GB T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压.pdf

1、ICS 27.100 F 20 华11: ./、王王G/T 18481二2001压压Power quaJity Temporary and transient overvoltages 2001-11-02发布fVF飞-L-azh-1 号:l诠34:1 亏亨、r_-.l_ jI.-中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局2002- 04 -01实发布GB/T 18481-2001 目次前言. . _.o. . . . . . h. . E 1 范围 . . . . . . . . . ., . . . . . . . 1 2 引用标准., . . . . . I 3 术语及其定义. . ., .

2、 . . . . . 1 4 系统(设备按最高电压Um的划分. . . . . . . 3 5 电气设备上作用的过电压及其要求. . . . . . . . . . . . . 3 附录A(标准的附录)电气设备的绝缘水平 ., . . . . . . . . . 7 附录B(提示的附录)交流电气装置的过电压保护. . ., . . . . . . 9 附录C(提示的附录)参考资料. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 专J 一一一-一r-一一-G/T 184812001 L=口HUAHH 本标准是电能质量系列标准之一，目前己制定颁布的电能质量系列国家标准有

3、:GB123251990 GB/T 15543一1995(三相电压允许不平衡度和GB/T159451995(电力系统频率允许偏差儿本标准主要根据GB/T2900.19、GB156、GB/T16935.1、GB311.1和GB/T16927.1等标准(见引用标准)制定，同时参考了GB31 1. 7和DL/T620等标准。本标准旨在规定电能质量有关暂时和瞬态过电压要求、与之相适应的电气设备绝缘水平，以及过电压保护方法。有关这方面详细的规定，都可以在相关标准中找到。因此本标准不取代己颁布的标准，只是从电能质量角度对这类过电压特性及相关问题作一扼要描述和国外电能质量标准中过电压内容相比，巳较为详细。本

4、标准中引用的国家标准，基本上为近年来等问、等效或非等效采用的国际电工委员会(lEC)相应标准。本标准的附录A是标准的附录。本标准的附录B、附录C都是提示的附录。本标准由全国电压电流等级和频率标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位z中国电力科学研究院。本标准主要起草人:林海雪、杜溺春、赵刚。E 一中华人民共和国家标准电能质时过电压和态过电压GB/T 18481-2001 Power quality-Temporary and transient overvoltages 范固1. 1 本标准规定了交流电力系统中作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平，以及过电压保护方法

5、.1.2 当涉及过电压方面电能质量问题时，应根据本标准的规定，结合电网、设备特点和使用环境参照相关的专业标准执行。1.3 本标准不适用因静电、触及高压系统以及稳态波形畸变(谐波)引起的过电压.2 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。3 GB 156-1993 标准电压(neqIEC 60038: 1983) G 31 1. 1-1997 高压输变电设备的绝缘配合(neqIEC 60071-1: 1993) GB/T 2900.19-1994 电工术语高电压试

6、验技术和绝缘配合(neqIEC 60060-1) GB/T 16927.1-1997 高电压试验技术第一部分一般试验要求(eqvIEC 60060一1:1989)GB/T 16935.1-1997 低压系统内设备的绝缘配合第一部分g原理、要求和试验(idt IEC 60664-1: 1992) 术语及其定义本标准的术语及其定义基本上引自GB/T2900.19和GB/T16935. L 3- 1 过电压overvoltage 以Um表示三相系统段高电压，贝IJ峰值超过系统最高相对地电压峰值(./273um)或最高相间电压峰值(fiUm)的任何波形的相对地或相间电压分别为相对地或相问过电压。注g系

7、统最高电庄是指当系统正常运行时，在任何时间、系统上任何一点所出现的电压最高值(不包括系统的暂态和异常电臣.)3- 1. 1 暂时过电压temporary overvo1tage 在给定安装点上持续时间较长的不衰减或弱衰减的(以工频或其一定的倍数、分数)振荡的过电压。3- 1.2 瞬态过电压transient overvohage 持续时间数毫秒或更短，通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压.它可以叠加于暂时过电压上。3. 1. 3 缓波前过电压slow-front QV盯voltage;操作过电压switching overvoltage -种瞬态过电压，通常是单极性的并且峰们时间在20阳和

8、5000s之间，半峰值时间小于20ms。3. 1.4 谐振过电压reasonance overvol tage 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2001-11-02批准2002 - 04 -01实施1 一一. 一G/T 18481-2001 某些通断操作或故障通断后形成电感、电容元件参数的不利组合而产生谐振时出现的暂时过电压，其持续时间较长，且波形有周期性。3. 1. 5 快波前过电压fast-front overvoltage; 雷电过电压lightning overvoltage 一种瞬态过电压。通常是单极性的，其波前时间在O.1 15和20阳之间，半峰值时间小于300问。3. 2

9、冲击耐受电压impulse withstand voltage 在规定条件下，不造成绝缘击穿、具有一定波形和极性的冲击电压最高峰值。3. 3 暂时耐受过电压，短时耐受过电压temporarywithstand overvoltage 在规定条件下，不造成绝缘击穿的暂时过电压的最大有效值。3. 4 额定电压rted voltage 制造厂对元件、电器或设备规定的电压值，它与运行(包括操作)和性能等特性有关。注g设备可有一个以上的额定电压或可具有额定电压范围。3. 4. 1 额定冲击耐受电压rated impulse withstand voltage 制造厂对设备或其部件规寇的冲击耐受电压值，以

10、表征其绝缘规定的抗瞬态过电压的耐受能力。3. 4. 2 标准操作雷电冲击耐受电压standard 5withing lightingJ impulse withstand voltage 在而J压试验时，设备绝缘能耐受的操作雷电冲击电压的标准值。3. 4. 3 标准短时工频耐受电压standard short duration power-frequncy withstand voltage 按规定的条件和时间进行试验时.设备耐受的工频电压标准值(有效值)。3. 5 过电压类别overvoltage category m数字表示瞬态过电压条件。此概念仅适用于直接由低压电网供电的设备。注z用I、

11、E、E和N表示过电压类别。过电压类别阳是指使用在配电装置电源端的设备(此类设备包含如电表和前级过电流保护设备)上所承受的过电压g过电压类IID是指安装在配电装置中的设备，以及设备的使用安全(工作可靠性和适用性必需符合特殊要求者(此类设备包含如安装在配电装置中的开关电器和永久连按至配电装置的工业用设备)上所承受的过电压$过电压类别E是指由配电装置供电的耗能设备(此类设备包含如器具、可移动式工具及其他家用和类似用途负载)上所承受的过电庄。如果此类设备的安全(可靠)性和适用性具有特强要求时，贝IJ采用过电压类别过电压类别I是指连接至具有限制瞬态过电压至相当低水平措施的电路的设备(例如，具有过电压保护

12、的电子电路)上所承受的过电庄。3. 6 绝缘配合insulation coordination 考虑所采用电压保护措施后、根据可能作用的过电压、设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素，合理地确定设备绝缘水平的过程。3.7 额定绝绿水平rated insulatton level 足以证明满足所需绝缘耐受能力的一组标准耐受电压。a)对设备最高电压等于或小于252kV的设备.额定绝缘水平用标准雷电冲击和标准短时工频耐受电压表示。b)对设备最高电压大于252kV的设备，额定绝绿水平用标准雷电冲击和操作冲击或短时工频li1受电压表示。3. 8 标准绝缘水平standard insulation lev

13、el 与最高电压标准值Jnl相应的额定绝缘水平。2 一一4 二一-一二G/T 184812001 系统(设备)按最高电压U.的划分Um;l kV的系统设备)称为低压系统(设备); Um1 kV的系统(设备)称为高压系统(设备)。高压系统(设备)还可以分为两个范围范围1; 1 kV252 kV 一一一二二二注z设备最高电压等于所在系统的系统最高电压，各级革统(设备)的最高电压在GB156中规定.5 电气设备上作用的过电压及其要求5. 1 交流电力系统中的电气设备，在运行中除了作用有持续工频电压(其值不超过系统最高电压Um持续时间等于设计的运行寿命外，还受到过电压的作用。按照作用过电压的幅值、波形

14、及持续时间.可分为2暂时过电压，包括工频过电压、谐振过电压t一瞬态过电压，包括操作(缓波前)过电压、雷电(快波前)过电压。各类过电压的典型波形如表1所示。分类电压放形暂时过电压T, 表l各类过电庄的典型波形续波前1. 0-:. 0.5 -t-t-、飞-1-吨-主主、J、，、1、J瞬态过电压1. 0-:. O.9-n 快波前O. 5 -t-+-、0.3-/ 1 1; 、主主一-?飞fJJ 范围10 Hz65m处，雷击对地放电时，线路上产生的感应过电压最大值为Uc ，电25r式中2U，雷击大地时感应过电压最大值，kV;I 雷电流幅值(一般不超过100),kA; h 导线平均高度，m;5一一雷击点与

15、线路的距离，ffio. ( 1 ) 线路上的感应过电压为随机变量，其最大值可达300kV400 kV，一般仅对35kV及以下线路的绝缘有一定威胁。2)雷击架空线路导线产生的直击雷过电压为5 -GB/T 18481-2001 Us坦1001( 2 ) 式中，Us 雷击点过电压最大值，kV。3)因雷击架空线路避雷线、杆顶形成作用于线路绝缘的雷电反击过电压，与雷电参数、忏塔型式、高度和接地电阪等有关。5.5 为监视l系统运行中出现的工频过电压、谐振过电压、操作过电压和雷电过电压，宜安装过电压波形或幅值的自动记录装置，并妥为收集实测结果。5.6 电气设备(装置在过电压作用下运行的安全性，不仅取决于过电

16、压的限值，还取决于设备的绝缘水平(见附录A)o设备的绝缘水平由制造和绝缘监督来保证。有关过电压保护见附录B。本标准参考资料见附录C。6 G/T 18481-2001 附录A(标准的附录电气设备的绝缘水平A1 低压设备的绝缘水平瞬态过电压可作为确定设备绝缘额定冲击电压的基础。设备的领定冲击电压根据不同的过电压类别按G/T16935. 1来选定。暂时过电压与绝缘配合的关系仍在考虑中，但规定其基本固体绝缘和附加固体绝缘应能承受下列暂时过电压z-1.5Uo十750V短期智时过电压时间至5S; -1.5Uo长期暂时过电压时间大于5s(但不超过24h)。(uo为中性点接地的低压电网的标称线对中性点的电压)

17、。过电压类别的划分取决于被控过电压的条件。主要有下面两种控制ga)内在(固有)控制z电气系统内的条件要求该系统的特性能使预期瞬态过电压限制在规定水平;b)保护控制z电气系统内的条件要求以特定的过电压衰减措施可使预期瞬态过电压限制在规定的水平(特定的过电压衰减措施可以是具有储能和耗能措施的器件，并在规定的条件下能无害地消耗预期位置上过电压能量)。A2 高压设备的绝缘水平高压输变电设备的绝缘配合见GB311.1.有关绝缘水平规定如下:A2.1 范围I的设备的绝缘水平列于表Al。在此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-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

18、za)额定雷电冲击耐受电压gb)额定短时工频耐受电压。A2.2 范围E的设务的绝缘水平列于表A2。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也冲击作用电压，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za)额定雷电冲击耐受电压;的额定操作冲击耐受电压。A2.3 绝缘试验的规定表Al、表A2所列的耐受电压l对应于标准参考大气条件，如大气条件不同，则应按GB/T 16927.1巾规定进行校正。表Al电压范围1(1 kV(460) 1)该栏斜线下之数据仅用于变压器类设岳的内绝缘.2) 220 kV设备，括号内的数据不推荐使用。3)为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压。注

19、2系统标称电压3-15kV所对应设备的系列I的绝缘水平，在我国仅用于中性点低电阻接地系统(单相接地故障跳闲时间;1口的.表A2电压范围I(Um252 kV)的设备的标准绝缘水平kV 额定雷电冲额定短时工系统标称设备最高额定操作冲击耐受电压(峰值击耐受电压频耐受电压电压电压(峰值(有效值)有效值(有效值相间与相相对地相间纵绝缘们相对地纵绝缘相对地对地之比1 2 3 4 5 6 7 B 9 103 850 1 300 1. 50 850 1 050 (460) I 330 363 950 950 1 425 1. 50 (+295) 1 175 (510) 1 050 1 675 1. 60 1

20、425 (630) 1 050 5口。550 1 175 1 800 1. 50 1 175 十450)1)1 550 (680) 1 675 (740) 1)栏7括号中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.2)纵绝缘的操作冲击耐受电压选取栏6或栏7之数值，决定于设备的工作条件，在有关设备标准中规定.3)栏10括号内之短时工频耐受电压值，仅供参考.4)开关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8另一为反极性工频电M幅脚0.7-1.O)J+Um. 8 L_ _ _ GB/T 18481-2001 附录B(提示的附录)交流电气装置的过电压保护

21、为了保证电力系统发、输、供、配、用电设备的安全，对于系统中出现的暂时和瞬态过电压应采取相应的保护，使其和设备的绝缘水平相配合。本附录提供了交流电气装置过电压保护的一些基本方法。B1 暂时过电压的保妒B1- 1 工频过电压的保护a)系统中的工频过电压一般由线路空裁、接地故障和甩负荷等引起.对范围E的工频过电压，在设计时应结合实际条件加以预测。根据这类系统的特点，有时需考虑几种因素的影响，通常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定系统工频过电压的条件。对于工频过电压应采取措施予以降低。一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压.在线路上架设良导体避雷线降

22、低工频过电压时，宜通过技术经济比较加以确定.b)范围I的工频过电压通常元需采取专门措施加以限制，即可达到本标准规定的限值。但应避免在110kV及220kV有效接地系统巾偶然形成局部不接地系统，并产生较高的工频过电压。对可能形成这种局部系统，低压侧有电源的110kV及220kV变压器不接地的中性点应装设间隙。因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作;系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时间隙不应动作。间隙距离的选择除应满足这两项要求外，还应兼顾雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求。B1.2 谐振过电压的保护a)防止发电机自励磁(参数谐振)过电压的方法z1)使发电机的容量大于被投入空

23、载线路的充电功率;2)避免发电机带空载线路启动或避免以全电压向空载线路合闸g3)快速励磁自动调节器限制发电机同步自励过电压。对于发电机异步自励过电压，仅能用速动过电压继电保护切机来限制其作用时间。b)为了防止水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡时产生的谐振过电压，应在水轮发电机转子上装设阻尼绕组。c)为防止S.3.3c)所述谐振过电压需在并联电抗器的中性点与大地之间串接一接地电抗器。该接地电抗器的电抗值宜按补偿并联电抗器所接线路的相间电容选择，同时应考虑以下因素21)并联电抗器、接地电抗器的电抗及线路容抗的实际值与设计值的变异范围;2)限制潜供电流的要求;3)连接接地电抗器的并联电抗器中性点绝

24、缘水平。d)为防止5.3.3d)所述谐振过电压，应尽量避免产生2次谐波谐振的运行方式、操作方式以及防止在故障时出现该种谐振的连线;确实无法避免时，可在变电所线路继电保护装置内增设过电压速断保护，以缩短该过电压的持续时间。e)为防止5.3.3e)1)所述谐振过电压，运行中应尽量避免引起此种谐振的操作方式。对新建工程可考虑采用电容式电压互感器。为防止5.3.3e)3)所述谐振过电压，宜在变压器中性点上装设间隙。对该l间隙的要求与Bl.1b) 相同.g)为防止S.3.3d)所述i皆振过电压，可选取下列措施21)选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器g一一-一一一一一一一一-.一一一一一一一一一一9

25、 G/T 18481-2001 2)减少同一系统中电压互感器中性点接地的数量，除电源相1电压互感器高压统组中性点按地外，其他电压互感器中性点尽可能不接地，3)个别情况下，在10kV及以下的母线上装设中性点接地的星形接线电容器组或用一段电缆代替架空线路以减少Xco使XcoO.OIXm; 注1Xm为电压互!-i在线电压作用下单相绕组的励磁电抗4元。为每相对地的容抗。4)在互感器的开口三角形绕组装设R;0.4(Xm/Kf3)的电阻(K13为互感器一次统组与开口三角形绕组的变比)或装设其他专门消除此类铁磁谐振的装置。5) 10 kV及以下互感器高压绕组中性点经R，.;O.06Xm(容量大于600W)的

26、电阻接地。2 操作过电压的保护2.1 范围E线路合闹革口重合|回过电压的保护限制这类过电压的最有效措施是在断路器上安装合问电阻。当系统的工频过电压符合5.3.1.)要求且符合以下参考条件时，可仅用安装于线路两端(线路断路器的线路侧)上的金属氧化物避雷器(MOA)将这类操作引起的线路的相对地统计过电压限制到要求值以下。这些参考条件是z.).发电机变压器一线路单元接线时的参考条件见表BI表Bl仅用MOA限制合闸、重合|回过电压的条件系统标称电压发电机容量线路长度系统标称电压发电机容量线路长度kV MW km kV MW km 330 200 100 500 200 100 300 200 300

27、150 500 200 b)系统中变电所出线时的参考条件330 kV 200 km 500 kV 200 km 在其他条件下，可否仅用金属氧化物避雷器限制合Iljl和重合闹过电压，需经校验确定。2.2 范围I空载线路分闹过电压的保护110 kV及220让V架空线路宜采用不重击穿断路器，对电缆线路应采用不重击穿断跻器，以将操作过电压限制到本标准要求的限值;对66kV及以下不接地、消弧线罔接地及高电阻接地系统，在单相接地条件下需开断空载线路的情况，应采用具有专门防止在此工况下室击穿措施的断路器。2.3 开断并联电容器补偿装置过电压的保护3 kV-66 kV系统开断并联电容补偿装置如断路器发生单相重

28、击穿时，电容器高压端对地过电压可能超过4.0p.u.开断前电源侧有单相接地故障时，该过电压将更高。开断时如发生两相重击穿，电容器极问过电压可能超过2.5，;Un.Co 操作并联电容补偿装置，应采用开断时不重击穿的断路器。对于需频繁投切的补偿装置，宜按图Bla)装设并联电容补偿装置金属氧化物进雷器(FI或F2).作为限制单相重击穿过电压的后各保护装置，图中Cc和Lc分别为并联电容器及其串联的电抗器。在电源侧有单相接地故障不要求进行补偿装置开断操作的条件下，宜采用FL断路ilN操作频繁且开断时可能发生重击穿或者合闸过程中触头有弹跳现象时，宜按图Blb)装设并联电容补偿装置金属氧化物避雷器(FI及F

29、3或F4).F3或F4用以限制两相重击穿时在电容器或电抗器极间出现的过电压。当并联电容补偿装置电抗器的电抗率不低于12%时，宜采用F4.10 GB/T 18481-2001 F3 C, Cc F2 F4 Lc Lc Fl a)单相重击穿过电庄的保护接线b)单两相重击穿过电压的保护接线图l并联电容补偿装置的避雷器保护接线B2.4 采用炮、弧性能较强的断路器开断激磁电流较大的变压器以及并联电抗补偿装置产生的高幅值过电压，可在断路器的非电源但l装设阀式避霄加以限制。保护变压器的避霄器可装在其高压倒或低压侧。但高低压侧系统接地方式不同时，低压侧宜装设操作过电压保护水平较低的避雷器.B2.5 在开断高压

30、感应电动机时，因断路器的截流、三相同时开断和高频重复重击穿等会产生过电压(后两种仅出现于真空断路器开断时)。过电压幅值与断路器熄弧性能、电动机和回路元件参数等有关。开断起动过程中的电动机时，截流过电压和三相同时开断过电压可能超过4.0p.u.高频重复重击穿过电压可能超过5.0p.u.。采用真空断路器或少油断路器截流值较高时，宜在断路器与电动机之间装设旋转电机金属氧化物避雷器或R-C阻容吸收装置。对于高压感应电动机合闸的操作过电压可不采取保护措施。B2.6 6 kV和10kV配电系统以及发电厂用电系统，单相接地电容电流较小(不大于10A)时，为防止单相接地问歇性电弧接地过电压，可采用高电阻按地方

31、式。B3 雷电过电压的保护系统中出现的雷电过电压其幅值、波形均具有随机性质。试图在系统中消除其出现和影响从技术经济的观点来看是不合理的。仅能采取各种有效措施将其限值到系统可靠性可以接受的水平。 3. 1 设计和运行中应考虑直接雷击、雷电反击和感应雷电过电压对电气装置的危害。 3. 2 对各电压等级线路可适当选择线路绝缘水平、采用避雷线、设置杆塔接地装置以及采用线路避雷器来减少绝缘子雷击闪络的概率。3. 3 发电厂和变电所内的雷电过电压来自雷电对配电装置的直接雷击、反击和架空迸线上出现的雷电侵入波。a)应该采用避宙针或避雷线对高压配电装置进行直击雷保护并采取措施防止反击。b)应该采取措施防止或减

32、少发电厂和变电所近区线路的雷击闪络并在厂、所内适当配置阀式避雷器以减少雷电侵人波过电压的危害。c)需要对采用的雷电侵入波过电压保护方案校验时，校验条件为保护线路一般应该保证2km外线路导线上出现雷电侵人波过电压时，不引起发电厂和变电所电气设备绝缘损坏。11 一一一一 12 一一一一一一IJ GB 31 1. 7一19882J DL!T 596-1996 3J DL/T 620-1997 GB/T 18481-2001 附录C (提示的附录)参考资料高压输变电设备的绝缘配合使用导则电力设备预防性试验规程交流电气装置的过电压保护和绝缘配合4J IEC 61000-2-5 ,1995 Electro

33、magnetic compatibility (EMC )-Part 2, Environment-Section 5 ;Classification of electromagnetic environments-Basc EMC publication 5J CLC!BTTF 68-6(sec)15 , 1992 Characteristics of electricity supplied by public distributon systems (dralt) 6J Mark McGranaghan .Power quality standards Part 1 -Overview

34、01 Power Quality Standards Part n -Standards lor Different Types 01 Power Quality Variations Power Quality lor the Electrical Contractor 7J德国标准DINVDE 0839电磁兼容性(额定电压1000 V及以下的交流电网电压兼容性水平).1986年11月，深圳科尔力电子技术有限公司翻译-_一一_jLHCDNUEEh吧阻U华人民共国家标准电能质量暂时过电压和瞬态过电压GB!T 18481-2001 国和中4峰中国标准出版社出版北京复兴门外兰里向北街16号邮政编码，100045电话，6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售印张1)/，字数25千字2002年3月第一次印刷也峰1/16 开本880X1230 2002年3月第一版印数1-1500 句酝书号，155066 1-18192 网址版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533