GB T 311.7-1988 高压输变电设备的绝缘配合使用导侧.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使用导则Application gulde for nsulation co- ordination of high voltage transmission and transformation equi pment 1 范围及引用的现行标准1. 1 范围UDC 821.318.9 :阳1.311GB 31 1. 7 88 本导则是执行GB31 1. 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、纯掷地确定交流输变电设备电气强度、j在挣过电压保护装嚣如避雷器、放咆间隙等及过电压限制措施等问榻的指导原则

2、，而不是要给出有关她缎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布例外的特性时，需婪进行专门的研究，自立本与李则主要13、廊的是一些基本情况。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GB311.1相时应，本导则按额定电庄分下列两个范围论述。8. 3 - 220k V; b. 330 -500k V 0 1. 2 引用标准GB 31 1. 1 高压输变电设备的绝缘配合GB 31 1. 2 高电压凶险技术第一部分般试验条件和要求GB 31 1. 3 高电压试验技术第二部分试验程序GB 31 1. 4 高电压试验技

3、术第三部分测量装置GB 4876 交流高压断路器的钱路充电电流汗合试峨交流系统用眼化碰阀式越雷器GB 5582 高压电力设备外绝缘污秽等级2 运行中的作用电压2. 1 作用电阻挠型i是备在运行巾可能受到下述各类电压的作用za. 正常运行条件下的工颇电压;b. 朝时过电!主(包描工颇电压升高); c. 操作过d. 击电i立$，庄。在GB31 1. tri1主安接电压政形将过电压分类，因为电压搜形决定了对设备绝缘和保护装置的影响。树时过电压是指其，顿率为工顿戒某i街波颇率，日a在具拌饿时间泪围内尤衰减戒衰减慢的过阔家标准周198806-20，批准1989-01 01实施GB 31 1. 7- 88

4、 压。操作过电压，雷电过电压通常分别由操作或故障及雷电放电所i31起，望未必总是如此。例如，当变压器一倒有雷电波作用时，经绕经间藕合的电感住传递过电压，会有接近于操作过电压的长技前F而当单梧接地时，依靠相阔的电、磁藕合，可在正常柜上产生接近于雷电过电压的短技前。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，故在本导剧中的所谓U操作野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庄。当过电压用标中p.U. )表示时，其基准值是设备最高电压的汗。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闰F素的金属氧化物避富器长期运行佳能

5、的要求取决于这一电崖，避雷器动作后，其瞬时值对作用予设备上的过电压亦有影响。工颜电压的作用随电压等级的提高愈益重要。正常运行条件下，工频电压会有某垫披动，且系统中各点的工频电压并不完全梧等，但不会超过设备最高电压。故在本导则中把工颜电压看作是常数旦等于设备最高电压。2.3誓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z8. 在避雪器安装点的暂时过电茸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氓，也可能决定设备内、外绝缘付日污秽表面的设计，危及设备的安全运行。C.

6、通常，如暂时过电军的蝠值较大，操作过电迁的幅值也较大。为跟能操作和雷电过电压，以降器设备的绝缘水平，有时需对暂时过电压进行&棋。暂时过电压的起因主要是=8. 接地故障zb. 负载突变zC. 谐振。2.3.1 接培故撞引起的暂时过电压国单相接地故撞出现的攘率最大，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梧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Do2.3.2 负载突变引起的暂时过电ff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.电费、特性电站的短路容量、发电机的调速及语压装置的

7、特性有关。在长线末端突然失去全部负载时，由于短时间内发电凯的转速增主日军口费兰梯长线电容效应等，这种电压升高可能特别严重。会影喃到设备的安全运行。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、也可能是非线姓的。这里非线性语撮是指铁磁谐振。仅当系统中有故撞或非全梧操作，豆参数又匹配时线性i皆摄才有可能发生。苦u如:在架空线、电缆的系统内，单相接地后，由故障点望人，系统的零序电抗儿，正序电筑Xlt满足足+2X1 = 0，非全相操作时，由开关黯口望人，系统的霎序电抗鸟，正序电抗X1;满足足+2X;=o(单相合i用或2Xo+ X1 = 0

8、(单梧开断时。非线性i吉撮肘，其语撮频率可能是电摞频率基频谐振、或其分数分次i皆波谐振、或其定GB 3门.7-88 的倍数(偶次或奇次i皆搜i雪振。在有大电容元件如串联补贯电容器、电缆等)和具有非线;生磁化特性的电惑元件(如变压器等)的囡路内，由于操作或负载突变，可能激发起不再类型的非线性谐振过电压，其持续时间与激发的起国、回路本身的特性有关，或者是稳定的，或钗持续一定时间。此类过电压出现的靖况较为繁杂，在本导到中只能扼要说明一些最典型的例子。2.3.3.1 基频铁碰谱撮倒如，在才在寄放接地系统中，当空载母线合嗣或单相接地，且由于各相电磁式电ffi豆感器的饱和程度不同，可能产生基频铁磁谐振。又

9、如，带有空载或轻载变压器的线路中，非全相操作或撞开线，影或电容与非线性电惑的串联电路，且该国路恙扭扰为容性时，过电压将较高。基额较磁谐振过电连通常为铁芯饱和所眼割。2.3.3.2 分次谱法谐振在串联补赏电容器和并联电抗器的串联西路和电磁式电压互感器与母线对埠电容的并联E路内，.如作用电崖，因路参数电容值、含铁芯电惑线圈线性部分的电感值、电盟值、馆和后的磁链一电流特性满足一定条件时，可因操作而激发起分次语波谐振过电崖一殷为112次语技。2.3.3.3 高次靖远谱振由变压器供电的轻负载线路，如果自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摄频率倍与变压器激磁电流的某一语波额率相等时

10、，会出现奇次谐援浩振过电ffi。由于电惑的属黯桂变化，在一定条件下可能激发起基巍、偶次i壁挂诺撮。含铁芯电感线噩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挂出现，这将使激磁电流内有偶、奇次浩波，主日;要外的系统之线性部分的自摄颇率恰与激磁电流的某一谐波频率相等时，会出现偶次、奇次i皆搜i曹摄过电迁。为避免道握过电ffi出魂，应进行专门的研究，力医避免可能引起谐振的操作或破坏可能发生谐摄的条件。2.4操作过电压如前述，所谓操律过电压的特点是z波头部分等僵频率镖，不对称，也不是重复的，通常只有一个极性的一个峰值及其技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频电压时

11、梧同。操作过电臣的起因通常是za. 线路合!属与重合!明zb. 故障与语除故撞zC. 开黯容性电流租开断较小或中等的感性电流zd. 负载突变。注g异步运行时的解到过电军有时辐值较高z操作过电军与电网结构、设备特性，特别是开关设备的特性有关。由于许多踵机因素的影瞬，其波形参数、幅值都是髓机的其结果不能预先确知)变数，坦白大量的计算、模拟试验或在系统中实测可以给出它们位子一定起匮内的概率。限制操作过电莲的措施很多，以在为例，就高装并联电抗器，断路器中装合|阔电阻，装避雪器以及重合前释放线路残余电荷筝。究竟采用何种跟崖措施，需进行全面的技术，经济比较。对限压措施的具体要求，应由专门的计算来确定。2.

12、4.1 线路合阐和重合隔产生的操作过电军线路合i润和重合嗣(单梧或三相肘，由于设备、线路对地等值电容上的初始电压与操作?Ji引起的过渡过程结束后的强制电压可能禾相等，将在强制电压上叠加一个幅谊为强能与如始电压之差，且有一定衰减的瞬态电压，从高产生操f乍过电压。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式。2.毒.2故障和切赣故障产生的操作过电压GB 311. 7- 88 发生故篝或切除故障时，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，还将西i自摄高产生较高的过电压见2.3.3)02.4.3 开酶容性电荒和开断较

13、小革中等惑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。开断数锺不大的惑性电流肘，如开关的去游寓能力较强，会使电流在过零之前被截断，黯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za. 开断电容器握和空载电缆sb. 开新电动机的启动电流zC. 开新并在电抗器、空袭变压器的崩磕电流￥d. 可能导致截挠的电弧萨及其变压器的操作和运行;e. 用高压限流嬉断器开酝电流。2.4.4 负载突变产生的撞件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技前为微秒级、技长为数十

14、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富直击于导线z雷击于塔顶或避富线后反击于导线$或雷击于线路及其附近的地面(包括塔顶)，由于电、磁场的激烈变花产生感应过电压。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援。2.6 确定预期过电压水平的原则在3-220kV电压范围内的设备绝缘水平主要由雷电过电压决定，但有时也妻信计操fF过电压的影响。当设备绝缘较弱或操作颜繁、且操作电器又不够完善如重击穿率不够保时，设备在操作、道振过电压下也可能有较高的事故率。在确定330-500k V电压范围内的设备绝绿水平时，操律过电压的影响已较为突出，因而要求对新考虑的系统中的每种显

15、著的过电ffi进行挡算，自时规定以更有代表辑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黯设备上的雷电过电压路主妻取决于揭式避雷器的保护水平外，还受到F述系统构成和变电所布置有关因素的影响ta. 线路的绝缘结构，它的放电电压决定了行授的幅值，而后者又决定了避雷器的保护东乎。立进线段的长度，当它较大时，可利产导线的技距拉来限制流过避雪器中的雷电流，降保其保护水平z进线段内导线上的冲击电晕、地参数的频率特惶可降低行波波J前部分的陡度，既可降珉避雷器的保护水平，又可接萄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E等级、同一技阻拉主导对有行波袭来的导线

16、而言的总出线数n，它愈大、黯母线上的电压辐值和波前部分的霞度愈小，故对减小预黑过电E有利。在决定n直时，应考虑整个雷雨期内，变电所运行中可能出现的最小僵。d. 架空线与金疆、铠装的电缆串联，或电站母线与被保护设备闰用电缆连接，这一电缆能降策变电所侵入搜的提度，并可能影响最入夜幅值。对电压等级较低的设备，尚需考虑自变ffi器的高压倒经电、磁搞合传递到保压倒的过电压，1i羊觅附录Ao当无成熟的经验或设计规程可借鉴时，为了较准模地确定作用于没备上的雷电过电压，宜按系统结构及参数等实际情况进仔分析计算，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布变电所内的渡过程。对有绕组的设备，为决定其主

17、，从绝缘主的雷电过电压，还应考虑绕经内的波过程。对重要的变电所，应估计近区雷击的后果。GB31 1. 7-88 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半时，应考虑、以下几点22.6.2.1 操作过电压的类型不同类型的操作过电压奋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:8. 限制操作过电压的措施的完善及可靠程度;b. 手了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!阔、重合闸过电压作为主要类型，但也要验算其它

18、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(TN A)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结线，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。有意义的王况，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、人口阻抗等)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，视随机影响因素的维数，推荐进行不少于1-

19、200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，本寻则主要考虑常见的情况，般推荐采用正态分布。此时，过电压的概率密度函数儿UR暂，URW为GB311.1中给出的额定醋受电压。f_对现场运行的设备，更杳意义的是绝缘在长时间范围T内的蓝国电盟与放电概率的关系PT(U)oPT (U)以环境条件和绝缘状况为随机变量，并假定PT(U)仍符合正态分布，且其50%的放电电U T 50等于Ut拢。但由于气候条件风、霜、雨、露、霜、污、雾等变仕的影响，绝缘政电电压的分散范盟会增大，即其变异系数T较t为大。对空气绝缘的雷电租操作冲击，当t分别为0

20、.03和0.06时，推荐UT分别取0.06和0.080若有更准确的值，应予采窍。3.4 带有绕组的设备带有电压绕短的设备，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，可能会在梧邻的线臣和线盘i司出现比冲击全夜时更高的电压，受到一定程度的GB 311.7- 88 损伤。在变电所中，所有的窍地闪络都会导致在变ffi器等有绕组的设备端部对地出现不同锢值，陡度和过零系数的截断冲击波。这种技形对绝缘的作用可用截波试验来摸扭，既以，在GB311.1中将截技试验规定为变压器类没备的望式试验。4 过电军保护装置4. 1 概述为了眼题作ffl于设备的过电压，可根据设备的电

21、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z8. 阀式避雪器pb. 排气式进雷器FC. 放电!可隙。毒.2阀式避雷蕃阔式避雷器包括现在常爵的以碳化硅为阀片主要材料并带有串联民朦的简称为CA)以及金属氧化物避雷器(简称MOA)两大类。与前者相比，MOA具有系列的住点，主要有:8. 具有更强的非线姓，在设备最高相电汪的直接作用下，捷过的电流很小约数百徽安)，故不要串联间隙，直接接在系统内长期运仔。b. 有更大的吸;在操作过电罩的能力。C. 由于有更强的非线怪，故可将过电压限制到更低的水平，并建低过电压的分散性。d. 对陡波的响应特性较好。采用MOA后或可降设备的绝缘水平，或王军增2

22、日其安全运行的搭度系数。4.2.1 揭式避雷器能选择选择CA及班OA的一今共同的原则应是:使避雷器额定电压它与没备、系统的慧定电压不同)不低于避雷器安装点的暂时过电压(一般按其安装点处，一相接地后正常梧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。在中位点非有放接地的3-63kV系统中，通常取设备最高电压Um的(100-110)%;在中姓点有效接地的110-500kV系统，则取U嚣的(75-81)%。避重器的额定电直选择不当，例如信部时，将使CA无法在动作岳历新续流，对MOA而言，将使其在一次过电压作南下吸收的能量过多，劣七届速，其寿命将大为结程。反之，如其额定电压过高，副眼压玫果就变

23、坏。路上述的最基本的要求外，对MOA及带分路电盟的CA规定有可酣受的暂时过电ffi及持续时间，这些标准由有关的设备标准中规定。对时OA还规定有持续运行电压，在中性点有效接地系统中，其值不能于设备最高相电压。4.2.2 阔式避雪器的应国所有电ff等级的设备，都用阀式建富器来摄制作用于设备的雷电过电压，开断惑性电流的过电哇。并以其保护711. 25 避富器不紧靠被保护设备Ks 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，由于操作过电压夜前提度较小，在同A变电所范围内，可认为设备七的操作过屯在就与避雷器此时的保

24、护711.15。b. 特殊情况下，无遥富器保护的设备，当按作用于设备E的预期操作过电压水平来确定设备的操作冲击耐受电臣，其:目前安全格重系数仍取Ks1. 150 以上的分析中均取避雪器的保护水手(残压、放电电lE等为某一常数。严格讲它们均应为随中且变数，例如残压即与实际的电流技翠，辐值有关，这些不确定的菌素己用Ks( 1)来考虑，故只在些特殊情况下，才需要进行仔细的研究和统计分析。4.3 排气式避雷器这种避雷器，只有位于空气中与灭弧管内的两个串联间躁，残压?员旺。4.3.1 排气式避雪器的选择这类避言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前值外，还应注意真可以切断的短路电流的k

25、、下段。决定电流上限佳时，应考虑、面路电捷的最大有放值。后在决定其F限佳时，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 排气式避雷器的应南这类避言器一般用于保护运行中断开的需离开关或断路器z装在变电所进线段的首端，;:古以减少行霞的幅菌，从丽限毒Ui荒过阀式避雪器中的电流等。由于它的动作，必然会产生截挟，故通常不用来保护有绕组的设备。4.毒放电闰躁放电|可隐是由一个带屯的电极与一撞地板之i司的敞开式!司隙组成的冲击保护装量。必要时可带中间辅助电极。由于放电|同踪的伏秒特性更陡，I可躁动作使冲击搜截断，增加了设备遭受鼓波作用的可能性;I同隙不能壁、灭王频电菇，且电强

26、蔓延可能在害相邻设备和相邻两柜，从!舌增如停电次数和三梧故障的模率。民币，拨电间隙的使用范围受摄制。通常63kV及以下系统，在十分必要时，或当用排气式避重器不能满足开断短路电椅上、下眼时，才考虑使用放电!可躁，并应尽量与自动重合嗣配合使用。当F写于3- 35 kV系统肘，为了避免异物造成的垣路，宜串联个辅助sJ隙。5 对3-回OkV电压范噩内均适甫的作用电压与耐受电压之坷的重己合5. 1 设备绝缘醋受各种电压的能力虽然强调设备绝缘对雪电、操作或王频电压的耐受能力应独立地用相在波彰的电压进行检验，但仍认为，对油纸绝缘，其甜受操作冲击电压的能力为雷电冲击的0.83，耐受美豆ai王颜电压有边值的能力

27、为雷电冲击的1/2.3的模略关系是可用的。并据此理解在不同电压范围内对绝缘水平起控制作爵的过电ffi类壁，两妇，3 -220kV圭备的额定雷电冲击甜受电压乘以0.83与设备最大柜电压d每僵之比远超GB 311.7- 88 过于员期操作过电压水平，莫绝缘求主;三主要自蓄电过电压决定，且由于绝缘在典型的操作冲击下的击穿电也曾、是t工频电压的峰值高，故也不娓定操作冲击酣受试验。在GB311.1中，表i给出了辘变电设备的基准结缘水平表2-表4中，各类设备的额定甜受电压直均以表1的数据，3.2.2的标准数列及3.4，3.5. 3.6为假据娓定的。5.2 接工接运行电压及，暂时过电压设计绝撮-一污秽与老化

28、对试围表明设备内绝缘的老化及外绝缘耐受污秽惶能的持续时间较长的工颠试验电压标准，尚待研究，这里又提出:5.2.1 污秽5. 2. 1. 1 设备绝缘应能在设备最高柜电压Um/J了但如允许育一梧接地长期运行的情况，即为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Jk孚的选择，适宜的试验方法等，应由有关设备称在规定，但应注意za. 确定污秽水乎峙，在注意外绝缘类墨差异的影响zb. 试验方法应能重复及模拟设备安装处的自然条件:C. 主口暂时过电压水平较高，又经常发生，员需考虑它时污秽试验方法的影购zd. 当污染求乎较高，要求没备有足够的甜污秽性能是不可能的或极不经济的时，可

29、考虑采期其它院污秽措施表面加涂料，水冲洗等)。5.2.2老化对易于老化的绝缘，在有关的设备标准中也妻规定适当的试验方法。6 3-220kV电压莲围内，悖m电压与甜受电压间的配合在这区一电压范围内，设备的基准绝缘水平是按额定雷电冲击耐受电压租额定短时工频耐受电压给出的。穰定电f3-1SkV包括系列I和系列丑。6. 1 额定短时工摄耐受电压的选择对110kV及以下的每-额定电汪的设备，只给出4个甜受电压z对220kV，即歹IJ出到个酣受电压，以供选撑。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，路110kV电缆外，只给出一个耐受电压z对220kV，一

30、殷列出两个耐受电压值，但对220kV电缆，给出三个耐受电压，以供选择。6.3 系列I和系到E的选择在3-15kV电压范围内，选择系列I还是系列主，应根据设备的下述安装情况考虑决定。a. 来和架空线连接的设备3b. 经变f器和架空线连接的设备zC. 直接或经电缆与架空线连接的设备。6.3.1 未租架空线连接的设备这笆括各种各样的装罩，伊i如，城市内广大的地下电缆现络、许多工业用前电力装置，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律南。在GB311.1的3.1中，规定了按系列I选南设备的条件。此时一般情况p，不需要保护。组电强炉装置中的电器设备除外，由于断路器

31、的最流容易产哇冉的过电压。故这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，可接系列E选荆设备。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制由架空线供电时，接在其镇压醋的设备不会主接受窍架空线上的雷电或操作过电压的作后，但是由于主人变压器高fJ绕组至f茸茸绕短的静电和电磁的传递过电压，这些设备可能受到GB 311.7-11 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

32、冲击耐受电压及其保护。第一类:经变压器和高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:发电机一变压器组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z8. 变压器的电压比大，绕组间电容大Fb. 变压器的低压侧与负荷断开FC. 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pe. 冲击波的枝头陡，持续时间长Ff. 在一架空线系统中距变压器较远的点对变压器

33、充电(即对变压器一馈电线充电)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2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。推荐做回路可能谐振的检验，并按需雯作修改，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藕合，可在低压侧绕组上产生一个持续时间短的电压脉冲。它可能跑过GB 311.1表1中给出的额定雷电冲击耐受电压。但是，

34、线路的波阻抗和变压器人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搞合的传递电压。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要装附加电容，或可按GB311.1的表1系列H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J吏感性传递过电压增加的可能性，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，例如，在离变压器某一距离

35、处输电线路t的一个雷击或操作冲击波，将通过感性搞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隅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一变压器组所需的过电压防护措施，选择适当类型的保护设备。对应于侵入的雷电波的波前或因截旋而产生的电压突变，可能有一个持续

36、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，感性搞合综合放应传递的持续时间较长的电压冲击无关。GB 311.7- 88 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一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2a. 变压器绕阻间的大电容，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连接线在每一相与地之间接人无感电容

37、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，一般具有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。当高压系统中杳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

38、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11中系列I或系列H的绝缘水平井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可能亦是有效的。对大容量发电机一变压器组，可将传递过电压的计算结果同被保护设备额定耐受电压进行比较。但这只适合发电机和变压器间的直接连接以及对大系统中变压器低压第三绕组。如果在发电机变压器和其相连的发电机间装有断路器，则应考虑断路器合闹和分|闸两种情况。通常在变压器低压侧接再负载，即使在断路器分闸时它也可以使

39、传递电压降低。已经发表了几种不同的计算方法，总的看来-它们几乎给出了相近的结果，并与试验结果接近。附录A给出了两个分别包含第一，第二类设备的数字例子来说明计算方法。6.3.3 直接和架空线连接的设备、安装在变电所或配电网中与架空线直接连接的设备会受到直接或非直接的雷电过电压作用。一般，这类设备应符合GB311.1表1中系列H规定的额定雷电冲击耐受电压的要求。在这种场所，应考虑雷电活动的强弱，负荷的重要性和设备类型，根据有关规程或成功的经验选用合适的过电压保护装置和保护接线。由于变压器绕组的冲击击穿伏秒特性较平坦，最好用阀式避雷器保护。对冲击网络伏秒特性弯曲的断路器套管，仪表变压器和变电站绝缘于

40、等都可以用装于变压器的保护装置有放地进行保护。在雷电活动较榻的地区，可按系列I选用设备，但必须注意采用适宜的过电压保护。在中性点经消弧线圈的接地系统中，如果用避雷器，则推荐在弧光接地时能耐受重复放电的那类避雷器。只有在雷电活动非常弱的地区，架空线供电系统中才可能不用过电压防护装置。在没杳任何过电压保护装置情况下，架空线上的雷电冲击只能由线路绝缘中最薄娟点的放电来限制。如布置不正确，可能会由于放电点和易损坏设备(如变压器)间的技反射而使设备损坏。在母线上经常接有许多线路的变电所内，母线上的冲击电压多半会被降低到不足以使变电所的设备受到过高的电压。6.3.4经电缆与架空线连接的设备GB a 11.

41、7- 88 在这种情况下，设备的绝缘还在考虑电缆的保护作用。当无相应的规程或成熟的经整可锚时，应握雷电侵入波的蝠值，陡度和持续时间，电缆国路的接线及其参数，道有计算，以确定电缆保护作爵的大小。当沿架空线最人的雷电冲击波的擅长较短，且电缆长度较大，因而可楚、略电缆末l堪的反射时，别电缆及设备上的电压u2近以为zu?=u 2Z2 nZ1 +Z2 式中:U1一一架空线上的冲击电压行波幅岛Zl一一架空线上的波盟抗，约为400-500 0 , Z2一一一条电缆的被阻抗，通常为25-500。但某些类型的电缆，可能能达50，n一一一母线上吕定接人的，同类型的电缆出线数。由于u1为有眼值，Z22时.可选用较嚣

42、的经缘水平如GB31 1. 1 表1中的系究1)，甚至无需用避雪器来限制过电压。也即使考虑无限长的直角波侵入，且电缆为杏眼长度和电缆末端开路的严重靖况，杳时也可夜在电缆与架空线的联接处装避雷器即可，市不必在变电新端装避雷器。当电缆长度很大苦苦，常要注意避雪器在雷电过电压下只有一定的保护起围。此时，电缆中部过电ff可能超过避雷器的保护水平。7 蜘-500kV电压范霞内作用电压和甜受电压闰民配合7.1 接工频电压租暂时过电压设计绝缘在这一电压范围内，工旗试验电压的选择问题见第5章。对暂时过电压的考虑，包括暂时过电压的辐值及持续时间，在有关的设盏标准中规定。7.2 按操作和雷电过电压设计绝缘GB 3

43、11.1中提出，可按惯用法或统计法进行绝缘自己合，考虑到雪电参数的分散姓大，且难于准确确定，故本导则对雷电过电压，目前只按惯需法进行绝缘配合c7.2.1 慎用法按惯用法进仔绝缘配合时，需要确定作用于设备绝缘上的最大过电压，设备绝缘强度的最小值，以及它白两者阔的裕墅。在确定强度时，应尽量考虑可能出现的不确定因素，但不要求古诗绝缘可能击穿的故障率。当设备用阀式避雪器保护时，通常采用的豁度系数见4.2.307.2.2 统计法合理绝缘设计应使装置费，年运行费及故障损失费的廷、和为最小。后者可理估计的绝缘故障损失费乘预期的年平均故黯数来计算。接统计法进仔绝缘配合时，应通过对设备绝缘强度和件用于设备上过电

44、压的统计分析，并提据所允许的最大故障率设计绝撮水平s而且把允许的最大故障率作为绝缘设计的一个安全指标。为了估算系统中安装于给定点的某一绝缘由于过电压引起的琵期年平均故璋数，必须考虑所有会也影自由到绝缘设计的过电压类型，对每一类型均需给出z每年出现次数的乎均数及过电E幅值的统计分布规律。进行统计分析时，应注意发生在系统中不同类型的操作过电压有着不同的分布规律及参数，且其茧形也不同。只有当地点不变，自一类壁的操作，波影相鼠的过电压数据，才可自统计的现点，认为是属于自一总体。思营过电压类型很多，ff!对绝缘设计来说，在此电压莲围内，通常可认为合院，重合雨过电压起主要作用。过电压I蝠值的统计分布规律，

45、可谓概率密度函数10(u)表示，即过电压幅直在u-u+dU范围GB 31 1. 7 内的概率为10(U) dU，设备绝缘在I1T时间范围内，电压U作用下的放电概率为PT(U)，那么，过电压在U-U + dU抱回内绝缘放电的概率为dRdR=PT (U)/o (U) dU. .川. ( 3 ) 于是某一设备绝缘，在某一类型过电压下的故障率R为:R工J:PT (U) 10 (U)dU.,. ( 4 ) 确定10(U)时，通常采用下述的假定:也一次操作的全部过电压中，只考虑幅值最大的一个。b. 各次操作所得的过电压幅值是随机的，但波形相同。C. 当操作数很多时，正、负极性操作过电压的出现数应大致相等，

46、为了安全，假定全部过电压均为对绝缘影响比较严重的同一极性(例如正极性)。d. 如与绝缘并联有保护装置，当保护装置本身亦可看作一绝缘时(带串联间隙的阀式避富器)，只要在同样过电压下，保护装置永远在绝缘击穿以前放电，则设备绝缘的PT(U)不受有无保护装置的影响，仅将过电压的概率密度，按保护装置的特性进行修正即可(如串联间隙放电前，10 (U)由操作过程本身决定，放电后由其保护水平决定)。当保护装置为无|间隙的MOA时，则10(U)由其保护特性确定。按假定a十算出的R直较实际值小，而按假定C，则计算出的R值较实际值大。但就总的结果来看，使计算出的故障率较实际值大3-10倍。设有n台同类型的绝缘，如作

47、用于它们的过电压瞬时值U总是相等的(例如面积不大的变电所，披沿母绒的传播时间远小子操作波的波前时)，在n值不大、且t在台设备允许故障率R已很小的情况下，则它们总的故障率可近似取为nRo显然，R的准确度取决于过电压出现概率和绝缘放电概率的准确程度。由于两者的准确度较低，故算得的R的准确度也楚。然而绝缘配合的统计法当前主要用来进行敏感性分析，以研究分析各有关因素对故障率的影响，使设计人员能在更全面、更合理的基础上对绝缘配合作出决定。由于统计法需要一系列逐次的试探性绝缘设计和故陪率估算，直至找到相应于预定故障率的解答，计算工作量较大。统计法示意见图1010 R有阴影的面积dR dU GB 31 1.

48、 7- 88 dR J矿总内(U)1. /0 (U ) RJ:何(U)/o(U)dU 阁1一件绝缘件故障率的估算F斗PT (U) U 7.2.3 简化统计法敏感度分析和故障率计算可用简化统计法。简化统计法假定:过电压和绝缘放电概率都是巳知标准偏差的高斯分布。这样就可以用一个点来代表过电压分布及电气强度分布。通常用统计过电压(Us)代表过电压分布，用绝缘的统计耐受电II(Uw)代表绝缘的整个分布。同时引人统计安全闲散，等于统计耐受电压与统计过电压之比。简化统计法中，一般采用:过电压醒过Us的概率为2%，给缘在Uw作用下的耐受概率为90%。简化统计法可预先作出R=f =Uza-s.Ct p l l

49、U -Ct+Cs-.t ( -R (C:+ C s) J t Ct U? = Ul帽. zm-tm Ct+Cs式中:C t=C12 + C2 s=_S_IZ=三LC12 + C2 C t C且F I CT fTC 图Al计算初始容性电军脉冲的等值固路变压器本身的电容变动范围较大，Ct一最为(10-8-10-9F)，S则与绕组的结掏布置杳关，一鼓不大于0.4。算得之U2m应与GB311.1表l中适当的蘸定冲击酣受电压梧比较。当超过允许值时，可采取下述方法来眼制。a. 用技前火花放电电压较低的避雷器sb. 加大镇压倒外接的对地电容Cs，C. 低压倒每相对地均装避雷器Ed. 高、低压绕组i司法重接地的金属鼻，此时C12 = 0 , S = 0。A 4 电惑性传递过电压这类过电压是弦靠铁芯中的磁链传递，故