±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合

±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合

国家标准 GB/T28541一2012 土800kV高压直流换流站 设备的绝缘配合 nsulationeordinationftoequipmentsof士800kVhighvoltagediret currentconverterstations 2012-06-29发布 2012-11-01实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T28541一2012 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 缩略语 使用条件 5.1正常环境条件 5.2标准参考大气条件 5.3温度校正 海拔校正 士800kV直流换流站设备的绝缘配合的基本原则 设备的绝缘配合 6.l 设备上的作用电压 6.3设备最高电压U 的范围 设备的绝缘性能考核 士800kV直流换流站过电压及避雷器保护方式 士800kV高压直流换流站过电压类型 士800kV直流换流站设备的避雷器保护方式 士800kV直流换流站设备的绝缘配合方法 概述 8.l 8.2确定要求耐受电压(U 确定额定耐受电压 12 8. 3 士800kV直流换流站设备绝缘水平 12 设备最高电压 12 9.2直流换流站设备绝缘水平 12 附录A资料性附录)士800kV直流换流站绝缘配合例子 l6
GB/T28541一2012 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国高压直流输电设备标准化技术委员会(SAC/TC333)归口 本标雅起草单位;西安高压电器研究院有限责任公司,南方电网技术研究中心,西安西电避雷器有 限责任公司、西安西电电力系统有限公司、西安电力电子技术研究所、西南电力设计院电网分公司、新东 北电气(锦州)电力电容器有限公司、新东北电气(沈阳)高压开关有限公司 本标准主要起草人;苟锐锋、程晓绚、昌金壮,黄莹、杨晓解、何计谋、田方、王瑚,田恩文、黄超、 楼晓峰,周德才,张化良,戈兴茹,李福成
GB/T28541一2012 士800kV高压直流换流站 设备的绝缘配合 范围 本标准规定了设备绝缘水平选择原则,给出了具有代表性的耐受电压值,在制定各设备标准时,应 根据本标准的要求,确定设备的绝缘水平 本标准适用于士800kV直流换流站换流设备和直流场设备的绝缘配合 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB311.1一1997高压输变电设备的绝缘配合 GB/T311.2一2002绝缘配合第2部分;高压输变电设备的绝缘配合使用导则 绝缘配合第3部分;高压直流换流站绝缘配合程序 GB/T311.32007 GB11032一2010交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T13498一2008高压直流输电术语 GB/T22389一2008高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则 IEC60700-l:2008高压直流输电系统晶闸管阀第1部分:电气试验 IEc60721-2-2电气工程环境条件分类第2部分第2节降水和风 术语和定义 GB/T311.3一2007,GB11032一2010,GB/T13498一2008和GB/T223892008界定的以及下列 术语和定义适用于本文件 为了便于使用,以下重复列出了GB/T311.3一2007、GB/T22389一2008 中的某些术语和定义 3.1 直流系统电压DCsystemvoltage 最高的对地平均电压或平均运行电压,不包括谐波和换相过冲 [GB/T31l.32007,定义3.1] 3.2 持续运行电压最大峰值(PcoVpeakvalueofcontinuousoperatingvotage 在换流站直流侧设备上持续运行电压的最高峰值,包括换相过冲 [GB/T311.3一2007,定义3.2] 3.3 持续运行电压幅值(CCowerestvalueofeontinuousoperatimgvoltage 在换流站直流侧设备上持续运行电压的最高峰值,但不包括换相过冲 [GB/T311.3一2007,定义3.3] 过电压overvotage 单相导体对地或相-相导体之间超过交流系统最高运行电压的峰值或直流换流站直流侧的持续运
GB/T28541一2012 行电压峰值(PCOV)的电压 [GB/T311.3一2007,定义3.4] 3.4.1 暂时过电压(Tow temporaryovervoltage 持续时间相对较长的工频过电压 注:在某些工况下该电压的频率可能比工频高或低儿倍 [GB/T311.3一2007,定义3.4.1] 3.4.2 缓波前过电压slow-frontovervoltage 瞬态过电压,通常是单极性的,到峰值的时间为204sGB/T28541一2012 3.5.1 代表性缓波前过电压(RsL.o)representatiesow-frontoverotage 设备端子间具有标准的操作冲击波形的电压 [GB/T311.3一2007,定义3.5.1] 3.5.2 代表性快波前过电压(RFAo epresentatiefast-fronmtoerotage 设备端子间具有标准的雷电冲击波形的电压 [GB/T311.3一2007,定义3.5.2] 3.5.3 代表性陡波前过电压(RSTorepresentativesteep-fromtoervoltage 波前时间小于标准雷电冲击而大于极快波前过电压的电压 注:用于试验的陡波前冲击电压如1C60700-1中图1所示 波前时间是由系统研究决定 LGB/T311.3一2007,定义3.5.3 3.6 避雷器的持续运行电压continuousoperatingvoltageofanarrester 高压直流换流站直流侧避雷器持续运行电压是由直流电压叠加谐波电压组成的 其持续运行电压 分为三个不同的值 最大峰值持续运行电压 peakcontinuousoperatingvoltage,PCOV a 最大峰值持续运行电压是指包括换相过冲的最高持续运行电压峰值 b)峰值持续运行电压eresvalueofcontinuousoperatingvoltage,CCO)V 峰值持续运行电压是指不包括换相过冲的最高持续运行电压峰值 等效持续运行电压equivalentcontinuousoperatingvoltage,Ecov 等效持续运行电压是指等同于在实际运行电压下产生相同功耗的电压值 注1:既可选用工频电压,也可选用直流电压,或者两者的组合 注2:电压值和功耗可采用计算方法或通过特殊试验回路的试验确定 CGB/T223892008,定义3.2] 避雷器配合电流co-ordinationcurrentsofanarrester 用于系统绝缘配合,确定避雷器最大残压的电流称为配合电流 配合电流分为以下四种 a)陡波冲击电流 steepcurrentimpulse 按GB1l032一2010中3.16的规定 b雷电冲击电流lightning.curentimple 按GB11032一2010中3.17的规定 操作冲击电流switehingceurent mpul.e 按GB11032一2010中3.32的规定 d)缓波前操作冲击电流 slowfrontswitchingcurr retimpulse 视在波前时间为1000!s士100!s,半峰值时间约为波前时间2倍的冲击电流峰值 [GB/T22389一2008,定义3.4] 直接保护的设备direttprotetedequipment 与避雷器直接并联的设备,它们之间的距离可以忽略 且任何代表性过电压等于相应的避雷器的 保护水平 [GB/T311.3一2007,定义3.11]
GB/T28541一2012 3.9 避雷器保护水平proteetivelevelsofanarrester 对于每一种类别的电压,相应于配合电流下的避雷器两端的残压 下述3.12.1到3.12.3定义适用高压直流换流站设备 [GB/T311.3一2007,定义3.12] 3.9.1 操作冲击保护水平(SIPL)switehingipulseproteetivelevel 当避雷器通过操作冲击配合电流时,出现在避雷器上的残压 [GB/T311.3一2007,定义3.12.1] 3.9.2 雷电冲击保护水平(LIPLlightingimpul useprutetelee 当避雷器通过雷电冲击配合电流时,出现在避雷器上的残压 [GB/T311.32007,定义3.12.2 3.9.3 陡波前冲击保护水平(STPLsteep-frontimpulseproteetivelevel 当避雷器通过陡波前冲击配合电流时,出现在避雷器上的残压 [GB/T311.3一2007,定义3.12.3] 3.10 配合耐受电压 co-ordinationwithstandvoltag age 在实际运行条件下,绝缘结构满足性能指标的每类电压的耐受电压值， [GB/T311.32007,定义3.13] 3.11 要求耐受电压requirelwithstandvoltage 在标准耐受试验中确保绝缘耐受满足实际系统运行的配合耐受电压的试验电压值 [GB/T311.3一2007,定义3.14] 12 3. 额定耐受电压speeifiedwithstandvoltage 经过适当选择的前于或等于婆求附受电压的试验电压 注1:对于交流设备,额定耐受电压标准值见GB311.1一1997 对于高压直流设备,额定耐受电压没有标准值,而 是取舍到方便的可行值 注2;设备耐受试验的标准波形及试验程序在GB/T16927.1一1997和GB311.1一1997中规定,但对一些直流设 备(如品闸管阀),为了能够更为真实地反映实际运行情况,其标准冲击波形可以修正 [GB/T311.3一2007,定义3.15 3.12.1 额定操作冲击耐受电压(SsIwwspeeifiedswitehim pulsewithstandvoltage ingimpu 标准操作冲击波形的绝缘耐受电压 [GB/T311.3一2007,定义3.15.1] 3.12.2 额定雷电冲击耐受电压(SL.Iwwspeeifiedlightingipulsewithstandoage 标准雷电冲击波形的绝缘耐受电压 [GB/T311.3一2007,定义3.15.2]
GB/T28541一2012 3.12.3 额定陡波前冲击耐受电压(sSFwvspeifiedsteep-frontimpulsewithstamdotuge IEC60700-1:1998中规定波形的绝缘耐受电压 [GB/T311.3一2007,定义3.15.3] 13 3. 旁路开关bypassswitch 跨接在一个或多个换流桥直流端子间的机械电力开关装置,在换流桥退出运行过程中把换流桥短 路;在换流桥投人运行过程中把电流转移到换流阀中 3.14 disconneetor 旁路隔离开关bpass 与旁路开关并联的隔离开关 3.15 高压)端12脉动换流器I12-peonverterbridge 由两个6脉波换流桥串联组成的12脉波换流器,且一端与高压直流极母线相连,另一端与低(压 端12脉波换流器相连 3.16 低(压)端12脉动换流器LV12-pconverterbridge 由两个6脉波换流桥串联组成的12脉波换流器,且一端与直流中性母线相连,另一端与高(压)端 12脉波换流器相连 缩略语 下列缩略语适用于本文件 LIPL:雷电冲击保护水平 SIPL;操作冲击保护水平 sTIPL;陡波前冲击保护水平 SLIwL;额定雷电冲击耐受水平 SsIwL:额定操作冲击耐受水平 SSFIwV;额定陡波前冲击耐受水平 使用条件 5.1正常环境条件 涉及到绝缘配合的正常环境条件如下 周围空气温度不超过40且24h内测到的平均值不超过35 最低周围空气温度,对于 一10C户外”级为一10;对于“一25C户外”级为一25C以及对于“一40C”级为一40 海拔不超过海平面以上1000m b e)周围空气没有显著地被灰尘,烟雾、腐蚀性气体,燕汽或盐雾污染 通常会出现凝露和沉积 考虑了以露水、凝露、雾、雨、雪、冰或积霜形式出现的沉积物 d) 注:沉积物的绝缘特性见GB/T16927.l,其他特性见IEC60721-2-2 5.2标准参考大气条件 标准参考大气条件为: 温度:ta=20C; a
GB/T28541一2012 b 压力:=101.3kPa; 绝对湿度;h,=11g/m' 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据 5. 3 温度校正 对周围环境空气温度高于40C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规定耐 受电压值乘以温度校正因数K,,见式(1): K，=l十0.0033(T一40 1 式中: -环境空气温度,单位为摄氏度(C) 海拔校正 根据GB311.1一1997附录B的规定,海拔校正因数K 可根据式(2)进行计算: !-1oo)/8150o K =e" 2 式中: H -设备安装地点的海拔高度,单位为米(m) 的取值如下 =1.0,对直流耐受电压; a b =1.0,对雷电冲击耐受电压; 71= "=1.0,对空气间隙和请洁的绝缘子的短时工频耐受电压， d》"按图1,对操作冲击耐受电压 注:指数m取决于包括在设计阶段未知的最小放电路径在内的各种参数 0.0 1000 2000 AV Uw 说明 相对地绝缘 纵绝缘; -相间绝缘; 棒-板间隙(标准间隙》 对于由两个分量组成的电压,电压值是各分量的和 图1指数m与配合操作冲击耐受电压Ue的关系
GB/T28541一2012 对污秽绝缘子,指数m是探讨性的 对污秽绝缘子的长持续时间试验和短时工频耐受电压如果 要求),对于标准绝缘子m可低至0.5,而对于防雾型m可高至0.8. 士800kV直流换流站设备的绝缘配合的基本原则 6 设备的绝缘配合 根据设备可能承受的过电压,并考虑设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素,从安全运行考虑 和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘水平 6.2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 持续运行电压(其值不超过设备最高电压U,持续时间等于设备设计运行寿命). a 暂时过电压(包括直流电压升高,谐振过电压) b c 缓波前(操作)过电压; D 快波前(雷电)过电压; 陡波前过电压 联合过电压 6.3设备最高电压U的范围 范围I:1kVGB/T28541一2012 间在相关设备标准中规定 在操作过电压下设备的绝缘性能用操作冲击试验考核 在雷电过电压下设备的绝缘性能用雷电冲击试验考核 洼1;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I的开关设备的纵绝缘性能用直流耐压试验和雷电冲击电压试验考核 b) 范围的开关设备的纵绝缘性能用雷电,操作冲击电压和直流耐压试验考核 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 注2;换流阀单阀需完成陡波 支前冲击电压试验 直流转换开关采用操作冲击电压和转换电压的联合电压试验.以及雷电冲击电压和转换电压的联 合电压试验检验 土800kV直流换流站过电压及避雷器保护方式 7.1士800kV高压直流换流站过电压类型 7.1.1概述 高压直流输电设备在运行期间,有可能承受由于系统遭受雷击、操作,故障或其他原因而产生的各 种波形的过电压,根据波头形状进行分类 7.1.2交流缓波前和暂时过电压 交流系统以最高电压运行时,发生在交流侧的缓波前过电压和暂时过电压 该类型过电压确定了 高压直流换流站交流侧的过电压保护水平和绝缘水平,同时也影响到阀的绝缘配合 交流母线避雷器承受的应力与交流网络中的暂态现象有关 引起这种暂态现象以及相应应力的主 要因素是交流滤波器的投切和换流变再次励磁时的饱和特性 清除靠近换流站侧的单相或三相接地故 障将在换流母线上引起严重的操作过电压 换流站附近发生接地故障时,滤波器组可能会完全放电,此 时故障清除将引起暂态过电压 对交流侧缓波前过电压和暂时过电压的详细说明参见GB/T311.3- 2007的6.4.1 相对于士500kV直流系统而言,士800kV直流输送功率较大,其所需的无功补偿容量也相应显著 增加,因此其直流甩负荷和接地故障清除等工况产生的暂时过电压的幅值更高,持续时间更长,并可能 叠加谐波引起谐振过电压 7.1.3直流暂态过电压 7.1.3.1直流系统运行方式 士800kV直流输电系统直流暂态过电压研究通常考虑下列运行方式(功率正送及功率反送下) a)双极全压运行方式; b)双极半压运行方式; 双极-极全压-极半压运行方式 c d)单极全压金属回线方式 单极全压大地回路方式; 单极半压金属回线方式; f g)单极半压大地回路方式 7.1.3.2直流缓波前(操作)过电压 形成士800kV直流换流站缓波前(操作)过电压的故障工况包括:
GB/T28541一2012 直流侧接地、短路和开路 例如高(压)端Y/Y换流变阀侧绕组对地闪络;双极对称或不对称 运行时，一极接地故障,在健全极产生感应过电压;地极线,金属回线开路故障等 直流控制和保护系统失灵 例如全电压启动,阀连续丢失脉冲故障,逆变站闭锁而旁通对未解 锁、阀误导通、换流站失去交流电源等 交流侧故障在直流侧产生的过电压 例如交流线路单相或三相接地和清除故障通过换流变压 器传递至阀上,并且通过阀的串联联接,在阀侧产生对地附加过电压 直流侧开关操作过电压 例如高、低(压)端12脉波换流器旁路开关合闸和分闸;投切直流滤 波器;单极金属回线与单极大地回线运行方式转换时直流转换开关操作等 7.1.3.3快波前(雷电)和陡波前过电压 7.1.3.3.1概述 高压直流换流站的不同区域应使用不同的方法评估快波前和陡波前过电压 7.1.3.3.2从交流线路到换流变压器网侧端的交流开关场区域 交流开关场的出线较多,并接有大量的交流滤波器、电容器和电力载波滤波器(PIc滤波器)等设 备,对侵人的过电压有衰减作用 7.1.3.3.3从直流线路到平波电抗器线路端的直流场区域 直流开关场接有直流滤波器,PLC滤波器和平波电抗器等阻尼雷电波的设备及直流线路、金属回 线、接地极线、极线和中性母线等多组避雷器,雷电过电压一般不严重 7.1.3.3.4从换流变压器阀侧到平波电抗器的阀侧端的换流器区域 阀厅交流侧有换流变压器和换流变压器侧PIC滤波器的屏蔽,直流侧有极线及中性母线平波电抗 器对雷电波的屏蔽,通过它们线圈之间和匝间电容传递到阀厅的雷电侵人波幅值很低,波形类似于缓波 前过电压 因此将其作为换流器缓波前过电压进行绝缘配合 7.1.4交流滤波器过电压 交流滤波器设备绝缘水平可通过高压端对地故障研究决定,当故障地点发生在近地点时,高压端设 备承受的过电压波形类似于快波前过电压 因为高压端电容和电感的阻尼作用,低压端设备基本不承 受快波前过电压 7.1.5直流滤波器过电压 直流滤波器设备绝缘水平可通过高压端对地故障研究决定,当故障地点发生在近地点时,高压端设 备承受的过电压波形类似于快波前过电压 因为高压端电容和电感的阻尼作用,低压端设备基本不承 受快波前过电压 7.2士800kV直流换流站设备的避雷器保护方式 7.2.1概述 换流站设备可以采用避雷器直接保护或儿种避雷器串联的方式保护,重要设备尽可能地由靠近的 避雷器直接保护 最终采用的设备保护方式将在完成过电压和绝缘配合研究,获得系统最佳避雷器布 置方式后确定 士800kV高压直流换流站可能采用的避雷器及其布置见图2
GB/T28541一2012 DR 直流线路 换流器直 上没叫线 平波电抗器避雷 雷器 捧 IDL [DB TA2I Ica日高端1味这 换流变网侧 换流器避器 直流母线直流线路 遍出器 M2] 避雷器 避雷器 高端换流 东xP 吞中点母 器避雷器 交流料款 线边蛋盟 ICB1] 避雷器 V1 直流母线中点 避器 低端1肚达 换流器避首器 M1] [M 上性经美 困 EA 中点母 接地极线 交流母线 中姓母线 交流滤波器一 线避优置 避雷器 避器 IE 中性母线 避雷器 图2士800kV高压直流换流站避雷器位置 换流站设备爽型的避雷器保护方式如下所述 7.2.2换流阀,6脉波换流桥和12脉波换流器 换流阀端子间由阀避雷器V直接保护,阀避雷器与晶闸管的正向保护触发配合构成阀的过电压保 护(参见GB/T311.3一2007的9.4.4),用于保护阀免受过电压的损坏 士800kV直流换流器由两个6脉波换流桥串联组成一组12脉波换流器,高压端两个6脉波换流 桥间的连接母线由高端12脉波换流器中点母线避雷器M2直接保护,或者采用阀避雷器V3串联直流 母线中点避雷器CB的方式保护 低压端两个6脉波换流桥连接母线由低端12脉波换流器中点母线 避雷器M1直接保护 士800kV直流系统中当双12脉波换流器中的一组独立运行时,高(压)端12脉波换流器避雷器 C2保护高端400kV12脉波换流器,低(压)端12脉波换流器可以由低端12脉波换流器避雷器c1直 接保护,也可以采用直流母线中点避雷器CB串联中性母线避雷器E保护 7.2.3换流变压器 换流变压器网侧套管由交流母线避雷器A保护 高(压)端Y/Y换流变压器阀侧套管及套管CT根据避雷器布置方式有两种保护方法,其一为采用 高(压)端Y/Y换流变阀侧避雷器A2直接保护,另一种方式为高(压)端12脉波换流器中点母线避雷 器M2串联阀避雷器V3保护 采用前者更有利于阀厅内设备的布置,但后者采用的方式更直观可靠 高(压)端Y/换流变压器阀套管及套管CT由阀避雷器V3串联直流母线中点避雷器CB保护 低(压)端Y/Y换流变压器阀侧套管及套管CT由阀避雷器V3串联低端12脉波换流器中点母线 避雷器M1保护 低(压)端Y/换流变压器阀套管及套管CT由阀避雷器V3串联直流中性母线避雷器E1H保护 平波电抗器 7.2.4 士800kV直流输电系统采用了干式平波电抗器,布置于极线的平波电抗器可以采用在平波电抗器 两端跨接平波电抗器避雷器SR的方式进行保护,在某些工程中,因为换流器直流母线避雷器C2和直 10
GB/T28541一2012 流母线避雷器DB已为该电抗器提供了充分的保护,可不安装该避雷器,此时极线平波电抗器线路侧端 子由直流母线避雷器DB保护,阀侧端子由换流器直流母线避雷器CB2或直流母线中点避雷器CB1串 联高端12脉波换流器避雷器c2保护;中性母线平波电抗器由中性母线避雷器保护 7.2.5极线设备 位于极线的设备包括极线穿墙套管、极线隔离开关极线电压测量装置、极线电流测量装置、一端接 于极线的旁路开关、一端接于极线的旁路隔离开关等 由于避雷器保护的距离效应,极线上的设备由不 止一只的避雷器保护 包括直流母线避雷器CB2、,DB及直流线路避雷器DL(安装于直流线路人 口处 极线穿墙套管和位于平波电抗器阀侧的极线电压测量装置和极线电流测量装置,当双12脉波换流 器均投人运行时,可以由换流器直流母线避雷器CB2保护,也可以采用直流母线中点避雷器CB1串联 高端12脉波换流器避雷器C2保护 当高端12脉波换流器独立运行时,可以由中性母线避雷器E 串 联高端12脉波换流器避雷器c2保护 位于平波电抗器线路侧的极线电压测量装置,极线电流测量装置,极线隔离开关、一端接于极线的 旁路开关、一端接于极线的旁路隔离开关均由直流母线避雷器DB,DL保护 7.2.6高、低端12脉波换流器之间的母线设备 位于高、低端12脉波换流器之间的电压测量装置,电流测量装置、隔离开关和接地开关,穿墙套管 等设备由直流母线中点避雷器CB1保护 7.2.7中性母线设备 中性母线设备分别由靠近各设备的中性母线避雷器E保护 交流滤波器 7.2.8 由交流滤波器避雷器F保护滤波器内各元件 7.2.9直流滤波器 由直流滤波器避雷器F 保护滤波器内各元件 士800kV直流换流站设备的绝缘配合方法 8.1概述 士800kV直流换流站设备的绝缘配合方法采用确定性法(惯用法),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 8.2确定要求耐受电压(U. 在GB311.1一1997中推荐使用绝缘配合因数K 乘以代表性过电压U,,获得相应的配合耐受电 压,即U =K×U,见GB311 1一1997的4.3) 对于在直流侧设备的实际计算方法中见 GB/T311.2一2002的3.3用绝缘配合确定性因数K.(见GB/311.2一2002的3.3.2.1)代替K 因数K 考虑了以下因素 11
GB/T28541一2012 a计算过电压数据及模型的局限性和避雷器的非线性特性对配合电流的影响 b 过电压波形和持续时间与标准试验波形之间的误差 参考GB311.1一1997的图1,要求的耐受电压U是通过配合耐受电压U,外绝缘大气校正因数 K 和取决于内部及外部绝缘类型的安全因数K，确定的 安全系数K,考虑了下列因素: 绝缘寿命; a b 避雷器特性的变化; e)产品质量的分散性 绝缘配合确定法可用于换流站.根据经验对于海拔低于1000m的高压直流换流站由避雷器保护 水平乘以一个因数获得设备的要求耐受电压 这个因数考虑了上述的所有因数 如果用户或者相关设 备标准没有给出具体规定,表1提供了用作设计目的的相应因数值 表1中的值适用于设备由紧靠的 避雷器直接保护 反之,则应考虑距离影响,并在结果中说明增加的比率(参见GB311.1一1997和 GB/T311.22002给出的配合因数和配合耐受电压). 表1要求冲击耐受电压与冲击保护水平的比值 要求冲击耐受电压与冲击保护水平比值 设备类型 SSIwV/SIPL SLIwV/LIPI SSFIwV/STIPL" 交流开关场,包括母线,户外绝缘和其他常规 1.20 1.25 1.25 设备 交流滤波器元件 1. 15 1.25 1.25 网侧 1.20 1.25 1.25 换流变压器(油绝缘设备 阀侧 1.15 l.20 1.25 换流阀 1.15 1.15 1.20 1.15 1.15 1.25 直流阀厅设备 直流开关场设备(户外),包括直流滤波器和平 1.15 l.20 1.25 波电抗器 用于一般设计的比值 最后的比值(增高或减小)根据选择的性能指标确定 阀避雷器的TIPL 以避雷器直接保护设备为基础的比值 8.3确定额定耐受电压 额定耐受电压等于或高于要求耐受电压 对于交流设备,额定耐受电压在GB311.1中有相应的 标准值 对于高压直流设备,没有标准耐受值,额定耐受电压可取舍到方便的可行值 土800kV直流换流站设备绝缘水平 设备最高电压 直流换流站设备的最高电压从下列值中选取(kV):816，408,125,100,50 9.2直流换流站设备绝缘水平 选取设备的绝缘水平时,应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 12
GB/T28541一2012 设备绝缘水平的两个耐受电压,即: a)额定雷电冲击耐受电压; b)额定操作冲击耐受电压 注;对于换流阀设备还应给出陡波冲击耐受电压 由于换流站主接线型式不同,换流站避雷器布置方式不同,所采用的避雷器型式不同以及避雷器保 护原理不同等原因,表2一表7中在同样的设备额定直流电压下,同一设备有可能出现不同的绝缘水平 要求 表2一表7中的绝缘水平为典型数值 只有表2一表7中同一横行中的一组绝缘水平才能构成一组标准绝缘水平 附录A给出了一个士800kV高压直流换流站的绝缘配合计算例子 表2换流阀的绝缘水平 直流系统电压 额定陡波冲击耐受电压额定雷电冲击耐受电压额定操作冲击耐受电压 位 置 V kV k kkV 477 426 450 单阀 474 458 458 555 503 00kV12脉波桥 低压端对地 450 325 1800 1600 800kV12脉波桥 高压端对地 1800 1600 800 903 825 两12脉波桥间母 线对地 175 950 1294 1182 高压12脉波桥 中点 1550 1300 594 558 低压12脉波桥 中点 750 550 表3换流变压器的绝缘水平 直流系统电压 额定雷电冲击耐受电压 额定操作冲击耐受电压 单相双绕组换流变阀侧 kV kV kV 高压端Y/Y 1800 1600 高压端Y/D 1550 1300 低压端 800 Y/Y 1300 1050 750 950 低压端Y/D 1175 105o 13
GB/T28541一2012 表4直流滤波器的标准绝缘水平 直流系统电压 额定雷电冲击耐受电压 额定操作冲击耐受电压 位 置 k kV kV 750 550 12 550 450 13 550 450 G lo 800 1950 707 12 250 150 12 13 250 150 13 261 150 注1表中直流滤波器的绝缘水平选择三谐滤波器进行说明,表格中的位置参考图3 注2:G表示接地 直流纲 Fdcl避雷器 Fde2避雷器 -c2 12 Fde避借器 L3 中性线 市圈 图3三调谐直流滤波器结构 表5直流极线设备的绝缘水平 额定雷电冲击耐受电压 额定操作冲击耐受电压 设 kV kV 直流极线平波电抗器、隔离开关和接 地开关、极线PLc(如有、直流极线穿 1950 1600 墙套管,旁路开关,直流极线CT,PT 14
GB/T28541一2012 表6双12脉波换流器中间母线设备的绝缘水平 额定操作冲击耐受电压 直流系统电压 直流耐受电压 额定雷电冲击耐受电压 60min k kV kV kV 1175 950 400 600 950 850 注:双12脉波换流器中间母线设备包括双12脉波换流器中间母线隔离开关,穿墙套管,旁路开关,直流CT 表7直流中性母线设备的绝缘水平 设备最高电压 60min直流耐受电压 额定雷电冲击耐受电压 额定操作冲击耐受电压 kV kV kv kV 450 50 75 450 450 450 100,72.5 143 650 550 注，直流中性母线设备包括中性母线平波电抗器,隔离开关和接地开关,中性母线PIL.c(如有,中性母线穿端套 管、中性母线cT,PT.中性母线电容器,接地极监视装置(电容器,电抗器),直流转换开关 15
GB/T28541一2012 附 录A 资料性附录 士800kV直流换流站绝缘配合例子 A.1概述 本附录给出了士800kV高压直流换流站的绝缘配合和计算方法 这个例子是一个非常简略的知 识性的指导 主要讲述了基于上文中的程序,选定避雷器的额定值和规定的绝缘水平的步骤 本附录中给出的结果是基于第8章中描述的程序和方法 因为对于直流没有标准耐受水平,为使 实际使用方便,把SSIwV,SLIwV和SSFIwV的计算值向上取为整数 A.2避雷器保护方案 图A.1示例了士800kV高压直流换流站的避雷器保护方案,所有避雷器采用无间隙氧化锌避 雷器 10 -80okV极线 DL t 直流滤波器 阀厅 阀厅 400kVde 88 C 1ACBus EM2 接地极线 负极中性母线 82 LL ElH8"EI) ,E2 2- +E2H3E2 9子 EM3 正极中性母线 Hy 图A.1士800kV高压直流换流站避雷器保护方案 A.3避雷器保护水平和绝缘水平的确定 A.3.1总则 下面的主要数据用于士800kV高压直流换流站绝缘配合设计 交流侧500kV交流系统网 16
GB/T28541一2012 直流侧: 800 直流电压 kV 整流侧 直流电流 A 3125 75 干式平波电抗器 mH (4台,极母线和中性母线各两台) (o 触发角 15/18 整流侧/逆变侧 换流变压器 额定值(单相双绕组 MIVAN 250.21 短路阻抗 0.18 p.u. 二次电压(阀侧 kV 169.85 分接头档位数 十18/ -6 分接头档位大小 士1.25% 交流母线避雷器(A 交流母线避雷器参数见表A.1 表A.1交流母线避雷器参数 参 数 单 位 母 线 系统标称电压(有效值 kV 500 系统最高电压(有效值 kV 550 kV 持续运行电压,相对地(有效值 318 SIPL(在2kA下 kV 780 LIPL(在20kA下) 907 kV 并联柱数 RsIwV=1.20×780kV=936kVSSIWV=1175kV =1550k RLIwV=1.25×907kV=1134kVSLIwV 避雷器类型(V1),(V2)和(V3). ccoV kV 245 避雷器能量 10 避雷器V1 M 避雷器V2 M MJ 2.6 避雷器V 阀避雷器的作用由以下工况确定 A.3.2从交流侧传递的缓波前过电压 当单阀导通时从交流侧传递的缓波前过电压出现在两相之间,将对避雷器V3产生最大的作用 缓波前过电压的幅值取决于换流变阀侧交流母线避雷器A的最大保护水平 阀避雷器(V3)的结果 阀避雷器(V3)的操作冲击保护水平(sIPL)为 配合电流1kA SIPL=395kV RSIWV=1.15×395kV=454kV SSIWV=454kV 雷电冲击保护水平(LIPL)为: LIPL=395kV 配合电流0.6kA 17
GB/T28541一2012 e RLIw=1.2×395kV=474kV IsLIwV=474kV A.3.3低压端400kV换流器单元单独运行时换流变压器阀侧套管对地故障 该故障对阀避雷器V2的作用取决于故障的起始时刻 为了确定最大作用,故障接人的时刻应从0 到360电角度变化 阀避雷器(V2)的结果 阀避雷器(V2)的操作冲击保护水平(SIPL)为 SIPL=395kV 配合电流2kA RSWV=1.15×395kV=454kV ISSIWV 454 雷电冲击保护水平(LIPL)为 配合电流1.2kA LIPL=395kV RLIWV=1.2×395kV=474kV |SLIWV=474kV A.3.4 换流变压器间侧高压套管和阔之间的对地故障 该故障工况使保护最高位的三脉波换流组的阀避雷器V1承受最大应力 阀避雷器V1的最大应 力取决于故障的起始时刻 为了确定最大作用,故障接人的时刻应从0到360电角度变化 阀避雷器(V1)的结果: 阀避雷器(V1)的操作冲击保护水平(sSIPL)为 sIPL=395k 配合电流4kA RSIwV=1.15×395kV=454kV SwV=454kV 雷电冲击保护水平(L.IPL)为 LIPL=395kV 配合电流2.4kA RIIWV=1.2×395kV=474kV |SLIWV=474kV 直流母线避雷器(DB). 下面给出的值适用于两个换流站 ccOV 816kV 9MJ 能量 对于直流母线避雷器(DB3)设计,选择下列配合电流及其对应的值 SIPL=1328kv 配合电流1kA LIPL=1579kV 配合电流10kA 1527kV SSIWV=1600kV RSIwV=1.15×1328kV RIIWV=l.2×1579kV=1894kV ISLIWV=1950kV 直流线路避雷器(DL): 下面给出的值适用于两个换流站 CCOV 816kV 9M 能量 对于直流母线避雷器(DL)设计,选择下列配合电流及其对应的值 SIPL=1328kV 配合电流2kA LIPL=1579kV 配合电流20kA ISSIWV=1600kV RsIwV=1.15×1328kV=1527kV RLIWV=1.20×1579kV=1894kV ISLIWV=1950kV 高压端12脉波换流器避雷器(C2): 18
GB/T28541一2012 下面给出的值适用于两个换流站 477kV CCOV 能量 4.6MI SIPL=706kV 配合电流1kA LIPL=791kV 配合电流5kA RsIwV=1.15×706kV=812kV ISSIWV=950kV RLIWV一1.2×791kV=949kV SLIWV=1175kV 换流器直流母线避雷器(CI): 下面给出的值适用于两个换流站 CCOV 477kV 能量 4.6MU SIPL=706kV 配合电流1kA LIPL=791kV 配合电流5kA 一 RSIwV=1.15×706kV=812kV ISSIWV=950kV RLIWV=1.2×791kV=949kV ISLIWV=1175kV 换流器中点母线避雷器(M): 下面给出的值适用于两个换流站 CcOV245kV 能量 2.8MI SIPL=435kV 配合电流1kA LIPL=447kV 配合电流1kA RSIwV=1.15×435kV=500kV SSIW=550k RLIWV=1.2×447kV 536kV ISLIWV=750kV 中性母线避雷器(E) 下面给出的值适用于两个换流站 CCOV >160kV 3.6MJ 能量 SIPL=263kV 配合电流1kA LIPL=320kV 配合电流20kA 302kV SSIwV=325V RSIwV=1.15×263kV RLIWV=1.20×360kV 320kV ISLIWV=420kV 换流变压器阀侧避雷器A2: 下面给出的值适用于两个换流站 CC(O)V 885kV 能量 9MU SIPL=1344kV 配合电流1kA LIPL=1344kV 配合电流0.6kA ISSIWV=1600kV RSIwV=1.15×1344kV=1546kV RLIWV=1.20×1344kV=1613kV ISLIWV=1800kV 平波电抗器避雷器(SR): 下面给出的值适用于两个换流站 CCOV >40kVa.c 19
GB/T28541一2012 能量 2.OMU SIPL=641kV 配合电流3kA LIPL=719kV 配合电流10kA 单个电抗器(75mH)冲击耐受电压 RSIwV=1.15×641kV=737kV SSIWV=750kV RLIwV=1.20×719kV=863kV SLIWV=950kV A.4换流变压器(阀侧)耐受电压的确定 A.4.1相对相 由于换流变的阀侧绕组没有被一个避雷器直接保护,就需要考虑下面两种工况 a 当阀导通时,换流变阀侧的相对相绝缘由一个阀避雷器(V)保护; b)当阀闭锁时,两个阀避雷器串联在相对相之间,在这种情况下,传输的缓波前过电压决定了避 雷器最大缓波前过电压 sIPL=473kV(传递缓波前过电压 RsIwV=1.15×473kV=543kV SSIwV=650kV SLIWV=750V A.4.2高压端12脉波换流变压器星形绕组相对地 由A2避雷器直接保护,其保护水平如下: 配合电流1kA sIPL=1344kV IIP[=1344kV 配合电流0.6kA RSIWV=1.15×1344kV=1546kV SSIWV= 600kV RLIwV=1.20×1344kV=1613kV SLWV800V A.4.3高压端12脉波换流变压器三角形绕组 由避雷器C1和避雷器V3串联保护,其保护水平如下 SIPL=706十395=1101kV ISSIWV=1300kV RSIwV=1.15×1101kV=1266kV SLIWV=1550kV A.4.4低压端12脉波换流变压器星形绕组 由避雷器M和避雷器V3串联保护,其保护水平如下 SIPL=435十395=830kV RsIwV=1.15×830kV=955kV SSIWV=1050kV SLIWV=1300kV A.4.5低压端12脉波换流变压器三角形绕组 由避雷器E和避雷器V3串联保护,其保护水平如下 SIPL=263+395=658kV RSIwV=1.15×658kV=757kV ISSIWV=750V LIwV=950V 心
GB/T28541一2012 A.4.6计算结果表 见表A.2表A.4 表A.2换流站避雷器保护水平和配合电流 V1 E2 避雷器类型 A2 V2 v3 M 1 2 SR ElH 50d.c 50d.c >40a.c CCO)V/kV 318a.c.885245245 245245477 477816 +80a.c. 913 1344395395 395435791 7911579 320 719 雷电保护水平/kV 320 5 配合电流/kA 20 2. 1.20.60.6 10 20 20 1o 0.6 1344395395 操作保护水平/kV 780 395 435 706 7061328 263 263 641 配合电流/kA 能量/MUJ 8,9 10 2.62.84.64.6 3,6 3,6 2.0 表A.3换流站各点端对地绝缘水平 保护位置 6 7 72 81 82 92 l0 51 52 62 91 318 50d.c. 50 816 MCov(CcoV)/kV 477 245 71o 710 477 245 886 880 +80a.c.d.c rms d.c C M十V3V3十E M C1十V3 EE7 E2 C1 D 保护避雷器 A2 A2 十V3 LIPL/kV 907 4351344 320 320791 1579 1550 1 300 750180o15501550 SLIWV/kV 950 450 450 17518001950 830 SIPL/kV 78O 631 4353441101110 263 26370634 1328 配合电流/kAN 0.6 SSIw/kV 11751050 750 550 325 325950600 6001300 1300 】600 表A.4换流站各点端对端绝缘水平 51,61 52,62 阀 保护位置 51-61 81-91 52-62 91-92 92-10a 81-82 相对相 相对相 2v 保护避雷器 E1 C1- A 2V C2 E SR LIPL/kV 740o 719 395 SLIwV/lV 750 1175 1175 750 1175 1175 1050 450 454 SIPL/kV 473 790 706 473 790 706 641 263 395 650 950 SSIwV/kV 650 950 950 950 950 375 454

GB/T28541-2012下的±800kV高压直流换流站设备绝缘配合

一、引言：

高压直流输电是目前国际上普遍采用的大容量远距离输电技术之一。而高压直流换流站作为高压直流输电系统中的关键设备，其可靠性和稳定性直接影响到系统运行的安全和可靠性。

二、GB/T28541-2012标准介绍：

GB/T28541-2012是中国国家标准化委员会制定的一项关于±800kV高压直流换流站设备绝缘配合的标准。该标准详细规定了设备绝缘配合的各项指标和测试方法。

三、绝缘配合的重要性：

在高压直流换流站设备中，各种绝缘材料和绝缘结构的配合质量对于设备的可靠性和稳定性至关重要。因此，绝缘配合测试是换流站设备研发、生产和运行中必不可少的一项工作。

四、具体指标和测试方法：

• 介电强度测试：使用正弦波高压进行测试，以判断设备所使用的绝缘材料和绝缘结构在高电场下的耐压能力；
• 放电测量：通过测量设备内的局部放电情况，判断绝缘配合的质量，排除可能导致闪络或击穿的缺陷；
• 极间距离测量：测量换流站设备中各个绝缘部件之间的距离，以确保绝缘配合符合规定；
• 接地测试：通过测量设备接地电阻，判断设备的接地效果是否良好。

五、结论：

通过GB/T28541-2012标准中对±800kV高压直流换流站设备绝缘配合的规定，可以看出该标准充分考虑了设备的安全可靠性和稳定性，为换流站设备的研发、生产和运行提供了科学的依据。

±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合的相关资料

和±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合类似的标准