GB／T16434-1996高壓架空線路和發(fā)電廠變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)

?

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所

GB/T16434—1996

環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)

Enviromentalpollutionclassificationandexternalinsulation

selectionforhighvoltagetransmissionline,

powerplantandsubstation

國家技術(shù)監(jiān)督局1996-06-17批準(zhǔn)1997-07-01實(shí)施

1引言

適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于額定電壓3kV～500kV三相交流電力系統(tǒng)中架空線路和發(fā)電廠、變電所戶外設(shè)備外絕緣。此外絕緣包括瓷和玻璃絕緣，但不包括有機(jī)絕緣、半導(dǎo)體釉絕緣，還不包括避雷器以及敞開式斷路器的斷口絕緣。

本標(biāo)準(zhǔn)僅適用于設(shè)備安裝高度海拔1000m及以下地區(qū)。

目的

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對處在自然污穢環(huán)境中的高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所設(shè)備的外絕緣劃分相應(yīng)的污穢等級，以及在各級污穢條件下的相應(yīng)絕緣水平。

關(guān)于正常運(yùn)行電壓下的絕緣配合

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備外絕緣在各污級下的絕緣水平一般均應(yīng)滿足在正常運(yùn)行電壓下能長期耐受設(shè)備最高工作相電壓。

2引用標(biāo)準(zhǔn)

GB—83高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合

GB—1995電工術(shù)語絕緣子

GB/T—91交流系統(tǒng)用高壓絕緣子人工污穢試驗方法固體層法

GB/T5582—93高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級

JB/T5895—91污穢條件下絕緣子的選用導(dǎo)則

JB/T5896—91常用絕緣子術(shù)語

3名詞術(shù)語

爬電比距

電力設(shè)備外絕緣的爬電距離對最高工作電壓有效值之比。

名詞術(shù)語除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)符合GB—1995及JB/T5896—91。

4污穢等級的劃分

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將線路設(shè)備的污級共劃分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ五級，發(fā)電廠、變電所設(shè)備的污級共劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四級，并提出了各污級下相應(yīng)的外絕緣爬電比距。

外絕緣的污穢等級應(yīng)根據(jù)各地的污濕特征、運(yùn)行經(jīng)驗并結(jié)合其表面污穢物質(zhì)的等值附鹽密度(簡稱鹽密)三個因素綜合考慮劃分，當(dāng)三者不一致時，應(yīng)依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗決定。

運(yùn)行經(jīng)驗主要根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備外絕緣的污閃跳閘和事故記錄、地理和氣象特點(diǎn)、采用的防污措施等情況考慮，見附錄B。

新建高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所時應(yīng)考慮鄰近已有線路和廠、所的運(yùn)行情況，參考該地區(qū)的污穢度和氣象條件，以及城市、工業(yè)區(qū)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行絕緣設(shè)計選擇。

對處于污穢環(huán)境中用于中性點(diǎn)絕緣和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的電力設(shè)備，其外絕緣水平一般可按高一級選取。

劃分污級的鹽密值應(yīng)是以1～3年的連續(xù)積污鹽密為準(zhǔn)。對500kV線路以3年積污鹽密值確定污級。

線路和發(fā)電廠、變電所的鹽密均指由普通懸式絕緣子XP-70型型)及XP-160型所組成的懸垂串上測得值，其他瓷件應(yīng)按實(shí)際積污量加以修正。變電設(shè)備取樣應(yīng)逐步過渡到以支柱絕緣子為主，見附錄C。

線路和發(fā)電廠、變電所設(shè)備外絕緣各污穢等級和對應(yīng)的鹽密按表1規(guī)定劃分。

表1線路和發(fā)電廠、變電所污穢等級

污穢等級

污濕特征

鹽密，mg/cm2

線路

發(fā)電廠、變電所

0

大氣清潔地區(qū)及離海岸鹽場50km以上無明顯污染地區(qū)

≤

—

Ⅰ

大氣輕度污染地區(qū)，工業(yè)區(qū)和人口低密集區(qū)，離海岸鹽場10km～50km地區(qū)。在污閃季節(jié)中干燥少霧(含毛毛雨)或雨量較多時

＞～

≤

Ⅱ

大氣中等污染地區(qū)，輕鹽堿和爐煙污穢地區(qū)，離海岸鹽場3km～10km地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧(含毛毛雨)但雨量較少時

＞～

＞～

Ⅲ

大氣污染較嚴(yán)重地區(qū)，重霧和重鹽堿地區(qū)，近海岸鹽場1km～3km地區(qū)，工業(yè)與人口密度較大地區(qū)，離化學(xué)污源和爐煙污穢300m～1500m的較嚴(yán)重污穢地區(qū)

＞～

＞～

Ⅳ

大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，離海岸鹽場1km以內(nèi)，離化學(xué)污源和爐煙污穢

300m以內(nèi)的地區(qū)

＞～

＞～

各污穢等級電力設(shè)備的爬電比距如表2規(guī)定選擇。

表2各污穢等級下的爬電比距分級數(shù)值

污穢等級

爬電比距，cm/kV

線路

發(fā)電廠、變電所

220kV及以下

330kV及以上

220kV及以下

330kV及以上

0

(1.60)

(1.60)

—

—

Ⅰ

～

～2.00)

～

～2.00)

(1.84)

(1.76)

Ⅱ

～

～2.50)

～

～2.50)

(2.30)

(2.20)

Ⅲ

～

～3.20)

～

～3.20)

(2.88)

(2.75)

Ⅳ

～

～

～3.80)

～3.80)

(3.57)

(3.41)

注：

①線路和發(fā)電廠、變電所爬電比距計算時取系統(tǒng)最高工作電壓。上表()內(nèi)數(shù)字為按額定電壓計算值。

②計算各污級下的絕緣強(qiáng)度時仍用幾何爬電距離。由于絕緣子爬電距離的有效系數(shù)需根據(jù)大量的人工與自然污穢試驗的結(jié)果確定，目前難以一一列出，見附錄D。

③對電站設(shè)備0級(220kV及以下爬電比距為、330kV及以上爬電比距為1.55cm/kV)，目前保留作為過渡時期的污級。

附錄A

用鹽密表示的絕緣子污穢度的確定和測量

(補(bǔ)充件)

A1用鹽密(SDD)來表示的絕緣子污穢度的確定法

將污物溶于一定量的蒸餾水中，得到的懸浮液攪拌均勻后測其電導(dǎo)率σt(s/m)和溶液溫度t(℃)。

將t(℃)時的電導(dǎo)率σt換算至20℃的值。溫度換算系數(shù)Kt見表A1。

σ20=Kt·σt

根據(jù)20℃時的電導(dǎo)率σ20，由表A2查出鹽量濃度Sa。

按下式計算得出等值鹽密：

SDD=Sa·V/(100·A)

式中：Sa——鹽量濃度，(mg/100mL)；

V——溶液體積，(cm3)；

A——清洗表面的面積，(cm2）。

A2關(guān)于電導(dǎo)率的溫度換算系數(shù)及電導(dǎo)率與等值鹽密的關(guān)系

電導(dǎo)率的溫度換算系數(shù)

表A1污穢絕緣子清洗液電導(dǎo)率溫度換算系數(shù)表

t，℃

Kt

t，℃

Kt

1

*

16

2

*

17

3

*

18

4

*

19

5

*

20

6

*

21

7

*

22

8

*

23

9

*

24

10

25

11

26

12

27

13

28

14

29

15

30

注：本表換算系數(shù)根據(jù)IEC507：1991插值得出，*為與原水電部(83)23號文有差異，最大為1.9%。

電導(dǎo)率與鹽量濃度的關(guān)系

表A2污穢絕緣子清洗液電導(dǎo)率與鹽量濃度的關(guān)系

Sa，mg/100mL

σ20，μs/cm

Sa，mg/100mL

σ20，μs/cm

224000

202600

150

2601

16000

167300

100

1754

11200

130100

90

1584

8000

100800

80

1413

5600

75630

70

1241

4000

55940

60

1068

2800

40970

50

895

2000

29860

40

721

1400

21690

30

545

1000

15910

20

368

700

11520

10

188

500

8327

8

151

350

6000

6

114

250

4340

5

96

200

3439

4

77

注：本表與原水電部(83)23號文的附表2略有不同。

A3鹽密測量的有關(guān)說明

用水量問題

對一片普通型絕緣子，建議用水量仍按原標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定用300mL。當(dāng)被測絕緣子表面的面積與普通型絕緣子的不同時，可根據(jù)面積大小按比例適當(dāng)增減用水量。即當(dāng)面積增大時，建議用水量如下：

表A3絕緣子表面面積與鹽密測量用水量之關(guān)系

面積，cm2

≤1500

＞1500～2000

＞2000～2500

＞2500～3000

用水量，mL

300

400

500

600

取樣

a.取普通懸式絕緣子串上、中、下三片的平均值，也可取整串測量的平均值作為測量結(jié)果。

b.在測量其他型式的絕緣子表面的鹽密時要考慮與普通型的差別。根據(jù)某些地區(qū)的經(jīng)驗，對雙傘形防污絕緣子，其測量值取在相同污穢環(huán)境條件下為普通型絕緣子平均值的一半。

c.對于500kV絕緣子串的取樣，也按取上、中、下三片平均值的規(guī)定。有條件處也可取上二、中二、下二六片平均值的作法，注意比較測量結(jié)果，以積累經(jīng)驗。

測量設(shè)備

建議使用DDS-11A型電導(dǎo)率儀，或類似儀表。

附錄B

運(yùn)行經(jīng)驗

(參考件)

運(yùn)行經(jīng)驗是劃分污穢等級三個因素起決定性的因素。標(biāo)準(zhǔn)正文對運(yùn)行經(jīng)驗的定義描述非常簡練，不易掌握其內(nèi)涵，在運(yùn)用中，往往把它忽略掉，導(dǎo)致錯劃等級?，F(xiàn)把應(yīng)用運(yùn)行經(jīng)驗劃分污穢等級時應(yīng)綜合考慮的諸因素闡述如下：

B1根據(jù)運(yùn)行設(shè)備的污閃事故率及跳閘率

劃分污穢等級的目的是為了防止污閃事故，而防止污閃事故的根本措施是要求運(yùn)行設(shè)備電瓷外絕緣有足夠的絕緣水平。運(yùn)行經(jīng)驗表明：爬電比距與當(dāng)?shù)匚鄯x等級相適應(yīng)時，污閃跳閘率及事故率就少；不適應(yīng)時，污閃跳閘率及事故率就多。

據(jù)此，某地區(qū)運(yùn)行設(shè)備爬電比距的選擇宜按歷年運(yùn)行未發(fā)生污閃事故的爬電比距為基礎(chǔ)。污閃事故發(fā)生過多的，其爬電比距就應(yīng)相應(yīng)地增大(污穢等級升級)，以保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

不同的線路、不同的電站可以有不同的可接受的污閃跳閘率和事故率，它取決于電壓等級、輸送容量及其在電力系統(tǒng)中的重要性，不同的電網(wǎng)可因其結(jié)構(gòu)的不同采取不同的絕緣水平。原則是避免主網(wǎng)架重要線路特別是500(330)kV線路污閃停電事故，杜絕電網(wǎng)大面積污閃停電事故。

B2根據(jù)設(shè)備在系統(tǒng)中的重要性及其發(fā)生污閃事故損失和影響的程度

一般電壓等級高，輸送容量大的電站和線路，常在電網(wǎng)中起重要的作用，我國電力系統(tǒng)一般網(wǎng)架比較薄弱，多次污閃跳閘即有可能帶來整個系統(tǒng)瓦解，引起大面積停電，某些污閃事故停電及檢修時停電帶來少送電量引起的損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基建時外絕緣的投資。同時，這些重要設(shè)備停電的機(jī)會又比較少，采取清掃及其他措施都有一定的困難。因此，在選擇主干線路、大電廠及樞紐變電站的外絕緣爬電比距時，應(yīng)適當(dāng)偏高，使污閃事故率降低到本電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)送電可以接受的程度(即可接受的污閃事故率)，讓國民經(jīng)濟(jì)損失降低到最少。

輸電線路可接受的污閃跳閘率、事故率推薦如表B1。

表B1

電壓等級，kV

110

220

330

500

輸送容量，104kW

6～10

10～50

40～80

50～100

在系統(tǒng)中的重要性

重要

重要

重要

重要

污閃跳閘率，次/(百公里×年)

污閃事故率，次/(百公里×年)

B3應(yīng)結(jié)合本地區(qū)采用其他防污閃措施的經(jīng)驗

防污閃措施不僅是增加外絕緣的爬電比距，也可采用其他措施。在選擇外絕緣水平時應(yīng)由本地區(qū)根據(jù)實(shí)際的具體情況，對各種防污閃措施及其效果與增加外絕緣爬電比距方案，通過安全經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后決定，從效果出發(fā)，既可采取單一措施，也可綜合采取多種措施。

B4來自現(xiàn)場長期觀測和試驗研究的積累

a.掌握本地區(qū)污源的狀況

由于污穢物質(zhì)的性質(zhì)各有所不同，設(shè)備與污源距離也各有不同，這些因素對設(shè)備的影響都有很大的區(qū)別。

b.掌握本地區(qū)氣候特征和變化的規(guī)律

污閃大多發(fā)生于冬季及其前后的1～2月份，并且多發(fā)生在久旱無雨而又突然來毛毛雨或大霧之后，特別是在久旱之后來雨霧持續(xù)的時間較長(幾小時以上)，在午夜后，日出前，絕緣子表面的臟污物質(zhì)被水份充分潮濕時出現(xiàn)。在我國北方還發(fā)生在久旱之后粘雪和融冰的氣候，這些都是根據(jù)多年的運(yùn)行經(jīng)驗總結(jié)出的一般規(guī)律。由于我國地域廣闊，各個地區(qū)的氣候不同，不同的地理、氣候環(huán)境有其不同的特征，污穢等級的劃分應(yīng)隨各地的氣候情況而異。

c.掌握本地區(qū)各種電力設(shè)備的外絕緣不同結(jié)構(gòu)的運(yùn)行情況

各種類型、結(jié)構(gòu)的絕緣子，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗在不同的污源性質(zhì)和氣候特征條件下有不同的爬電距離有效系數(shù)。這需要通過一定時間的實(shí)際運(yùn)行的考驗和實(shí)驗室的試驗而獲得。

選擇線路絕緣子的爬電比距時還應(yīng)考慮零值絕緣子的存在。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗，我國大部分地區(qū)220kV及以下的線路懸式瓷絕緣子的年老化率平均在3‰左右，在線路剛投運(yùn)的最初幾年，可能還要高些。絕緣子串中含有零值絕緣子，相當(dāng)于爬電比距下降，線路出現(xiàn)了絕緣弱點(diǎn)，它也是誘發(fā)污閃因素之一。

B5運(yùn)行經(jīng)驗還包括科學(xué)的預(yù)見性，工程設(shè)計應(yīng)給運(yùn)行管理留有適當(dāng)?shù)陌踩\(yùn)行裕度

影響設(shè)備發(fā)生污閃的因素，都是隨著時間的遷移而不斷發(fā)生變化的，在按運(yùn)行經(jīng)驗選擇絕緣子及其爬電比距的同時，還應(yīng)進(jìn)一步了解設(shè)備網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、污源、氣候以及維護(hù)管理水平等因素未來發(fā)展的趨勢，以預(yù)防今后潛在出現(xiàn)污閃事故的危險，同時，也給運(yùn)行管理部門留有適當(dāng)?shù)陌踩\(yùn)行裕度

附錄C

發(fā)電廠、變電所設(shè)備的鹽密測量

(參考件)

發(fā)電廠、變電所中運(yùn)行的設(shè)備各種各樣，棒形支柱絕緣子是具有代表性的一種。根據(jù)制定變電設(shè)備自然污穢等級的需要，以及摸清棒形支柱絕緣子的運(yùn)行性能，有必要開展對棒形支柱絕緣子的污閃特性的研究。目前，國內(nèi)已有少數(shù)單位開展了這方面的工作，人工污穢和自然污穢試驗數(shù)據(jù)都有一些(見“污穢地區(qū)絕緣子使用導(dǎo)則”)，但由于污穢試驗本身固有的分散性和不同實(shí)驗室間的差別，將不太多的對應(yīng)于不同污穢度下的污閃特性試驗數(shù)據(jù)用標(biāo)準(zhǔn)量化的形式正式列入標(biāo)準(zhǔn)看來條件還不成熟，現(xiàn)僅提出參考意見供借鑒。

C1標(biāo)準(zhǔn)暫規(guī)定測量鹽密的取樣設(shè)備為普通型懸式絕緣子，而變電設(shè)備取樣應(yīng)逐步過渡到以支柱絕緣子為主。這期間，需要現(xiàn)場做大量的測量和對比試驗。在測量棒式支柱絕緣子的鹽密時，原則上也測上、中、下三個傘裙，取其平均值。每個傘裙從上一個傘裙的下邊緣到下一個傘裙的上邊緣。

C2需測量變電所其他型式的絕緣子的鹽密時，也要考慮與普通棒形支柱絕緣子的差別。如直徑大的套管的瓷表面的鹽密則比支柱絕緣子的為小。

C3根據(jù)國內(nèi)某單位的經(jīng)驗，建議的支柱絕緣子鹽密值(在普通支柱絕緣子上取樣)為：

污穢等級

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

鹽密，mg/cm2

≤

＞～

＞～

＞～

注：0級鹽密值小于。

附錄D

懸式絕緣子爬電距離有效利用系數(shù)K的估算

(參考件)

D1K值的估算方法

絕緣子的污穢閃絡(luò)放電與結(jié)構(gòu)造型及自然積污量有關(guān)。爬電距離的有效利用系數(shù)應(yīng)該既反映放電發(fā)展時爬電距離長度利用的有效性，又能反映絕緣子在運(yùn)行條件下的積污性能。因此，爬電距離有效利用系數(shù)應(yīng)由在相同的自然條件下，在相同的積污時間內(nèi)其被試絕緣子與基準(zhǔn)絕緣子的污閃電壓梯度相比較來確定。

但是，我國幅員遼闊，各地污源分布及氣象條件差異較大，絕緣子的自然積污特性不同。而且，現(xiàn)有的絕緣子自然污穢試驗數(shù)據(jù)還比較少。因此，采用自然污穢的污閃電壓來求取絕緣子爬電距離有效利用系數(shù)十分困難。相對來說，人工污穢閃絡(luò)試驗數(shù)據(jù)已積累了不少，對不同絕緣子的自然積污量也積累了一定的運(yùn)行經(jīng)驗。為此，現(xiàn)采用相當(dāng)于在相同的自然條件下，在相同的積污時間內(nèi)被試絕緣子和基準(zhǔn)絕緣子的積污鹽密值的人工污閃電壓梯度相比較的方法來求取K值。

即：K=Ec1/Ec2

式中：Ec1——相當(dāng)于在相同自然條件下，在相同積污時間內(nèi)被試絕緣子積污鹽密值的人工污閃電壓梯度；

Ec2——相當(dāng)于在相同自然條件下，在相同積污時間內(nèi)基準(zhǔn)絕緣子積污鹽密值的人工污閃電壓梯度。

D2各種絕緣子人工污穢閃絡(luò)電壓梯度推薦值

根據(jù)JB2596—91《絕緣子人工污穢試驗方法——固體層法》標(biāo)準(zhǔn)對人工污穢試驗電源容量的規(guī)定，選用國內(nèi)西瓷所、東電院等九個單位對13種絕緣子的120組人工污穢試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)篩選處理后，求出各種絕緣子的人工污穢污閃電壓回歸方程和污閃電壓梯度，列于表D1。

D3系數(shù)K值的估算舉列

已知各種絕緣子的人工污穢污閃電壓梯度后，各地區(qū)可根據(jù)絕緣子的自然積污特性，按上述K值計算公式，即可求出，現(xiàn)舉例如下：

假設(shè)XWP2-70型絕緣子在某地區(qū)的自然積污量為基準(zhǔn)型絕緣子的倍，即在該地區(qū)當(dāng)型絕緣子的年積污量為2時，對應(yīng)的XWP2-70型絕緣子的年積污量為2。

查表D1得知，2鹽密時型絕緣子的Ec2。

2鹽密時XWP2-70型絕緣子的Ec1。

則XWP2-70型絕緣子的爬電距離有效利用系數(shù)K值估算如下：

K=Ec1/Ec2

依此類推，各地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N絕緣子的自然積污特性，經(jīng)查表D1數(shù)據(jù)后計算求出各種絕緣子在不同地區(qū)、不同鹽密下的K值。

D4系數(shù)K的使用方法

在本標(biāo)準(zhǔn)中污穢等級與爬電比距的配置都是以型)、XP-160普通型絕緣子為基準(zhǔn)，計算各污級下的絕緣強(qiáng)度時，仍用絕緣子的幾