆炸危險的建構筑物包括制氫站、露天氫氣貯罐、氫氣罐儲存室、易燃油泵房、露天易燃油貯罐、廠區內的架空易燃油管道、裝卸油臺和天然氣管道以及露天天然氣貯罐。

5.4.7第5款中“避雷針與主接地網的地下連接點至變壓器外殼接地線與主接地網的地下連接點之間,埋人地中的接地極的長度不得小于15m”的規定,主要是考慮雷擊避雷針形成的反擊雷電過電壓波沿接地極流動時有足夠的衰減,以防反擊電氣設備。對大壩與廠房緊鄰的水力發電廠,因條件特殊放寬了要求。

5.4.8對大壩與廠房緊鄰的水力發電廠,因條件特殊放寬了要求。在第5款中變電站接地電阻不應超過4Ω,該接地電阻不包括架構基礎的接地電阻。

5. 4. 12本條規定了范圍II發電廠和變電站高壓配電裝置的雷電侵人波過電壓保護的要求。

第1款,進線段線路的反擊和繞擊是發電廠和變電站內雷電侵人波的主要來源。由于超高壓線路桿塔高度較高和運行電壓幅值高,雷電繞擊侵入波過電壓更值得關注。

    第2款,由于范圍11發電廠和變電站防雷保護的重要性,采用仿真計算確定防雷保護方案是目前工程設計的常規手段。

    第3款,由于侵人變電站的雷電過電壓受較多隨機因素的影響,采用統計法得出的發電廠和變電站的雷電安全運行年,對于評價發電廠和變電站的防雷保護可靠性更為科學,同時又可與運行經驗相互印證。因此參考《6 ~1150kV電網雷電和內過電壓保護手冊》(PД153-34. 3-35. 125-99 ),本規范對范圍n發電廠和變電站的雷電安全運行年作出了相應規定。雷電安全運行年可按本規范附錄D中的D. 2變電站雷電性能的分析計算原則通過計算獲得。

5. 4. 13第4款是根據運行經驗新增的內容。

據不完全統計,2007年4月至7月,重慶、浙江、福建和遼寧四省市電力系統共發生9起線路遭雷擊引發敞開式變電站線路斷路器損壞的故障。概括有以下幾個特點:斷路器全部為瓷柱式SF6斷路器,跳閘時間短。故障過程先是線路斷路器跳閘后約經100ms左右、斷路器處于待重合的斷開狀態下,出現斷路器絕緣擊穿。斷路器故障時,變電站附近有雷電活動,當地雷電定位系統均有對地雷擊記錄。雖然雷電定位系統給出的雷擊時間與站內繼電保護時間存在誤差,但雷電定位系統結果的時序與繼電保護記錄的時序基本一致。變電站電氣主接線方式基本相同,采用雙母線帶旁路的主接線方式,線路斷路器的線路側未安裝避雷器。

    有研究表明,對地放電的雷云中存在多個電荷中心時,在某電荷中心完成對地放電后,可引起其他中心向第一個中心放電,因此雷云對地放電通常是多重的。每次放電相隔離時間約0.6ms到0.8 s(平均為65ms),放電的數目平均為2個到3個,最多記錄到42個。據國際大電網會議報告,多次雷擊持續時間在300ms及以上的概率約為0.3。當線路遭到雷擊絕緣閃絡后,線路兩端閃絡相的斷路器立即跳閘,約經700ms左右斷路器再重合。可見,恰在等待重合的時間內,當有后續雷擊出現就會有雷電侵人波到達斷開狀態的斷路器,由于電壓全反射,從而引起沒有保護的斷路器內絕緣或外絕緣擊穿。

    國際大電網會議第33.11工作組于1998年發表了“雷擊引起分閘斷路器閃絡”的事故調查報告。報告收到16個國家45個電力公司的答復。有17個電力公司曾經有雷擊引起分閘斷路器閃絡的問題,共報道了40次閃絡,電壓等級從72.5kV到765kV。調查結果顯示,閃絡的斷路器既有SF。斷路器,也有吹氣式斷路器以及少油式斷路器,絕大多數閃絡發生在戶外變電站。影響分閘斷路器雷擊閃絡的最重要的因素是過電壓保護的類型,在運行中未發生這類閃絡事故的電力公司,其架空線進線上都有有效的雷電過電壓保護,即使是雷電水平達每年50個雷暴日的地區也沒有雷擊閃絡的報道。然而,對于那些忽視防雷保護,雷電水平并未超過每年20個雷暴日的地區,卻發生了高達31次的雷擊閃絡。多數斷路器的閃絡發生在重合閘的待重合時間,這顯然是由于多重雷擊引起的。

    上述國內9起斷路器損壞故障,自然也是由于線路的重復雷擊引起的。防止此類故障的基本措施是在線路斷路器的線路側安裝避雷器。

    第7款為根據工程需要新增的內容。

    第8款,廣東省某市供電公司根據110kV/10kV主變壓器均采用性能良好的SF。斷路器的實際條件,于1999年制定了主變壓器中性點過電壓保護配置的規定:對低壓側無電源的變壓器取消中性點上與無間隙MOA并聯的棒間隙。共有46臺66kV電壓等級絕緣水平的中性點和1臺44kV電壓等級絕緣水平的中性點分別只采用HY1. 5W-73/175型和HY1C4-60/134型MOA保護,截至統計之日已運行5年,無異常情況。

    第11款也適用于一臺變壓器與兩臺電機相連的三繞組變壓器的低壓繞組有開路運行時。

    第12款第4項,配電站指所內僅有起開閉和分配電能作用的配電裝置,母線上無主變壓器。

5.5配電系統的雷電過電壓保護

5.5.5國內外的運行經驗表明,架空配電線路絕緣導線遭受雷電過電壓絕緣子閃絡時,相間電力電弧會使絕緣導線熔斷。據北京電力公司統計,1998年2436km絕緣導線線路發生雷擊斷線達14次。中國電力科學研究院會同北京電力公司開展了防止雷擊斷線措施的研究工作。先后開發出防弧金具和專用MOA等保護裝置。2005年北京、上海、天津、廣東、廣西和黑龍江等23個省市約100個配電系統先后共約30萬相安裝了防護措施,取得了良好的效果。目前這些措施已在電力系統推廣應用。

防護措施主要包括防弧金具、籍位絕緣子和有串聯間隙的MOA等。

6絕緣配合

6.1絕緣配合原則

6.1.1絕緣配合按系統中出現的各種電壓和保護裝置的特性來確定線路、變電站和電氣設備的絕緣水平。不同系統,因結構不同以及在不同的發展階段,可以有不同的絕緣水平。

6.1.3確定性法即慣用法。第3款補充了操作過電壓閃絡率要求。

6.1.4參考《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DI/T620-1997的第10.1.4條和《IEEE Guide for the Application of Insu-lation Coordination》IEEE Std 1313. 2TM-1999,雷電過電壓取避雷器雷電沖擊保護水平,進行絕緣配合。

6. 1. 5本條規定了用于操作和雷電過電壓絕緣配合的波形的要求。

第1款第2項,范圍II的操作沖擊電壓波頭長度,根據已有研究超高壓系統中操作過電壓的波頭長度要比250μs大得多。表2給出了.H亞歷山大羅夫等著、西安高壓電器研究所譯《高電壓外絕緣的電氣強度》(機械工業出版社,1977年3月)中列出的110kV~750kV系統中操作過電壓1次諧波的自振蕩頻率。按該自振蕩頻率推算其1/4周期時間,并視為等值操作過電壓波頭長度時,330kV系統為1250μs~2500μs;500kV系統為1667μs~3571μ;750kV系統為2500μs~5000μs。

 

  對500kV系統中線路合閘操作過電壓波頭長度的專門研究表明(李同生、劉益東,《500kV系統合閘過電壓波形統計研究》,中國電機工程學會高壓專業委員會學術年會論文集,1988年):500kV線路合閘過電壓波頭長度服從極大值分布也符合正態分布。在所研究的100種系統方式中95%以上的波頭長度大于2000μs。小于1000μs的概率極其稀少。

近期對青海330kV系統中線路合閘操作過電壓的一項研究表明,操作過電壓波頭長度大多達2500μs。而針對西北750kV系統中線路合閘操作過電壓的一項研究表明,操作過電壓波頭長度不小于2150μs。

綜合上述對范圍11的操作沖擊電壓波頭長度,本規范推薦“宜按工程條件預測的結果選取”而不采用25oμs。

6.1.7經與國內試驗研究結果的比較,本規范采用本規范附錄A推薦的外絕緣放電電壓的海拔校正的方法。

6.2架空輸電線路的絕緣配合

6.2.1第1款補充了適應各種現場污穢度等級下耐受持續運行電壓的要求。

6.2.2第2款,本規范中計算風偏后線路導線對桿塔空氣間隙的工頻50%放電壓ul.~的式(6.2.2-1)源自下式:

 

 

    上式考慮在線路基本風速的大風作用下,波及的線路長度約10km。這樣約有20基桿塔空氣間隙變小并有閃絡放電的可能。經推導,當20基桿塔空氣間隙之一的閃絡概率與單一間隙在n=3時一樣(0.00135)時,有n為3. 82,k1=1. 13.

    第3款,本規范中計算風偏后線路導線對桿塔空氣間隙的正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓ul.s.s的式(6.2.2-2)中的k3,對單回線路取1.1,參見以下的操作過電壓下受風偏影響的空氣間隙閃絡率的計算。

當已知的線路所在地區的風速頻率直方圖(圖3)時,線路在操作過電壓下受風偏作用下的單個空氣間隙的閃絡率可按下述方法計算:

 

 

    只采用式(3)計算所得結果將偏大。實際上此時閃絡率計算還應引人操作時產生的過電壓與風同時出現的概率。而該概率非常之小。現以線路設計采用的基本風速為30m/s, 50%基本風速為15m/s的地區為例,假定風可以在任一個10min中出現,并假定15m/s風速的重現期為1a。

對于每年有5次操作的超高壓線路來說,其1次操作出現于某一10min內恰遇14. 8m/s~15. 0 m/s風速區間的概率僅為5/(365X1X24X6)=1.1X10-4。計及風速14. 8m/s~15. 0 m/s區間的閃絡概率,ps(50-52)=2. 7 X 10-3,最終實際閃絡率為3X10-7。更大風速,因重現期長,過電壓與風幾乎不會同時出現。更小風速,雖然重現期短,但因間隙距離大也難于閃絡。即使考慮會有一定數量的桿塔并聯間隙,總閃絡率也很小。

    上述操作過電壓下受風偏影響的空氣間隙閃絡率的計算結果,完全被我國按相同原則設計超過十萬公里的330kV和500kV超高壓輸電線路多年來從發生過操作過電壓閃絡故障的運行經驗所支持。這意味著單回線路采用懸垂絕緣子時,作為邊相影響橫擔長度或中相影響塔窗窗口寬度的操作過電壓因素,總是比工作電壓的因素要小,即操作過電壓要求的間隙不會成為控制條件。

    與單回線路邊相導線不同,由于線路經常處于無風狀態,同塔雙回線路上、中相導線在無風時對上、中橫擔距離最短,作為偏嚴的考慮,無風時對橫擔空氣間隙的k3可取本規范第6.2.3條對于不受風偏影響的V型絕緣子串時計算空氣間隙采用的k3(1.27)。而在基本風速折算至導線高度處風速的0.5倍風速下導線對塔身或橫擔空氣間隙的統計配合系數應取1.1.

    第4款,750kV的系數0.8參考了國家電網公司企業標準《750kV架空送電線路設計暫行技術規定》Q/GDW102-2003。

6.2.3本條給出了輸電線路采用V型絕緣子串的規定。

   第1款,V型絕緣子串在具有線路設計基本風速折算到導線平均高度處風速的大風作用下也會有一定的風偏角,因此也應檢驗持續運行電壓下導線對桿塔空氣間隙的要求。

第2款,由于該種空氣間隙大多時間基本是固定的,操作過電壓要求的線路空氣間隙的50%放電電壓的計算見本規范附錄C的第C.2節和以下對于系數k3取1.27的說明。

假定某750kV輸電線路400km,沿線有最大統計操作過電壓作用的長度80km(20%),并聯桿塔數為160,中相V型串空氣間隙在操作過電壓下的閃絡率的計算過結果示于表3。單個間隙1次操作下的閃絡概率為1.87 X 10-5,全線在1次操作下的操作過電壓閃絡率為0.003次。當線路每年操作8次時,線路操作過電壓閃絡率為0.024次/a。由表3可見,統計配合系數應取1.27,空氣間隙50%放電電壓為1493kV/1410kV。相應的空氣間隙可選為4.8m/4.1m。

 

第3款,雷電過電壓間隙不另作要求。

6.2.4本規范中表6.2.4-1補充了海拔高度為2000m和3000m時的要求。

    表6. 2. 4-2中330kV, 500kV和750kV線路較低統計操作過電壓下的空氣間隙要求,參考了以前330kV, 500kV和近年來750kV線路仿真尺寸的桿塔空氣間隙的放電試驗研究結果。作為參考,在表4中給出了電壓范圍11操作過電壓要求的線路桿塔塔窗中V型緣子串和導線對桿塔塔體空氣間隙距離。本規范提出的超高壓線路操作過電壓下的空氣間隙距離與美國能源部的《超高壓特高壓架空輸電線路電氣與機械設計規范》1980DOE/RA 12133-10的推薦值(表4中的美國數據)大體相當。

 

    本規范提倡按超高壓系統實際條件預測操作過電壓,并進行差異化的超高壓輸電線路外絕緣設計。

    無風時同塔雙回線路的上中導線對相應橫擔的空氣間隙,對雷電過電壓的閃絡率有一定影響。較小比較大間隙時500kV~750kV線路雷電繞擊跳閘率約增加10%。當線路處于強雷區時,宜綜合考慮選擇適當的雷電過電壓的空氣間隙距離。

    在進行絕緣配合時,考慮桿塔尺寸誤差、橫擔變形和拉線施工誤差的不利因素,空氣間隙應留有一定裕度。

6.2.5緊湊型架空輸電線路相對地的空氣間隙參考了電力行業標準《220kV~500kV緊湊型架空輸電線路設計技術規定》DL/T5217一2013。

6. 3變電站絕緣子串及空氣間隙的絕緣配合

6. 3. 1本條規定了變電站絕緣子串的絕緣配合的要求。

    第2款,操作過電壓為避雷器操作沖擊保護水平。而變電站絕緣子串操作過電壓配合系數取1. 27的原因,與本規范第6.2.2條第2款的條文說明一致,但對操作過電壓作用的變電站絕緣子串的數量取150,變電站絕緣子串操作放電電壓的變異系數取6%。

    第3款,避雷器雷電沖擊保護水平,對750kV , 500kV取標稱雷電流20kA、對330kV取標稱雷電流10kA和對220kV及以下取標稱雷電流5kA下的額定殘壓值。

6.3.2本條規定了變電站導線對構架受風偏影響的空氣間隙的要求。

    第1款,受風偏影響的導線對構架的空氣間隙要符合持續運行電壓的要求。

第2款,參考《絕緣配合第2部分:應用導則》IEC 60071-2:1996。新增了不受風偏影響的導線對構架的空氣間隙要符合對地最大工頻過電壓的要求。變電站導線對構架無風偏空氣間隙的工頻過電壓配合系數k}取1. 15的原因,與本規范第6.2.2條第2款條文說明一致,但對工頻過電壓作用的變電站空氣間隙的數量取150,變電站相對地空氣間隙工頻放電電壓的變異系數取3%。   

第3款,變電站相對地空氣間隙操作過電壓配合系數取1. 27的原因,與本規范第6.2.2條第2款的條文說明一致,但對操作過電壓作用的變電站相對地空氣間隙的數量取150,變電站相對地空氣間隙操作放電電壓的變異系數取6%。

6. 3. 3本條規定了變電站相間空氣間隙的要求。

    第1款,相間空氣間隙的工頻放電電壓要求,參考《絕緣配合第2部分:應用導則》IEC 60071一2:1996。變電站相間空氣間隙工頻過電壓配合系數取1. 15的原因,與本規范第6. 2. 2條第2款條文說明一致,但對相間最大工頻過電壓作用的變電站相間空氣間隙的數量取150,變電站相間空氣間隙工頻放電電壓的變異系數取3%。

第2款,對變電站相間操作過電壓作用的變電站相間空氣間隙的數量取150,相間空氣間隙相間操作放電電壓的變異系數σs. P. P取3. 5 %。于是變電站相間空氣間隙的50%操作沖擊電壓波放電電壓u s. s. p.應按下式計算:

us.s.p.p.=1 .7Us.p/(1一nσs.p.p)=k10Us.p (5)

式中:n—變異系數的倍數

    單一間隙時,n為3;經推導,15。個相間空氣間隙時n為4. 29,則k10為2. 0。

  (5)表6.3.4-3中750kV的間隙數據參考了國家電網公司企業標準《750kV變電所暫行技術規定(電氣部分)》Q/GWD 101-2003。

6.4變電站電氣設備的絕緣配合

6.4.3第2款,GIS要考慮VFTO對絕緣的影響,目前認為GIS絕緣耐受VFTO的能力與其耐受雷電沖擊的能力相當。因此,在GIS絕緣與VFTO配合時,按其雷電沖擊絕緣水平考慮。相應要求的計算式參考了《100okV特高壓交流輸變電工程過電壓和絕緣配合》GB/Z 24842-2009。

第3款參考了《緣配合第2部分:使用導則》GB/T 311.2-2013,設備外絕緣相對地操作沖擊耐壓配合系數取1.05。

6.4.5按電氣設備絕緣配合公式計算得到的電氣設備耐壓值,通常并非為標準額定值,基于標準化要求提出本條。《絕緣配合第1部分:定義、原則和規則》GB 311.1-2012中給出的電氣設備額定耐受電壓系列值如下:

    額定短時工頻耐受電壓有效值的標準值為:10kV, 20kV,28kV、38kV、42kV、50kV、70kV、85kV、95kV、115kV、140kV、185kV、230kV、275kV、325kV、360kV、395kV、460kV、510kV、

570kV、630kV、680kV、710kV、740kV、79okV、830kV、900kV、

960kV。

    額定沖擊耐受電壓峰值的標準值為:20kV, 40kV, 60kV,75kV、95kV、125kV、145kV、170kV、200kV、250kV、325kV、380kV、450kV、550kV、 650kV、750kV、850kV、950kV、1050kV、1175kV、1300kV、1425kV、1550kV、1675kV、1800kV、1950kV、2100kV、2250kV、2400kV。

6.4.6電氣設備隨其所在系統接地方式的不同、暫時過電壓的差別及保護用MOA型式、特性的差異,可有不同的額定耐受電壓要求。

附錄A外絕緣放電電壓的海拔校正

    本節參考了《絕緣配合第1部分:定義、原則和規則》GB311.1一2012。

標準氣象條件是:

海拔高度0m的氣壓:101.325kPa;溫度:20℃;絕對濕度:11g/m3。1mmHg為133.322Pa,760mmHg為101.325kPa。

附錄C操作過電壓下線路絕緣閃絡率的計算方法

C.1按線路操作過電壓預測幅值分布進行計算

C.1.1該方法可將線路各點預測的過電壓的概率分布和相應的絕緣閃絡概率作為隨機變量。通常空氣絕緣在負極性操作沖擊下的放電電壓明顯高于正極性下的放電電壓,可以忽略負極性下的閃絡率,在式C. 1. 1-2中,對過電壓概率密度和絕緣的閃絡率求積分后除以2。

C. 1. 3單回線路絕緣子串為I串時,在風的作用下只有兩相導線向桿塔靠近,第三相遠離桿塔。

C. 2簡化統計法

C.2.3式C.2.3中的1/2為忽略負極性操作過電壓的閃絡。式C.2.3括號內為正態概率積分函數,可由數表查出。

附錄D架空線路和變電站雷電性能的分析計算方法

D. 1架空線路雷電性能的分析

D.1.1本條規定了雷電流幅值的概率計算要求。

    第2款,雷電主放電之后,通常間隔一段時間會有沿同一雷電通道的重復放電,稱為多重雷擊。多重雷擊輸電線路的第二次及后續雷擊雷電流幅值概率分布,來源于《 Cuide for Improving theLightning Performance of Transmission Lines》IEEE Std.1243。

D.1.2線路落雷次數指每100km線路每年遭受雷擊的次數。地閃密度與線路落雷次數計算式來源于《Guide for Improving theLightning Performance of Transmission Lines》IEEE Std. 1243。

D. 1. 4雷電通道等值波阻抗來源于《6 ~1150kV電網雷電和內過電壓保護手冊》PД153-34. 3-35. 125-99。

D.1.5線路運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明,雷電繞擊導線的概率和地線與導線的布置、保護角、桿塔高度以及線路經過地區的地形、地貌、地質條件有關。目前我國用于輸電線路雷電繞擊導線性能的評估方法,主要有電氣幾何模型法(EGM)和先導發展模型法(LPM)。本規范采用EGM方法。EGM的基本原理為:由雷云向地面發展的先導放電通道頭部到達距被擊物體臨界擊穿距離(簡稱擊距)的位置以前,擊中點是不確定的。對某個物體先達到相應擊距時,向該物體放電。

D.1.6第2款中感應電壓的計算式D. 1. 6-1來源于《1000kV特高壓交流輸變電工程過電壓和絕緣配合》GB/Z 24842一2009。

D.1.7雷擊事故率通常不會高于雷擊跳閘率的85%。

    以下給出了由應用本規范推薦的雷電性能的計算原則編制的計算程序獲得的架空輸電線路雷電性能計算結果。

    表5為具有一般高度、平均年雷暴日為40d地區的110kV~750kV線路(典型直線桿塔)的反擊耐雷水平和雷電反擊跳閘率。

反擊耐雷水平,按本規范附錄D. 1推薦的方法和參數,利用按行波法編制的計算程序獲得。該程序考慮沖擊電暈對藕合系數的影響,線路絕緣采用先導放電模型。反擊耐雷水平有3個數值分別對應:雷擊時刻工作電壓為峰值且與雷擊電流同極性、工作電壓為峰值且與雷擊電流反極性和最后一個耐雷水平。它是由雷擊時工作電壓為隨機條件下得到的雷電反擊跳閘率推算出的等值耐雷水平。表5中“同極性”或“反極性”分別指工作電壓峰值且與雷擊電流同極性或反極性,“隨機”指雷擊時工作電壓是隨機的,反擊跳閘率較大或較小值分別對桿塔沖擊接地電阻為7Ω和15Ω,擊桿率均取1/6。

 

表6為具有一般高度、平均年雷暴日為40d地區的110kV~750kV線路(典型直線桿塔)的雷電繞擊跳閘率。計算結果是由按本規范附錄D. 2推薦的電氣幾何方法和參數編制的計算程序獲得的。計算中同塔雙回線路考慮了雷電側面繞擊的情況,表6數據中分子、分母分別對應較大間隙和較小間隙。

 

表5和表6計算采用的110kV~750kV架空線路的塔型、塔高、導線、地線和絕緣配置列于表7中。平原和山區的桿塔沖擊接地電阻分別為7Ω和15Ω,對應的工頻接地電阻分別約為10Ω和20Ω。

 

 

附錄E電氣設備承受一定幅值和時間暫時過電壓的要求

附錄E中的表E. 0. 1-1的數據來源于《6~1150kV電網雷電和內過電壓保護手冊》PД153-34. 3-35. 125-99。

附錄F超高壓架空線路和變電站空氣間隙的放電電壓數據

F. 0. 1本附錄的數據均由仿真型塔或構架試驗獲得,并換算至標準氣象條件。除330kV電壓等級及特別說明外,用于試驗的操作沖擊電壓波形為正極性250/2500μs。除特別說明外,用于試驗的雷電沖擊電壓波形為正極性1. 2/50 μs。除特別注明外,試驗均是在戶外進行的。

F. 0. 2本條系參考西安交通大學、清華大學合編的《 高電壓絕緣》(電力工業出版社,1980年12月)。

F. 0. 3本條系參考國網電力科學研究院編寫的《湖北省超高壓500kV輸變電絕緣配置關鍵技術研究》( 2010年12月)。表F. 0. 3-3中變電站門型構架模型為由兩根直徑ф426mm的半圓柱體組成的人字柱,橫梁寬1. 8m,長13 m~18 m,對地高度為16.5m。σj/U50%為4. 5%~6%。

F.0.4除第3款外,其余數據均來源于《國家電網公司750kV輸變電示范工程建設總結科研分冊》(中國電力出版社,2006年6月)。

第3款系參考陳勇、孟剛、謝梁、萬啟發、谷定燮編寫的《750kV同雙回輸電線路空氣間隙放電特性研究》《高電壓技術》,2008年10月)。

    空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓間隙系數K,可用于以下式計算各種形狀空氣間隙在操作沖擊電壓下的50%放電電壓:

U50%=500Kd0.6(6)

式中:U50%—空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓(kV) ;

        d—空氣間隙距離(m).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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