GB 311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合.pdf

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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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

21、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

22、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

23、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

24、冲击分量等于相对地绝缘的额定雷电冲击耐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

25、进行操作冲击耐受电压试验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

26、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干燥状态下之耐受

27、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绝缘子穿墙套管变压器类设备的内绝缘

28、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