SL 311-2004(条文说明) 水利水电工程高压配电装置设计规范.pdf
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1、中华人民共和国水利行业标准水利水电工程高压配电装置设计规范SL 311一一2004条文说明目次1 总贝小.47 2 环境条件. . . . . 48 3 导体和电器的选择.3.1 一般规定3.2 导体的选择.63 3.3 电器的选择.4 配电装置的型式与布置.70 4.1 安全净距 70 4.2 型式.4.3 布置4.4 通道与围栏.5 进出线及联络线.80 7 对建筑物及构筑物的要求.818 环境保护.84 46 1总则1. 0.1 原规程第1.O. 1条的修改条文。原规程第1.0.1条包含高压配电装置设计技术规程编制目的和设计原则两方面内容,现分为两条,本条为编制目的。1.0.2 原规程第
2、1.O. 2条的修改条文。原规程适用于63500kV配电装置的设计,因一般人们习惯将3kV以上配电装置称为高压配电装置,且(3llOkV高压配电装置设计规范)(GB 50060-92)中已将335kV列为高压配电装置,故本标准的适用范围更改为3500kV配电装置的设计。1.0.3 原规程第1.O. 1条的修改条文。原规程第1.0.1条包含高压配电装置设计技术规程编制目的和设计原则两方面内容,现分为两条,本条为设计原则。水利水电工程高压配电装置的设计应根据电力系统条件、自然环境条件和运行、安装维修等要求,合理地选用设备和确定布置方案。随着工业的发展,耕地面积逐年减少,而人口却逐年增多,故节约用地
3、政策必须长期坚持。在积极慎重地采用行之有效的新技术、新设备、新布置和新材料的同时,为保证设备的安全运行,产品必须符合现行的国家标准或行业标准,对新技术及新设备,必须经过正式鉴定,以保证质量。1. O. 4 新增条文。考虑水利水电工程投资规模较大,建设周期长,工程经常分为多期建设。因此,配电装置的设计应综合考虑前期、后期及以后的扩建。1. O. 5 新增条文。1. O. 6 新增条文。47 2环境条件2.0.1 原规程第2.O. 7条的修改条文。原规程第2.O. 7条包含环境温度和湿度两个内容,现分为两条,即2.O. 1条使用环境温度选择和2.O. 4条使用环境的相对温度选择。年最高(或最低)温
4、度为一年中所测得的最高(或最低)温度的多年平均值F最热月平均最高温度为最热月每日最高瘟度的月平均值,取多年平均值。根据调查测算,不宜采用少于10年的平均值。对于屋外裸导体,如钢芯铝绞线允许在90C时运行,而据实测新制金具接点温度一般为导线温度的50%70%.从未超过导线温度,故本标准对屋外裸导体的环境最高温度取最热月平均最高温度。选择屋内裸导体和电器的环境最高温度时,应尽量采用该处的通风设计温度,当无资料时,才可取最热月平均最高温度加5C。如西安地区最热月平均最高温度为32.3C,兰州地区为29. TC,分别加上5C后仅为37.3C及34.TC,而水力发电厂厂房采暖通风与空气调节设计规程HDL
5、/T5165一2002)规定,配电盘室、GIS室与电抗器室、油开关室、母线室的排风温度分别不超过35C和40C,两者相差较大,故在选择屋内导体和电器时,应尽量采用安装场所的通风设计温度。对于屋外电器环境最高盟度的选择,广州电器科学研究所认为,极端最高温度是自有气象记录以来的最高温度,在几十年内可能出现次,持续时间很短,一般电器无需如此严格要求。最热月平均最高温度是每日最高温度的平均值,持续时间最长7拙,每年累计约10饨,若用此值选择高压电器,难以保证可靠运行,而采用2年一遇的年最高温度则可保证一般电器的安全运行。48 2年一遇的年最高温度接近于年最高温度的多年平均值。另外,西安高压电器研究所的
6、有关研究报告亦认为,电器产品中的开断电器如断路器、隔离开关等是带有可动接触的电器,一旦触头过热氧化,势必马上引起严重后果,故应当着眼于短至几小时的气象参数变动情况。基于上述原因,本标准对屋外电器的环境最高温度采用年最高温度的多年平均值。2.0.2 新增条文。对周围空气温度高于40C处的电器,其外绝缘在干燥状态下的试验电压应取其额定耐受电压乘以温度校正系数,(高压输变电设备的绝缘配合)(GB 311. 1-1997)规定的温度校正系数按式(1)计算:Kt = 1十O.0033(T - 40) 式中Kt一一温度校正系数FT 环境空气温度,C。2.0.3 原规程第2.o. 6条的修改条文。(1) 保
7、留了原规程2.o. 6条的基本内容,同时考虑屋外高压配电装置的实际情况,补充了屋外的环境条件。20世纪80年代初期,我国对发变电所污秽环境分级一直未制定标准,高压电力设备外绝缘污秽等级国家标准亦未制定,污秽地区屋外配电装置大都沿用正常绝缘的电气产品,故污闪事故率较高,在工业生产中造成很大损失。原水电部于1981年初组织部分科研设计单位,进行调查研究及科学试验,于1983年4月正式颁发了高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准 (83)水电技字第23号。该标准明确规定发变电所污秽环境分为三级,设计屋外配电装置时应根据所划分的等级选用所需泄漏比距(爬电比距)的电气设备及绝缘子。1985年11月
8、,(高压电力设备外绝缘陌秽等级)(GB 5582-85)颁发执行。该标准是电力设备制造部门对产品进行设计和定型试验的依据。标准将外绝缘污秽等级分为五级,其目的是与IEC标准取得一致。1988年,原能惊部将1983年的部颁标准高压架空线路和发变电所电瓷外绝49 缘污秽分级标准进行修改并作为国家标准提出,另外又制定了污秽地区绝缘子使用导则)(JB/T5895-1991)。该导则为与IEC取得一致,亦将污区分为五级,每级污区的典型污湿特征描述也与IEC基本相同。1996年,国家颁布高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准)CGB/T 16434一1996).该标准明确外绝缘的污秽等级
9、应根据各地的污湿特征、运行经验并结合其表面盐密三个因素综合考虑划分,当三者不一致时,应依据运行经验决定F划分污级的盐密应是以13年的连续积污盐密为准;对500kV线路以3年的积污盐密值确定污级。1998年,原国电公司安运223号文关于修订电力系统污区分布图的通知进一步要求区域污秽等级的调整应根据近35年来电网绝缘子盐密值进行,并强调了作为划分污秽等级之用的绝缘子盐密应采用连续积污1年的最大盐密值,并应尽可能在积污季节接近结束、第一次降雨来临之前测量。附录A引自GB/T16434 19960 2.0.4 原规程第2.O. 7条的修改条文。原规程第2.0.7条包含环境温度和湿度两个内容,现分为两条
10、,即2.0.1条环境温度选择和2.0.4条使用环境的相对温度选择。1983年,国家标准局会同有关部门制定了国家标准电工电子产品自然界的环境条件、温度和湿度),该标准将我国气候按温度和温度的年极值的平均值分为六种类型,见表10表1按年极值划分的各种气候类型温度和湿度的年极值气候类型低温高温相对湿度大于等于95%时最大绝对湿度CC) CC) 最高温度CC)(g/m3) 寒冷-50 35 20 18 寒温I-33 37 23 21 寒温E一3331 12 11 50 续费1温度和湿度的年极值气候类型低温高温相对湿度大子等于95%时最大绝对湿度CC) CC) 最高温度CC)(g/m3) 暖温20 38
11、 26 26 干热-22 40 27 27 亚湿热一1040 27 27 湿热5 40 28 28 注1,亚湿热带地区包括贵州、湖南、湖北、江西、福建、浙江、广东、广西、安徽和江苏中南部、四川和云南东部以及台湾中北部。注2,湿热带包括广东省的雷州半岛、海南岛,及云南省的西双版纳地区、台湾省南端等地。2.0.5 原规程第2.o. 8条的保留条文。2. O. 6 原规程第2.o. 9条的保留条文。风速的重现期一般采用设计建筑物的使用年限。日本、英国、美国及澳大利亚等国家多采用50年,我国(66kV及以下架空电力线路设计规范)(GB 50061-97)中采用15年,(110500kV 架空送电线路设
12、计技术规程)(DL/T 50921999)中重现期分别采用15竿(110330kV送电线路)、30年(110330kV大跨越和500kV送电线路)、50年(500kV大跨越)0(GB 50260-96)中规定z电气设施的抗震设计应符合下列规定:电压为330kV及以上的电气设施,7度及以上时,应进行抗震设计F电压为220kV及以下的电气设施,8度及以上时,应进行抗震设计;安装在屋内二层及52 以上和屋外高架平台上的电气设施,7度及以上时,应进行抗震设计。电气设备应根据设防烈度进行选择,当不能满足抗震要求时,可采用装设减震阻尼装置或其他措施(如降低设备的安装高度)。2.0.8 原规程第2.0.11
13、条的修改条文。对安装在海拔超过1000m地区的电器外绝缘一般应予加强,应选用高原型产品或选用外绝缘提高一级的产品。高海拔地区的低气压条件使外绝缘强度降低问题:高海拔地区空气间隙的击穿电压、绝缘子的干闪、湿闪和污闪电压都低于平原地区,海拔越高,绝缘强度的降低越严重。高海拔地区输变电设备的电晕起始电压也明显低于平原地区。电晕放电会造成无线电干扰、噪声干扰、烧蚀、腐蚀、电能损耗等一系列问题。因此,高海拔地区电器外绝缘应予以修正z(1) GB 311.1-1997中规定:对用于海拔超过1000m,但不超过4000m处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘,海拔每升高100m,绝缘强度约降低1%。在海拔不高于
14、1000m的地点试验时,其试验电压应按设备的额定耐受电压乘以海拔修正系数儿。海拔修正系数K.按式(2)计算。K.一1一-1. 1 - H X 10寸式中H一一电器安装地点的海拔,m。(2) (2) (高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求)(GB/T 11022-1999)中规定:对于安装在海拔1000m处的设备,外绝缘在标准大气条件下的绝缘水平应将使用场所要求的绝缘耐受电压乘以海拔修正系数K.来决定:式中H 海拔,m; K. em(H-IOOO)/8150 a (3) m一一指数,对于工频、雷电冲击和相间操作冲击电压m=1,对于纵绝缘操作冲击电压m=0.9,对于相对地操作冲击电压m=0.7
15、5。53 (3) (绝缘配合)(lEC 71-2-1996)给出的海拔校正因数K.可根据式(4)计算zK. = em(H/8150) (4) 式中H一-海拔高度,m; m一一指数,对于雷电冲击耐受电压、空气间隙和清洁绝缘子的短时工频耐受电压时,m=l,对于污秽绝缘子的长持续时间试验和短时工频耐受电压时,标准绝缘子m=O.5,防污型绝缘子m=O.8,对于配合操作冲击耐受电压时,m可按图1确定。10 飞 . l- 严 I., 队 、民 4 -内l -队E剖棉农05 。o 1000 2000 操作冲击耐受电压(kV)1一相对地绝缘;2一纵绝缘p3 相间绝缘I4一棒-板间隙(标准间隙)固1指数m与配合
16、操作冲击耐受电压的关系(4)三个海拔修正系数公式的比较,见表2。由表2可以看出:式(4)适用于海拔.、卜、卡、1 、 、之以?、卜、lI2 91 3 , 4110 56 1 12 9000 80 70 6000 50 4000 3000 20 10 200 (巨额苦?臣喜剧情忍节喇喇1.50 2.00 2.50 经济电流密度J(Almm)1.00 0.50 l-VV-l; 2-YJV斗。;3-VLV-l; 4-YJLV-I0; 5-YJLV22-10; 6 矩形铜母线;7一封闭铜母线;8一矩形铝母线;9 铝锺合金管形母线;10 共箱铜母线;11一共箱铝母线;12一铝绞线图6铜、铝导体经济电流密
17、度电价:0.514元/(kW h) 芯铝绞线,并同样适用于以上型式的分裂导线。条文中较长导体的较长一般指大于20mo相邻下一档指比计算截面向下靠近一档的导体截面。原规程第3.0.8保留条文。3.1.11 62 3. 1. 12 新增条文。附录D高压输变电设备的绝缘水平引自GB31 1. 1-1997 0 3. 1. 13 新增条文。3.2导体的选择3.2.1 新增条文。对于220kV及以下的配电装置,电晕对选择导线截面-般不起决定作用,故可根据负荷电流选择导线截面,导线的结构型式可采用钢芯铝绞线。对于330kV的配电装置,电晕和无线电干扰则是选择导线截面及导线结构型式的控制条件。扩径空芯导线等
18、值半径大且具有单位重量轻、电流分布均匀、结构安装上不需要间隔棒、金具连接方便等优点,故在330kV配电装置中的导线推荐采用扩径空芯导线。对于500kV的配电装置,单根扩径空芯导线已不能满足电晕等条件的要求,而分裂导线虽然具有导线拉力大、金具结构复杂、安装麻烦等缺点,但因它能提高导线的自然功率和有效地降低导线表面的电场强度,所以500kV配电装置宜采用特轻型铝合金或扩径空芯分裂导线。3.2.2 新增条文。引自导体和电器选择设计技术规定(SDGJ 14-86)。3.2.3 新增条文。引自DL/T5092-1999。3.2.4 新增条文。单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好等优点,一般适应于工
19、作电流不大于2000A的回路。多片矩形导体的集肤效应系数比单片短形导体大,所以附加损耗增大,尤其是每相超过3片以上时,导体集肤效应系数显著增大,载流量不是随导体片数的增加成倍增加的,工程实际中多片矩形导体适应于工作电流不大于4000A的回路。双槽形导体的电流分布比较均匀、散热条件好,在垂直方向开有通风孔的双槽形导体比不开孔的方管形导体的载流能力约大63 9%10%,比同截面的短形导体载流能力约大35%。管形导体集肤效应系数小,因此回路持续工作电流为40008000A时,宜选用双槽形导体或管形导体F大于上述数值时,由于会引起钢构件严重发热,故不推荐使用。66kV及以下配电装置硬导体可采用矩形导体
20、或管形导体。llokV及以上配电装置当采用硬导体时,宜采用铝合金管形导体。3.2.5 新增条文。在有可能发生不均匀沉陷或振动的场所,硬导体和电器连接处,应装设伸缩接头或采取防振措施。为了消除由于温度变化引起的危险应力,矩形硬铝导体的直线段一般每隔20m左右设置一个伸缩接头。对滑动支持式铝管母线,一般每隔30m40m设置一个伸缩接头;对滚动支持式铝管母线,应根据计算确定。导体伸缩接头可采用定型伸缩接头产品,其截面应大于所连接导体的截面。3.2.6 新增条文。金属封闭母线)(GB/T 8349-2000)规定z发电机主回路离相封闭母线额定电流为315040000A,发电机分支回路离相封闭母线额定电
21、流为6304000A,共箱封闭母线额定电流为10006300A。发电机主回路离相封闭母线与共箱封闭母线的额定电流有一个交叉范围值,即31506300Ao当额定电流在交叉值范围内时,可选用离相封闭母线或共箱封闭母线,一般工程设计5000A以下选用共箱封闭母线。3.2.7 新增条文。全连式离相封闭母线由自然冷却到强迫通风冷却的过渡,国际上没有严格的规定或统一的标准。如:西欧在运行电流Z5000A左右处选择过渡s美国和日本过渡电流在15000A左右。三峡水电站的全连式离相封闭母线额定电流为26000A,选用了空气自然冷却方式。另外,冷却方式的选择往往也取决于母线在电站中的布置和结构尺寸的限制。参照西
22、欧的运行经验和国内的实际情况,运6在行电流26000A及以下宜选用空气自然冷却方式,运行电流26000A以上时宜采用强迫通风冷却方式,运行电流在26000A左右时应进行技术经济比较后确定冷却方式。3.2.8 新增条文。布置在地下洞室、潮湿等场所的离相封闭母线,当发电机停运或检修时,由于环境潮湿,造成绝缘子绝缘下降,为此离相封闭母线要有防潮措施,通常采取热风保养、微正压充气或闭式循环方式等。3.2.9 新增条文。发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程)CSDJ 2689)规定:35kV以上电缆应用铜芯。额定电压220kV(Um=252kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件)CGB/Z 18890.
23、22002)规定:导体用铜导线应采用圆铜线。铜芯和铝芯电缆各具优缺点,载流量较小、落差较大的场所,通过技术经济比较亦可选用铝芯。为使设计留有余地,本标准规定10kV及以下电力电缆可选用铜芯或铝芯。35kV及以上电力电缆宜采用铜芯。3.2.10 新增条文。电缆型式有油纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、乙丙橡胶绝缘电缆、交联聚乙烯绝缘电缆、低密度聚乙烯绝缘电缆和充袖电缆。(1)油纸绝缘电缆z具有优良的电气性能,使用历史悠久,一般场合仍可选用。但由于其防火要求较高,目前很少采用。(2)聚氯乙烯绝缘电缆:工作温度低,允许短路温度低,载流量小,不经济,稍有过载或短路则绝缘变形。故1kV以上的电压等级不应选用
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