SD 177-1986 3~500 kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则.pdf
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1、SD 177-86 自88金中华人民共和国水利电力部关于颁发(3,._,500kV交流电力系统氧化物避雷器技术条件和(3,._,500kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则的通知(86)水电技字第55号现颁发(3 500 kV交流电力系统金属氧化物避雷器技术条件(SD 176-86)和(3500kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则(SD 177-8肘,自1986年12月1日起施行。该技术条件和使用导则).系参照国际电工委员会ClEC)有关标准文件并按我国目前金属氧化物避雷器制造和电网情况所制订-是选用和鉴定国产避雷器的技术依据,也是选甩进口避雷器的参照文件。施行中的问题和意见,请告北京清
2、河电力科学研究院高压所水利电力部避雷器标准化技术委员会秘书处。1986年8月25日 1 引言中华人民共和国水利电力部部标准3500 kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则SD 177-86 金属氧化物避雷器是用以保护电气设备免受各种过电压危害的保护设备。与过去常规使用的普通和磁吹阀式避雷器(电阻片的主要原料为碳化硅)相比,由于以金属氧化物为主要原料的电阻片具有优异的非线性伏安特性,可以不需要串联间隙。因此,保护特性仅有冲击电流通过时的残压,没有因间隙击穿特性变化所造成的复杂影响。这种电阻片因冲击电流波头时间减小而导致残压增加的特性,也比碳化硅阀片平稳,陡波响应特性很好。金属氧化物避雷器没有工
3、频续流,因而也没有灭弧问题。它的电阻片单位体积吸收能量大,还可以并联使用,使能量吸收能力成倍提高,在保护超高压长距离输电系统和大容量的电容器组时特别有利。另一方面,由于金属氧化物避雷器没有串联间隙,电阻片不仅要承受雷电过电压和操作过电压,还要耐受正常的持续中日电压和暂时过电压,因而存在着在这些电压作用下的老化、寿命和热稳定问题。此外,在某些情况下,如避雷器和邻近物体间的杂散电容,以及污秽等因素引起电压沿避雷椿分布不均匀时,将造成避雷器的局部过热。因此,在使用中考虑的问题与常规的以碳化硅为主要原料的避雷错有所不同,需要加以注意。本使用导则是配合部标准SD176-86(3500 kV交流电力系统金
4、属氧化物避雷器技术条件以以下简称技术条件)而制定的,针对金属氧化物避雷器的特点,阐述使用中应考虑的问题.应该指出,目前这类避雷器主要用于110kV及以主中性点有效接地系统。对于663kV中性点非有效接地系统,由于运行条件、性能、价格等问题,-般只用于有特殊保护要求的场合。因此,本导则主要针对110kV 及以上中性点有效接地系统的使用问题,而对363kV中性点非有效接地系统中的使用问题,主要在导则第4章中阐述。2 选用避雷器的一般程序本导则考虑的是安装在导线与接地部分之间的相对地避雷器,其选用的一般程序如下z2.1 根据系统最高工作电压确定避雷器的持续运行电压。2.2 估算避雷器安装点的暂时过电
5、压幅值和持续时间。2.3 估算通过避雷器的雷电过电压放电电流的最大幅值。2.4 估算通过避雷器的操作过电压放电电流和能量。2.5 选择避雷器的额定电压、标称放电电流等级。2.6 确定所选择避雷器的保护水平。2. 7 根据避雷器与被保护物的距离和其他影响因素,汁算用避雷器保护时在被保护设备上出现的过电压值。2.8 校核被保护设备的雷电过电压、操作过电压耐受强度是否高于被保护设备上出现的过电压值。必须考虑设备外绝缘的空气绝缘强度与海拔高度的关系,以及内绝缘强度随运行时间而降低的因素。中华人民共和囡水利电力部1986- 08 -25批准1986-12-01实施689 3避霄黯主要参戴的选定3- 1
6、持续运行电压SD 177-86 由于金属氧化物避雷器没有串联间隙,正常工频相电压要长期作用在金属氧化物电阻片上.为了保证一定的使用寿命。长期作用在避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压,选择避雷器时必须注意这个参数。在实际应用中,加在避雷器两端的最大电压为系统最高工作电压Um的1/,/,所以,选择金属氧化物避雷器时必须使它的持续运行电压大于或等于Um/,/。电力系统的额定电压、最高工作电压和最高工作相电压见表1。表1电力系统的额定电压、最高工作电压和最高工作相电压系统穰定系统最高矗统最高系统额定系统最高系统最高电压工作电压工作相电压电压工作电压工作相电压kV(有效值)Um,kV(有效值
7、1U.!3,kV(有效值kV(有效值Um ,kV(有效值)Um!3,kV(有效值)3 3. 5 2.0 110 126 73 6 6. 9 4.0 220 252 146 10 11. 5 6. 6 330 363 210 35 40.5 23. 4 500 550 318 63 72. 5 42 3.2 暂时过电压暂时过电压是由于长线电容效应、突然甩负荷、单相接地以及其他故障引起的系统电压的暂时升高,其持续时间约为零点儿秒或几秒,并有振荡的暂态过程。这种过电压作用于避雷器时使电流和能量损挺增大,温度升高。当金属氧化物电阻片产生的热量与瓷套散发的热量之间失去平衡时,将导致热崩溃。因此,避雷器必
8、须具备耐受这种暂时过电压的能力,这是选择避雷器额定电压的一个主要因素。单相接地时会引起健全相电压的升高。对于一般中性点有效接地系统中的变电所,着零序电抗与正序电抗之比(Xo/X,)在0与十3之间,而零序电阻与正序电抗之比(Ro/X,)在0与+1之间,则避霄器安装点的接地故障系数不超过1.4。因此,对110kV、220kV中性点有效接地系统,为了简化选择程序,其暂时过电压一般采用1.4倍系统最高工作相电压。对330kV及500kV系统,虽然接地故障系数一般较低,但同时考虑突然甩负荷及长线电容效应等因素,500kV系统中变电所线路断路器母线和线路侧的暂时过电压一般分别不超过1.3和1.4倍最大相电
9、压。对无间隙的金属氧化物避雷器,不仅要考虑安装点暂时过电压的幅值,而且要考虑暂时过电压的持续时间,并结合避雷器的初始能量来选择其额定电压。因为暂时过电压也可能是由雷击或操作过电压引起系统故障而产生。因此,避雷器在承受暂时过电压前会吸收一定的操作过电压或雷电过电压能量,主要是操作过电压能量。这部分初始能量会引起金属氧化物电阻片温度升高,因而影响避雷器暂时过电压耐受能力。避雷器耐受暂时过电压的允许时间是加在避雷器上暂时过电压值和初始过电压能量的函数。对于具体的初始能量,6.5. 5款中规定为动作负载试验所产生的能量,紧接着加上预定的暂时过电压幅值,作出工频耐受伏秒特性曲线。国外有的厂家提供的工频耐
10、受伏秒特性曲线。其迭加的初始操作过电压能量与两次长持续时间放电所产生的能量大体相同。制造厂应提供避雷器的工频耐受伏秒特性曲线,供用户在选用避雷器时使用。表3和技术条件表13日l出了可供选择的金属氧化物避雷器额定电压,按上述要求在保证避雷器应有寿命的条件下,选择较低一级额定电压将取得更大的保护裕度。但如与避雷器的工频耐受伏秒停住曲线(6.5. 5款),即避雷器耐受暂时过电压的能力相比较,超过了避雷稽的耐受能力,则幡690 选择额定电压较高一级的避雷器。3.3 雷电过电压放电电流幅值SD 177-86 通过避雷器的雷电过电压放电电流幅值,主要决定于连接到变电所的输电线路、变电所对直击雷的防护和系统
11、电压等级以及输电线路的绝缘水平等。我国110kV及以上等级的线路均全线架设避雷线,保护角也比较小。一般认为,通过避雷器的雷电流幅值,110kV及220kV系统不大于5kA , 330 kV系统不大于10kA , 500 kV系统,在变电所装有两组及以上同等的避雷器时,每组避雷梯一般不大子10 kA,只有一组避雷器时不大于20kAo避雷器标称放电电流等级c6.5. 3款还规定进行大冲击电流动作负载试验,使用的冲击电流波形为4/10阳,幅值为65kA、40kA及20kA。3.4 操作过电压放电电流能量电力系统中操作过电压的产生与运行方式的变换特性有关,情况比较复杂.一般可以分为如下儿种情况2a.
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