1、E ICS 29.080.30 K 40 中华人民绝缘配合GB 主t-、和国国家标准第2GB/T 31 1.2-2013 代替GB/T31 1. 2-2002 部分:使用导则Insulation co-ordination-Part 2: Application guide (IEC 60071-2: 1996 , MOD) 2013-02-07发布，码至3*,1; F.?q丸50% 0 丁二二、对特定设备最高电压/在/GB31 1. 1-2012表3中选取标准操作冲击耐受电压时宜作以下考虑:a) 对缓波前(操作过电压受避雷器保护的设备: 暂时过电压的预期值; 已有避雷器的特性; 设备的操作冲
2、击耐受电压和避雷器保护水平之间的配合因数和安全因数。b) 对缓波前(操作)过电压不受避，雷器保护的设备: 在设备安装点出现过电压的可能范围内可接受的破坏性放电的风险率; 从经济角度要求的过电压控制程度、可通过仔细选择操作装置和系统设计予以实现。7. 1. 3 标准雷电冲击耐受电压在GB31 1. 1 2012表3中选取与特定的标准操作冲击耐受电压相关联的标准雷电冲击耐受电压时宜作以下考虑:a) 对受避雷器有效保护的设备，宜选取较低的雷电冲击耐受电压。但应考虑避雷器能够达到的雷电冲击保护水平和操作冲击保护水平之比值并选择适当的裕度b) 对不受避雷器保护的设奋或非有效保护)，应采用较高的雷电冲击耐
3、受电压。这些数值是根据设备(如断路器、隔离开关、互感器等外绝缘的雷电和操作冲击耐受电压的典型比值决定的。这样，绝缘设计将主要由外绝缘耐受操作冲击试验电压的能力确定。c) 在少数极端情况下，须采用更高的雷电冲击耐受电压，此值宜由GB311. 1-2012中6.8标准系列值中选取。在范围1，标准短时工频或/和雷电冲击耐受电压涵盖了相对地、相间以及纵绝缘耐受操作冲击的要求。在范围II，如果有关设备委员会无规定，则标准操作冲击耐受电压涵盖了持续工频电压和要求的短时工频耐受电压。为了满足上述一般要求，必须用7.2给出的试验换算因数把要求耐受电压换算到规定的标准耐受电压的电压波形。从已有结果中得到的试验换
4、算因数对额定耐受电压来讲数值偏保守。因此，它们仅用于特定的场合。GB 31 1. 1-2012中把因设备内绝缘老化或外绝缘污秽情况下的性能所需的长时工频耐受电压试验留给有关产品委员会去考虑。GB/T 31 1. 2-2013 7.2 试验换算因数Kt范围I和范围E的Kt分别列于表1和表2，供在没有恰当的换算因数时使用(若无相关设备委员会规定)。这些换算因数均适用于设备的相对地、相间和纵绝缘。表1范围I由要求的操作冲击耐受电压换算成短时工频和雷电冲击耐受电压的试验换算因数绝缘短时工频耐受电压a外绝缘空气间隙和清洁的绝缘子，干状态 相对地;O. 6斗U，w!E5.0 0 相司。.6十U，w!127
5、00/ / 一一清洁的绝缘子，湿状态O. 6 /俨/卢内绝缘一一-GIS，O. 7 一液体浸渍绝缘;O. 5 一一固体绝缘0.5 注:Urw是要求的操作冲击-耐受电压(J单位:kVJ。a试验换算因数包括自峰值变换成方均根值的因数一1/12。7.3 用型式试脸确定绝缘的耐受能力7.3.1 绝缘类型与试验方法雷电冲击耐受电压1. 05+U,w!6 000 1. 05+U,w!9 000 ._. .: _. . _ . _. . . . _- . .c ，/.令气，简单地把一台设备的服说成是自恢复和非自恢复型的。仅当在所有感澜的电压范围内，在一台设备的自恢复绝缘部分发生沿面或贯穿性放电的概率可以忽略
6、不计时(此时整台设备的放电概率与其自恢复绝缘部分的放电概率一致)，才可以称其绝缘为自恢复型的，或者相反。表2范围E内由要求的短时工频电压换算成操作冲击耐受电压的试验换算因数绝缘操作冲击耐受电压外绝缘二一空气间隙和清洁的绝缘子，干状态;1. 4 清洁的绝缘子，湿状态1. 7 内绝缘一一-GIS，1. 6 一液体浸渍绝缘;2. 3 固体绝缘2.0 注:试验换算因数包括由r.m. s值换成峰值的因数vz。29 GB/T 311.2-2013 7.3.2 非自恢复绝缘在非自恢复绝缘的情况下，破坏性放电会损坏绝缘的绝缘性能，即使没有引起破坏性放电的试验电压也可能影响绝缘。例如，工频过电压试验和极性相反的
7、冲击试验可能在聚合物绝缘内引发树枝形击穿，在液体和液体浸渍绝缘内产生气体。由于这些原因，试验非自恢复绝缘时，在标准耐受水平下施加有限次数的试验电压，即按GB/T16927.1一2011的7.3.l.1的耐受电压试验程序A，每一极性下施加3次冲击，如果没有发生破坏性放电，则试验合格。作为绝缘配合目的，对于通过此试验的设备应认为其设定的耐受电压等于施加的试验电压(即额定耐受电压)。由于试验的冲击次数有限和不允许故障发生，所以无法推导出关于设备实际耐受电压的有用的统计资料。对含有非自恢复和自恢复两种绝缘的一些设备，作为绝缘配合的目的，如果试验时破坏性放电会对非自恢复绝缘部分产生严重的损坏(如变压器试
8、验时，装有标准冲击耐受电压较高的套管)，则对这类设备，应看作为非自恢复绝缘。7.3.3 自恢复绝缘在自恢复绝缘的情况下，试验电压可能施加多次，加压次数仅受试验制约而不受绝缘本身限制，甚至在存在击穿放电的情况下也是如此。施加多次试验电压的优点在于，可求得绝缘耐受的统计资料。GB/T 16927.1-2011标准化了供选择的三种方法从而可估算90%耐受电压。作为绝缘配合的目的，以每组7次冲击和至少8组的升降法是确定USO的优先选用的方法。可用假定的一个标准偏差推出U10 (见5.l. 4)或用多级法试验确定U10。关于试验方法统计意义的评价可参阅GB/T16927.1-2011 的附录A。7.3.
9、4 复合绝缘对于自恢复绝缘和非自恢复绝缘不能分开试验的设备(如套管、电缆终端和仪用互感器)，在所用的方法中必须采取兼顾双方面的要求。这就必须不损害符合要求的非自恢复绝缘，与此同时，还要试图保证试验适当地鉴别符合要求的和不符合要求的自恢复绝缘。一方面非自恢复绝缘部件要求施加有限次数的试验电压;另一方面，自恢复绝缘需要施加多次试验电压(具有选择性)。经验表明，GB/T16927.1 2011的耐受电压试验程序B(l5次冲击，在自恢复绝缘部件上允许不超过2次破坏性放电)是可接受的折衷办法。其选择性可表示为通过试验的概率达5%和95%的实际耐受水平之间的差，参考表3。于是，用程序B试验的设备，若在可接
10、受的边界线上CUlO下额定的和实际试验的)，设备通过试验的概率为82%。好-点的设备所具有的耐受电压UlO比标准值Uw高0.32Z(在其Us.s下时额定的和试验的电压之间的差值)，通过试验的概率为95%。差一点的设备所具有的耐受电压UlO比标准值Uw低0.92ZC在其U36下时额定的和试验的电压之间的差值)，通过试验的概率为5%。试验的这种选择性C l. 24Z)可用Z的假定值(雷电和操作冲击分别为USO的3%和6%)来进一步量化(应注意Z不能由试验确定)。在图9中进一步用图解说明15/2试验的选择性与理想试验的比较。GB/T 16927.1-2011的耐受电压试验程序C可以替代上面的程序B。
11、在该程序中，施加3次冲击，若在自恢复绝缘上仅1次破坏性放电，则再施加9次冲击，如果没有发生破坏性放电则认为满足试验要求。在表3和图9中都给出了这种程序的选择性及和15/2试验的比较。飞回GB/T 311.2-2013 表3GB/T 16927.1-2011中试验程序B和C的选择试验程序冲击次数在U，o下通过通过试验概率通过试验概率试验的概率/%为95%的耐受水平为5%的耐受水平选择性U5.S U36 B 15/2 82 1. 242 CUw十0.322)(Uw-0. 922) Uu U C 3十982 2.022 (Uw+0. 402) (Uw- 1. 622) 7.3.5 试验程序的限制由于
12、从破坏性放电至绝缘的恢复与时间有关，所以施加试验电压之间的时间间隔要足够以使得自恢复绝缘完全恢复其绝缘电气强度。设备委员会宜规定与绝缘类型有关的施加试验电压之间的时间间隔容许的限值(如果有的话)。还应考虑到，由于试验电压的重复施加即使没有发生破坏性放电，非自恢复绝缘也可能劣化。P/% 100 95 82 5 0 -2 +1 左一一一+Z 图9设备通过试验的概率P与实际CU1Q)和额定冲击耐受电压(uw)之间的差值K的关系7.3.6 型式试验程序的选择根据上述观点，作为绝缘配合的目的，对于进行的试验程序提出下述推荐:一二宜用升降耐受方法试验自恢复绝缘CGB/T16927.1-2011的耐受电压试
13、验程序D中所述方法之一)。一-宜用3次冲击耐受方法对非自恢复绝缘进行试验CGB/T16927. 1-2011的耐受电压试验程序A)。一二通常，包括自恢复和非自恢复两种绝缘的设备(即复合绝缘)宜用15/2次电压耐受试验CGB/T 16927.1-2011的耐受电压试验程序B)。不过，当在非自恢复绝缘中树枝状扩展的危31 GB/T 311.2-2013 险性具有重要意义且认为施加电压的次数过多时，3十9次电压耐受试验CGB/T16927.1-2011的耐受电压试验程序。是可接受的选择。一特定的适用于电力电缆及其附件(终端及接头)采用耐受正负极性各10次的雷电冲击电压试验及操作冲击电压试验。一一同样
14、，作为绝缘配合的目的，若要求进行工频试验时，不管是自恢复、非自恢复还是复合绝缘都进行短时工频耐受电压试验。7.3.7 型式试验电压的选择对于仅包括空气绝缘的设备，以标准耐受电压进行试验，并按GB/T16927.1-2011的规定进行大气修正。对于只包括内绝缘的设备，试验以未进行大气修正的标准耐受电压进行。对于包括内、外两种绝缘的设备，应用大气修正因数，如果修正因数在:95和1.05之间，则以修正，一值进行试验。政/正用数超出此范围时，作为绝缘配合的目的刑鸣的方法是可接受的a)外当内绝缘的设吭裕度大时，外绝缘试验才能正确。如果不是这样，则应当以标准值试验内绝缘，而对外绝缘.，可按有关设备委员会的
15、规定或博离考虑下述的替代方法1) 只在模型上进行外绝缘的试验;2) 在已有的试验结果之间插值;3) 根据绝缘尺寸估算耐受电压。如果空气间隙距离等于或大于GB31 1. 1-2012中附录A的表A.1.表A.2和表A.3中给出的值，则一般来说，外绝缘是不需要拭验的。对垂直绝缘子的温试验，绝缘于的形状应当满足一定的附加要求。己有资料证明，如果绝缘子的形状满足GB/T772的要求，贝IjP认、为己达到这些要求。如果间隙大于额定工频耐受电压除以230kV/m且绝缘子的形状满足GB/T772的要求，则仅需进行温条件下的工频试验，不需要另外进行外绝缘试验。b) 外绝缘的试验、电压低于内绝缘的试验电压(大气
16、修正因数 f/ -卢片一h k1.2 11 1 1/1 r I:/I / -L Itt T T/T-:=-;/ / /1 I J/ I I k / / /1 I i I / ./ t 1. 7 6 5 4 Ro X1 3 2 。2 3 4 5 6 7 8 Xo X1 图A.3R) =0. 5X)且接地故障因数k为常数时，Ro/X)与Xo/X)间的关系37 G/T 311.2-2013 8 旷4 V v I k =1. 4 卢，卢/ . l 1/ / / -1.-气卡4二/ l 丁J f 卡 k=1. 2 / 问Q/ / 行二飞v/ / 、/ / / / / / / / / / / / / ./
17、 ./ ./ ./ / / ./ ./ / / / 1.-/ ./ / / / / / /./ / / / /1/ / / / 2 3 4 5 6 7 8 7 6 5 4 Ro X 1 3 2 。J飞OX1 图A.4R, =X，且接地故障因数k为常数时，也/X，与Xo/X，间的关系8 庄J141J / / 二飞飞斗/ 、一L! L 1 1 k=l. 4 ,- I / / -_卜、I 1-/ 护/I k=1. 2 I / l / / / / / / 1 / f / / / / / / / / / / / / / /1 / / / / /1/ / / / / / -寸/ J ./ ./ / / /
18、 / / / / / / ./ ./ J / ./ ，斗/J , / / / I k=1. 6 ./ / ./ / J-l-/t/ / 7 6 5 4 qd h-ZA 2 0 0 2 3 4 5 6 7 8 J飞DX1 图A.5R, =2X，且接地故障因数k为常数时，Ro/X，与Xo/X，间的关系38 F GB/T 31 1.2-2013 附录B(资料性附录)维泊尔CWeibull)概率分布B.1 一般说明在论述外绝缘的大量文献中，作为施加电压峰值的函数，绝缘的破坏性放电概率PCU)用公式CB. 1)给出的高斯CGaussian)累积分布表示:式中:x=CU一一Uso)/Z; P(U)=L|e
19、牛、J立cJ U5o-50%放电电压PCU50)=0. 5J; Z 按GB/T16927.1-2011规定的标准偏差。. C B.l ) 然而，根本问题是对PCU)采用这一函数没有物理根据。缺乏这种根据的证据是，从物理角度看，在U低于某最小值时不可能发生放电。因此，该函数会在CUO=U50 -3Z)或CUO= U50 -4Z)处截断，从而使U运Uo时PCU)=O。采用公式CB.1)的主要原因是因为它与试验结果相当吻合。过电压累积频率分布通常也用高斯累积函数FCU)描述。它通常在CUet=Ue50 +35，)或CU=U抖。+35p)处截断，以表示计算过电压的上限。为考虑这些因素，本部分建议对过电
20、压和自恢复绝缘的破坏性放电都使用维泊尔概率分布，因为它有下列优点:a) 在维泊尔表达式中，从数学t就包括了截断值矶和U，t;b) 用袖珍计算器即可很容易地对该函数进行计算;c) 其反函数U=UCP)和Ue=UeCF)可用数学式表达，并很容易用袖珍计数器计算;d) 修正的维泊尔表达式由表征两个截断高斯表达式相同的参数确定:对PCU)用CU50，Z和UO): 而对FCU)用CUe2，5e和U，);e) 几个井联绝缘的破坏性放电概率函数与单个绝缘的表达式相同，其特性很容易从单个绝缘的特性确定。本附录将说明从三个参数的维泊尔累积概率分布推导两个修正函数，以用来表示操作和雷电冲击下外绝缘的破坏性放电概率
21、函数和系统中产生的过电压峰值的累积概率分布。B. 2 外绝缘的破坏性放电概率维泊尔分布的一般表达式为公式(B.2) : 式中: 截断值;卢一一尺度参数;Y 形状参数。PCU) =1-e-C平)r .( B.2 ) 39 GB/T 311.2-2013 用公式CB.3)和公式CB.4)值代换截断值和尺度参数卢，该表达式即可修正用来表示带截断放电概率的绝缘放电概率:=U50 - NZ ( B.3 ) 卢二NZCln2)士. ( B.4 ) 从而得出修正的维泊尔函数为公式CB.5):P(U) = 1一0.5(1峙且)Y (B. 5) 常数N为低于U50B才对应于截断电压PCU)=OJ的标准偏差，而指
22、数由条件PCU50-Z)=0.16确定，因而得出公式CB.6): ln f!n(l - O. 16)丁 l InO.5 /J Y= l卢门/l !I;:r汀t川、.C B.6 ) 对外绝缘，假定在叫咱(U0450寸Z)下，n N=4时，不可能发明邮政受概率=100%)。将N=4代人忖(R_()年县Y=4.点可近似令Y量X=CU-U50)/ZJ，则所采用的修正维泊尔闪络概率分布即为公式CB.7): / PCU) = 1 O 5 Cl叫t)C B.7 ) 图4画出了这修正维泊尔分布及与之匹配的高斯分布。图5是在高斯概率坐标上的相同分布。如同样的过电压作用于M个相同且并联的绝缘，则所产生的并联绝缘的
23、闪络概率pCU)J由公式CB.8)给出:p CU) = 1 - 1 - PCU) J M C B.8 ) 将公式CB.7)和公式CB.的合并.则M个井联绝缘的闪络概率为公式出.9) : P挂号(对R=O.l有效) C B. 13 ) 式中:M一+同时受电压作用的绝缘数;一一不截断高斯积分函数:UO一过电压分布平均值，单位为千伏CkV).即按附录C得到的Ue225e值;U50一-用耐受电压除以(1 1. 3Z确定的50%闪络电压，单位为千伏(kV); 5，一过电压概率分布的标准偏差，单位为T伏(kV); Z 一一地缘闪络概率的标准偏差，单位为千伏CkV)于是，R=1000000-1创的l14o=
24、1制-4.3= 100X 10-5 = 10-3，与上述结果相同。对低故障风险率，使用本公式可能过于保守。 、 B.3 过电压的累积频率分布 / / 夕/为用修正的维泊尔函数表示过电压累积频率，考虑到该函数应在高电压值截断，因此只需改变公式CB.Z)指数的电压符号即可。例如，相对跑过电压:FCUe) = 1 e-(与二)r . C B. 14 ) 按附录C所做的假定，截断值为CU=Ue50十35e)，而Z%值等于CUe2= Ue50十Z.055e)，公式CB.们的指数为Y=3.07，可近似取为Y=3。按这些假定，用于公式CB.14)的尺度参数为卢=3.5丘。或者，过电压频率分布也可表示为与公式
25、CB.5)的破坏性放电公式相似的形式:FCUe) =1一0.51-+ (二手叫3 . C B. 15 ) 使用以上各因数，公式CB.14)和公式CB.15)都可给出2%值下的概率为2.Z%，此结果可认为是足够的。如将事件峰值法与相峰值法(见4.3.3.2的定义)比较，且三相上的过电压在统计上是独立的，则概率分布为公式CB.16): Fc-p = 1一(1 F p_p ) 3 = 1 e -3 (平)r . C B. 16 ) 41 GB/T 311.2-2013 式中:c-p和p-p分别指事件峰值法和相峰值法，参数Y=3，卢=3.5乱。这说明两种方法中的参数卢服从下述关系公式CB.17):乱、
26、_p=3一卢p_p=0. 69卢p-p. C B. 17 ) .C B. 18) 从而偏差间的关系为公式CB.18) : 5c- p = O. 6951_1 而两种方法的截断值应该相同，所以有公式CB.19) : ( B. 19 ) Ue2C-P = 1. 08Ue2P_P一0.08并联绝缘数99 90 70 50 30 10 连回骨眼再由布区0.1 Uso- 4Z Uso 吨。，-2电压Uso-22 Uso-32 说明:U50 -单个间隙的50%闪络电压;Z一一单个间隙的标准偏差。并联配置绝缘使耐受电压降低的变换图图B.1 42 飞.-一一一GB/T 311.2一2013附录C(资料性附录)
27、线路合闸和重合闸产生的代表性缓波前过电压的确定c. 1 一般说明CIGRE第33研究委员会研究了合闸和重合闸过电压的确定，这类过电压下绝缘的响应，以及它对相相吁地绝缘结构的绝缘配合程序的影响，并为此出版了文献lJ、6J、7J、8J。尽管它报道的原则仍然有效，但其使用却相当复杂。因此，本附录对其结果做了归纳，并且介绍在使用本部分时认为是必要的简化。对结果的解释可参照有关的ELECTRA出版物。这些原则是为过电压计算的相峰值法(定义见4.3.3.3)建立的。然而，其结果，特别是作了简化后，也适合于事件峰值法。C.2 预期相对地过电压代表性幅值的概率分布从相对地过电压2%值(图1的Ue2值)可估算代
28、表性概率分布为:一一相峰值法: -2%值:Ue2 偏差:乱=0.25(Ue2 - 1) 截断值:Uet=l.25Ue2一O.25 相当于Uet=1+5e。 应指出，如Ue2=Ue50 +2乱，则Uet=Ue50 +3e。注:推荐采用Uet=Ue50十30一一事件峰值法: 2%值:Ue2; 偏差:e=0.17(Ue2-1)、，、E/1iqL CC /，、J，、. ( C.3 ) 截断值:Uet=1.13Ue2一0.13( C.4 ) 相当于Uet=1+6.65乱。如附录B所示，对同样的投切操作，两种方法得到的截断值是相同的。因而2%值和偏差肯定不同。两种方法的准确数值可通过研究得到。然而，从结果
29、分散性看，图1对两种方法都适用。C.3 预期相间过电压代表性幅值的概率分布一般来说，计算三相过电压时的绝缘特性，必须从过电压波形确定其最重要瞬间(见C.的。这个最重要瞬间用下述3个瞬间之一定义即可:a) 相对地过电压正极性峰值瞬间:在此瞬间，过电压可表示为:每端子的正极性峰值;给出相间最高作用的相邻两端子的最大负极性分量;相邻两端子的最小负极性分量。43 G/T 311.2-2013 b) 相对地过电压负极性峰值瞬间:该瞬间相当于正极性峰值瞬间，但极性相反。c) 相间过电压峰值瞬间:在此瞬间，过电压可表示为:每对端子间的相间过电压峰值;该过电压的正极性和负极性分量;第三端子的对地分量。在所有瞬
30、间，第三分量都很小。因此，过电压可用两相的两个分量表示，第二相接地。过电压概率分布是双变量的，因为两个分量都在变化。在双变量概率分布中，通常用具有相同概率密度的一组过电压来代替所采用的单个电压值。用高斯分布近似各分量概率分布时，这些组合形成的曲线是椭圆;特殊情况下，如两个分布的分散性相等，则曲线为圈。如使用维泊$分布，则曲线类似于椭圆或圆。除表示固定概率密度外，该曲线的另一特性是它的每条切线都表示概率不变的合成相间过电压。图C.1是摘自参考文献凹的例，对应上面所说的三个瞬间的2%概率慨。按过电压计算，三曲线中仅一个对应于绝缘的最重要百霹间，且仅此曲线对过电压有代表性。、 二户、币;(/、为简化
31、并考虑三个所选瞬间中的各瞬间，参考文献7J建议用图C.2给出的困代表这三条曲线。该圆完全由相对地过电压的正极性和相等的负极性峰值确定。该圆的圆心位于3TT+ TT- U,-J2u u:=u -F v-e . . .,. . ( C.5 ) 2-12 其半径为t式中:R/主组二Lu 2-12 相对地过电压Ue和相间过电压U对应相同概率。相间过电压概事分布可估算为(参考图C.1和图C.2:;相峰值法: 2%值:U2; 偏差:此=。25(U，记-1.13) 截断值:UP1=耳1.25U2 -0.43 一一事件峰值法: 2%值:UP2; 偏差:p =0. 17(U一1.73) 截断值:UI二1.14U
32、2-0. 24 C.4 绝缘特性川，二:/. ( C.6 ) 川. ( C.9 ) 计算三相过电压时，为确定对绝缘最关键的瞬态过电压瞬间(见5.1. 1) ，必须考虑基本绝缘特性。图C.3所示为绝缘总体结构中的两相端子和接地端子，为简化起见省略了第三相。为描述这种结构的绝缘强度，使用了两种方法。-一属于某一给定放电概率的正极性分量与负极性分量有关。按这种方法对50%放电概率得到的绝缘特性如图C.4a)所示。对应某-给定放电概率的两分量之和的总放电电压与比值有关:=U-/(U+十U-)=1/1十(U+/U-) J ( C. 11 ) 式中:L1 U一负极性分量;GB/T 31 1.2-2013
33、u+一正极性分量。则由图C.4a)的例子可得到图C.4b)的关系。绝缘特性分为三个区域如图C.4b) 。区域a是正极性端子对地放电区域，负极性分量对放电概率影响极小或没有影响;区域b的放电发生在端子间，放电概率与两个分量都有关(应考虑在内);区域c与区域a对应，但放电发生于负极性端子对地。确定区域a和c的放电电压时可将对面的端子接地，即令一个电压分量为零。然而在区域b，两分量的比值(即比值)对结果会有影响，绝缘特性的这一部分与相间闪络对应，它取决于电极结构和放电物理过程。我们关注的是两种不同的电极结构:一一第一种结构的相对地放电和相间放电发生于结构的不同部分，例如电极半径与间隙相比很大时。相间
34、放电仅由相间总、电压决定。区域b的绝缘特性在图C.4a)中以450下降，或在图C.4b)中保持1固定/。这种结构存在于三相电力变压器和GI，!P。一第二种结构时对她拙和相间放电发生于结构的相同时。元种结构，绝缘特性取决于/二 放电过程p手己七按放电过程，可分为三种情况:、 a) 均匀或准均匀电场结构仆放电电压等于电晕起始电压.绝缘特性可通过电场计算得到。这种绝缘结构存在于三相封闭GISo尽管如此，当电极尺寸与间晾相比很大时，相间介质的电场几乎不受接地端子的影响，因此它决定于总电压。缸域b的绝缘特性在图C.4l: 对Y/:，.或町Y连接，h=1. 15(粗略估计); ,/, _L_. ,.:_
35、， _ _ _ ._.-. _-. .二/ 对Y/Y或/:，./连接，h=71.07(粗略估计)0少-l_;y.，. 7 . -. I_LL IHI /0兰/对快波前过电压情况;QT!值可为接在一次侧避雷器的保护水平，对缓波前过电压的情况，UTl值可为相对地作用电压峰值(假定避雷器不动作)。容性传递冲击波幅值因绕组损耗而衰脯，这一影响，以及变庄器所接负荷，都可有效降低容性尖峰幅值。通常，只有在变压器降压比很大且低压侧连接电容很小时，这些过电压尖峰才是危险的。如侵入波陡度很高或被截断，则可能出现严重情况。接在二次侧的避雷器可有效限制容性传递过电压的幅值，特别是当设备不容许波前快速上升的电压作用(
36、如发电机和电动机)的情况，或变压器电容比不利时，加装电容器可进一步改善保护，否则二次侧避雷器动作会过于频繁。D.4 感性传递冲击波冲击波的感性传递通常是最重要的传递模式，而且在中等电压变化率时就会发生。通常，当初始分布以振荡方式向电压和电流最终分布变化时，感性冲击波传递与一次绕组的冲击电压和电流的瞬态特性有关，这意味着传递冲击波是由以不同频率振荡的几个分量组成的。G/T 31 1. 2-2013 这种传递模式下，变压器基本以正常模式运行，惯用的工频方法可用于冲击幅值和波形的分析。因而，电压分量的等值回路和公式的推导都相当容易，但另一方面，所须变压器参数值的确定却很复杂。因此，确定冲击幅值时，通
37、常只使用简单的近似公式，因而直接测量可给出感性传递冲击波幅值更准确可靠的数据。感性传递冲击波的幅值取决于:一一一次电压幅值(包括避雷器动作); 一-侵入波持续时间;变压器特性(绕组数量、E数比、短路阻抗和矢量组); 一二次侧连接线路的波阻抗;一负荷特性。变压器二次侧感应的冲击披可借助公式(D.4)估算:/D, H,/H, O. 2O. 9 /l / 。纵向(棒一棒结构)D,/H, Q. 10. 8 O. 5 64 GB/T 31 1.2-2013 附录G(资料性附录)绝缘配合程序的示例6)G.1 一般说明绝缘配合程序包括确定作用在设备上的各类电压以及根据可接受的保护裕度或可接受的性能指标以选取
38、相应的标准(或额定)耐受电压。这些裕度或指标主要是经验数据。GB 31 1. 1-2012中所述的绝缘配合程序包括四个主要步骤:一步骤1:确定代表性过电压.U，川、一一步骤2.确定酣耐受电压，U川 、一步骤3.确定要求耐受电压，U川、二一一步骤4:确定标准耐受电压，Uw。 这些主要步骤及其关系将在本附录中的示例说明。为了便于应用，不但给出了如何确定要求耐受电压，而且还给出了有关相对地及相间间隙距离的计算。关于Kc.J的选取在以下计算示例中，分别按IEC和我国惯例进行计算。严格地说，代表性过电压并非系统中出现的过电压，但代表了实际过电压在设备上的相同的电气作用。这样，若假定的实际过电压和试验电压
39、的波形不向，贝lJ须对代表性过电压进行修正，以使该试验真实地验证绝缘强度。在考虑作用电压和电气强度的配合时，必须考虑各种类型的作用电压和相应的绝缘特性，从而要区分自恢复绝缘(外绝缘)和非自恢复绝缘(内绝缘y。对非自恢复绝缘.lJ采用确定性法来确定电气强度的配合;而对自恢复绝缘，可能方便地用统计法。下面的示例试图说明这些考虑。G.2 范围I内系统(标称电压220kV)的数值示例所分析的系统示于囱10，将绝缘配合程序用于1号变电站。对范围I的设备，GB3111-2012中规定了短时工频和雷电冲击耐受电压9对要求的缓波前k操作)耐受电压计算可换算到短时工频耐受电压;也可/算到快波前(雷电)冲击耐受电
40、压。本示例包含了这种换算。/对范围I内的正常系统，绝缘配合的结果是规定一组同时适用于相对地和相间的标准绝缘水平(即一组标准耐受电压)。本示例的第一部分未考虑非正常运行工况。但在第二部分，强调了应考虑各种起因产生的作用电压以及它们的影响的重要性，这种特殊运行工况考虑了在2号变电站内的电容器开合。本例所取基本数据为:系统标称电压:Un=220kVj设备最高电压:Um=252kVj污秽等级:严重;海拔:H=1000 m。G.2.1 第一部分:正常运行工况G. 2. 1. 1 第一步:确定代表性过电压U叩值G. 2. 1. 1. 1 工频电压在绝缘配合程序中，最重要的参考电压是设备最高电压Um，Um二
41、三U，(U，为最高系统电压，即相间6) 采标说明:这里给出我国四个典型电压等级即设备最高电压;12kV、252kV、550kV和1100 kV的计算示例。65 GB/T 311.2一2013电压有效值)。包括补偿在内的系统应设计运行在或低于该电压U，o1号变电站处严重污秽区，绝缘子的最小爬距推荐为25mm/kVo G. 2. 1. 1. 2 暂时过电压暂时过电压与系统结构、容量、参数、运行方式以及各种安全自动装置的特性有关。暂时过电压升高除要求增大绝缘强度外，还对选择过电压保护装置的参数有重要影响。暂时过电压一般由接地故障和甩负荷，发电机超速等引起。相对地代表性过电压为1.3 p. u.。可以
42、得到代表性暂时过电压的最大值:一一相对地:U，p=189kV; 一丰目间:U，p=328kV。G.2. 1. 1. 3 缓波前过电压系统研究确认由远处雷击产生地缓波前过电压对绝缘配合并不重要，并通常被忽略(见4.3. 3. 6)。另外，由于本示例中，中性点是直接接地的，因此不必考虑因接地故障引起的缓波前过电压。确定代表性过电压时，需要区别在远端合闸和重合闸过程中可能处于开路条件下的线路入口处的设备(l号变电站)和本地(2号变电站)电源侧的设备，它们将以不同方式受到不同电压的作用。a) 影响线路人口设备的特殊过电压(l号变电站)用相峰值法(参见附录。，若从2号变电站对线路重合闸可引起1号变电站入
43、口处2%过电压为:Ue2=3.0 p. u. ;Up2 =4.5 p. u.。在无避雷器时，线路人口处设备上的代表性过电压为这些过电压分布的截断值。如附录C所述:Uct = 1. 25Ue2一0.25=721kV; U pt = 1. 25Up2 -0.43 = 1 070 kV。b) 影响所有设备的过电压(1号变电站)位于1号变电站内的所有设备会受到由于本端线路合闸、重合闸产生的缓波前过电压。但是，送端的冲击电压远低于受端之值。考虑到在实际电网中无恒定的受端和送端，故仍取Ue2=3.0 p. u. (617 kV) ;Up2 =4.5 p. u. (926 kV)，因此Uet=721 kV
44、;Upt = 1 070 kV。c) 线路人口处的避雷器(1号变电站)为了控制远端重合闸可能的严重过电压，在线路入口处安装与计划用于变压器保护相同的金属氧化物避雷器(参见4.3. 3. 8) ，其额定值为它们能承受最严重的暂时过电压循环(幅值和持续时间)。额定电压为200kV时，避雷器的保护特性是:操作冲击保护水平:Up，=442 kV; 雷电冲击保护水平:Upl=520kV。如4.3.3.8所述，采用避雷器后，代表性缓波前过电压可由U(相对地)或由1.7Up，(相间)直接给出，但这些保护值应低于相应的最大缓波前过电压(Uet和Upt)。这二情况适用于任何作用电压，所以，代表性缓波前过电压为:
45、相对地:U，p=442kV(对任何设备); 二相间:U，p=751kV(包括线路入口处的设备)。G. 2. 1. 1. 4 快波前过电压在本例中，仅考虑由于雷电产生的快波前过电压。用简化统计法可直接求得配合耐受电压(见G.2.1.2.3)，而不必计算代表性快波前过电压。GB/T 31 1.2-2013 G. 2. 1. 2 第二步:确定配合耐受电压U，w值根据本部分第5条款，需要将上一步确定的代表性过电压乘以不同的因数，这些因数可能因电压波形的不同而不同，同时考虑采用的性能指标(经济和运行上可接受的故障率)，还考虑了输入数据的误差(如避雷器数据)。G. 2. 1. 2. 1 暂时过电压对这类过
46、电压，配合耐受电压等于代表性暂时过电压(参见5.3.1)，换句话说，配合因数K=1.0。因此:相对地:U，p=189kV; 一一相间:U，p=328kV。G. 2. 1. 2. 2 缓波前过电压采用确定性法。用这一方法时，必须考虑由避雷器限制过电压畸变了过电压的统计分布。约在避雷器的保护水平处，过电压的概率分布有一明显的凸出(参见5.3. 2. 1)。因此，有关避雷器保护特性或设备绝缘强度的小的不确定度可能引起故障率的异常增加。由鉴于此，图6给出了为求得U，w值而与避雷器保护水平相乘的确定性配合因数Kd值。对所有设备:一一一相对地:U/Ue2= 442/617 =0. 716 , Kd = 1
47、. 095 (/1. 0) ; 相间:1. 7Up,/Up2 = 75 1/926=0.811 ,Kd = 1. 02。因此，配合耐受电压U，w=KdXU，p对所有设备:一一一丰目;对t也:U，w= 1. 095 X 442 =484 kV(/1. 0 X 442=442 kV); 相间:U ,w = 1. 02 X 751 = 766 k V。G. 2. 1. 2. 3 快波前过电压采用统计法(参见5.3.3.2)，更确切地说，采用简化统计法(参见E.4)。这里，乘以U，p的因数是根据特定线路结构以及因避雷器与被保护设备之间的距离导致的影响(计算值)来确定的。首先确定跳闸率等于可接受的变电站设备故障率R，的架空线路长度L，;然后，考虑距离L、进入变电站的线路数和档距L，p;最后计算得到避雷器的有效保护水平，这就是期望的U，w值。本示例中，采用了下列数据:在不同地点(线路入口处以及临近变压器处)安装了雷电保护水平为Up1=520 kV的多台避雷器，对内绝缘的最大距离为L=30m，对外绝缘，L=50m;二条铁塔线路(=2)的特性用A=7000表示(见表E.2);档距为L，p=400m;该线路的雷电性能为Rkm= 1/ (100 km.年); 对安装在1号变电站的设备，可接受的故障率为R，=1/(400年)。因此，由公式(E.18)可求得L，=R，/Rkm=250m;
