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文檔簡介
ICS
DL
中華人民共和國電力行業(yè)標準
XXXX/TXXXXX-XXXX
長波前沖擊電壓試驗技術(shù)導(dǎo)則
GuidelinesforLongWave-frontImpulseVoltageTest
(征求意見稿)
XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施
發(fā)布
XXX/TXXXXX-XXXX
前言
本標準按照GB/T1.1—2009《標準化工作導(dǎo)則第1部分:標準的結(jié)構(gòu)和編寫》進行編
寫。
本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。
本標準由電力行業(yè)高壓試驗技術(shù)標準化技術(shù)委員會歸口。
本標準起草單位:
本標準主要起草人:
本標準在執(zhí)行過程中的意見或建議反饋至中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化管理中心(北京市
白廣路二條一號,100761)。
II
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長波前沖擊電壓試驗技術(shù)導(dǎo)則
1范圍
本標準規(guī)定了750kV及以上電壓等級交流線路及變電站構(gòu)架空氣間隙長波前沖擊電壓試
驗中的試驗電壓波形要求、試驗流程、試品及測量要求等內(nèi)容。
本標準適用于750kV及以上電壓等級交流系統(tǒng)用輸電線路及變電站構(gòu)架間隙的長波前沖
擊電壓試驗。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其
隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據(jù)本標
準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新
版本適用于本標準。
GB/T16927.1高電壓試驗技術(shù)第1部分:一般定義及試驗要求(eqvIEC60060-1)
GB/T16927.2高電壓試驗技術(shù)第2部分:測量系統(tǒng)(eqvIEC60060-2)
GB/T16927.3高電壓試驗技術(shù)第3部分:現(xiàn)場試驗的定義及要求(IEC60060-3,MOD)
GB311.1絕緣配合第1部分定義、原則和規(guī)則(IEC60071-1:2006,MOD)
GB/T16896.1高電壓沖擊測量儀器和軟件第1部分:對儀器的要求(IEC61083-1,MOD)
GB/T16896.2高電壓沖擊測量儀器和軟件第2部分:軟件的要求(IEC61083-1,MOD)
3術(shù)語和定義
3.1沖擊電壓impulsevoltage
指迅速上升到峰值然后緩慢地下降到零的非周期瞬態(tài)電壓,包括雙指數(shù)波形或振蕩衰減
波形。
3.2到峰值時間(波前時間)Tptimetopeak
從實際原點到長波前沖擊電壓的最大值時刻的時間間隔。
3.3長波前沖擊電壓longwave-fronttimeimpulsevoltage
到峰值時間Tp≥1000s的沖擊電壓。
3.4試驗電壓值valueofthetestvoltage
指施加于試品上的沖擊電壓峰值。
3.5放電電壓dischargevoltage
試品上發(fā)生放電時的電壓值。
3.6耐受電壓withstandvoltage
指在規(guī)定的條件下進行耐壓試驗時施加的試驗電壓值。
3.7標準偏差sstandarddeviation
試品的破壞性放電電壓的標準偏差,指破壞性放電電壓分散性的大小。由下式計算:
1n
2
sUiUa
n1i1
式中:Ui為第i次破壞性放電電壓的測量值;
Ua為破壞性放電電壓的算術(shù)平均值(大多數(shù)情況下Ua=U50);
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n為測量次數(shù)(放電次數(shù))。
3.8容差tolerance
測量值與規(guī)定值之間的允許差值。
3.9聯(lián)合電壓試驗combinedvoltage
由兩個獨立電源產(chǎn)生電壓施加于兩個端子,在端子間形成電壓的試驗。
3.10合成電壓試驗compositevoltage
由兩個獨立電源產(chǎn)生電壓施加于同一端子,形成疊加電壓的試驗。
4長波前沖擊電壓試驗
4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義
長波前沖擊電壓通常指到峰值時間Tp≥1000s的沖擊電壓,主要包括采用沖擊電壓發(fā)生
器產(chǎn)生的雙指數(shù)波長波前沖擊電壓,以及采用電容器對變壓器原邊放電產(chǎn)生的振蕩波形長波
前沖擊電壓。電力行業(yè)采用的高幅值雙指數(shù)長波前沖擊電壓一般波前時間<3000μs,振蕩波
形長波前沖擊電壓可達到5000μs,或更長。
如圖1所示,基于目前國內(nèi)高壓試驗設(shè)備行業(yè)中沖擊電壓發(fā)生裝置的最新技術(shù)發(fā)展情況
以及主流電氣回路設(shè)計特點,雙指數(shù)長波前沖擊電壓的半峰值時間T2與到峰值時間的比值通
?!?,且隨著波前時間的增長,該比值會減小。
由于最大電壓處的持續(xù)時間相對較長,在實際確定該時間時會有難度。
圖1雙指數(shù)長波前沖擊電壓全波
注:半峰值時間T2,是指實際原點和電壓第一次衰減到半峰值瞬間的時間間隔。
4.2長波前沖擊試驗電壓技術(shù)參數(shù)
4.2.1標準長波前沖擊電壓參數(shù)規(guī)定
雙指數(shù)長波前沖擊電壓是最常用的長波前沖擊電壓波形,通常由高幅值沖擊電壓發(fā)生裝
置經(jīng)過高效率長波前發(fā)生回路充放電產(chǎn)生,用于試驗檢測及科研。本標準對標準長波前沖擊
波形參數(shù)給予規(guī)定。
標準長波前沖擊是到峰值時間TP為1000μs,半峰時間T2為5000μs的沖擊電壓,表示為
1000/5000μs沖擊。
該波形已普遍應(yīng)用于我國750kV、1000kV交流系統(tǒng)線路及變電站空氣間隙試驗及絕緣配
合,在大量輸變電工程優(yōu)化設(shè)計中產(chǎn)生良好應(yīng)用效果,是我國交流超特高壓輸變電技術(shù)的典
型成果之一。
4.2.2長波前沖擊波形參數(shù)容差
如未作其他規(guī)定,對于雙指數(shù)長波前沖擊電壓波形規(guī)定值和實測值之間允許下列偏差:
峰值±3%
2
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波前時間±20%
半峰值時間±60%
由于長波前沖擊電壓破壞性放電通常發(fā)生在波前,故本標準規(guī)定波前時間容差較小,半
峰時間容差較大。
在某些情況下,如低阻抗試品,難以將波形調(diào)節(jié)到推薦的容差范圍內(nèi)。此時有關(guān)技術(shù)委
員會可規(guī)定其他容差或其他沖擊波形。
為特殊目的,認為用雙指數(shù)長波前操作沖擊不能滿足要求或不適合時,有關(guān)技術(shù)委員會
可以規(guī)定其它非周期性或振蕩波形兩種特殊的操作沖擊。詳見GB/T16927.3。
4.3長波前沖擊電壓的產(chǎn)生及測量
4.3.1長波前沖擊電壓的產(chǎn)生
長波前沖擊電壓通常由沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生,也可用對試驗變壓器(或被試變壓器)的
低壓繞組施加沖擊電壓的方法來產(chǎn)生,但該方法產(chǎn)生波形為振蕩波,且實際操作較為復(fù)雜。
隨著我國長波前沖擊電壓發(fā)生裝置技術(shù)的快速發(fā)展,采用沖擊電壓發(fā)生裝置已能夠產(chǎn)生1000
μs~3000μs波前高幅值沖擊電壓,可以滿足1000kV級交流系統(tǒng)相關(guān)試驗需求。試驗變壓器
振蕩波形輸出方法復(fù)雜,對試驗變壓器性能要求較高,且會造成不可逆損傷,因此,近年行
業(yè)內(nèi)已未應(yīng)用該技術(shù)。在本標準中,主要規(guī)定雙指數(shù)波形長波前沖擊電壓技術(shù)要求。
在選擇產(chǎn)生長波前沖擊回路的元件時,要避免由試品的非破壞性放電電流而引起沖擊波
形畸變過大。特別是高壓外絕緣的濕試驗時,電流可能達到相當大的數(shù)值;如果試驗回路的
內(nèi)阻抗相當高,可能引起波形嚴重畸變,甚至阻止破壞性放電發(fā)生。
4.3.2試驗電壓的測量和沖擊波形的確定
測量試驗電壓峰值、各時間參量時,應(yīng)使用經(jīng)GB/T16927.2規(guī)定程序認可的測量系統(tǒng)。
測量應(yīng)在試品接入回路時進行,通常對每個試品都要校核沖擊波形。但是具有相同設(shè)計和相
同尺寸的幾個試品,在同一個條件下進行試驗,只需要校核一次。
4.4試驗程序
除非另有規(guī)定,試驗程序主要包括耐受電壓試驗、升降法試驗和多級法試驗等,具體程
序可參照GB/T16927.1執(zhí)行,一般與標準操作沖擊相同,并采用與之類似的統(tǒng)計法處理數(shù)據(jù)。
當應(yīng)用升降法或多級法時長波前沖擊電壓試驗級差U推薦范圍為3%~5%,具體根據(jù)
現(xiàn)場情況確定。
在進行長波前沖擊電壓試驗時,破壞性放電通常出現(xiàn)在峰值前的某一時刻,這時在統(tǒng)計
破壞性放電試驗結(jié)果時,放電概率與放電電壓的關(guān)系中電壓值通常以預(yù)期峰值或發(fā)生器實際
施加于試品的耐受電壓值來表示。
5長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗
5.1長波前沖擊聯(lián)合試驗電壓
5.1.1長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗回路
長波前沖擊聯(lián)合電壓是指由兩個獨立的長波前沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的兩個不同沖擊電
壓分量分別接到兩個帶電端子之間或兩相帶電體之間(第三端接地)的電壓(如圖2),或
者也可以是一個獨立的長波前沖擊電壓發(fā)生器與一個獨立的工頻、直流等電源產(chǎn)生兩個不同
電壓,分別接到兩個帶電端子之間或兩相帶電體之間(第三端接地)的電壓(如圖2)
聯(lián)合電壓適用于以下試驗,例如三相系統(tǒng)導(dǎo)線或設(shè)備的相間絕緣試驗,以及開關(guān)裝置的
縱絕緣試驗。其中,相間試驗通常施加相反極性的長波前沖擊電壓,即相間承受電壓值為正
負極性電壓的絕對值之和。
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典型的長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗回路如圖2所示,(a)為相間聯(lián)合電壓試驗回路,(b)
為高壓開關(guān)縱絕緣聯(lián)合試驗回路。
(a)相間聯(lián)合試驗回路
(b)高壓開關(guān)縱絕緣聯(lián)合試驗回路
圖2聯(lián)合電壓試驗回路
5.1.2聯(lián)合試驗電壓值
聯(lián)合試驗電壓值是指試品帶電兩端的最大電位差,U=U1–U2。
圖3為工頻電壓與沖擊電壓聯(lián)合電壓試驗示例,(a)為工頻電壓分量,(b)為沖擊
電壓分量,(c)為工頻與沖擊聯(lián)合電壓試驗的試驗電壓值,U=Up–Ui。
(a)工頻電壓分量
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(b)沖擊電壓分量
(c)工頻與沖擊聯(lián)合試驗電壓
圖3工頻與沖擊電壓聯(lián)合試驗波形
圖4為相間長波前沖擊電壓聯(lián)合試驗對應(yīng)的試驗電壓值,兩相帶電體分別施加反極性
長波前沖擊電壓,相間施加電壓為反極性電壓絕對值之和。U=U+–U-。
(a)相間電壓全波
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(b)相間電壓放電波形
圖41000μs長波前沖擊電壓相間聯(lián)合試驗波形
5.1.3聯(lián)合試驗電壓容差
電壓幅值容差:由于兩個電壓分量間有相互耦合,電壓分量幅值容差較獨立電壓容差大,
除另有規(guī)定,實際記錄電壓值與規(guī)定值之間的差應(yīng)≤±5%。
波形參數(shù)容差:兩個電壓分量波形參數(shù)容差參照GB16927.1和本標準4.2.2執(zhí)行。
時延t容差:兩個電壓分量時延的容差為±0.05Tp,對于長波前沖擊,為到峰值
時間;對交流電壓,Tp為四分之一周波時間??扇蓚€電壓分量的時間中的較大值。
5.2試驗電壓的產(chǎn)生
試驗電壓由兩個獨立電源輸出電壓分量產(chǎn)生,其中至少有一個是長波前沖擊電壓源,至
少產(chǎn)生一個長波前電壓分量,與另一獨立壓分量的電壓差形成在試品上施加的聯(lián)合電壓。
兩個單獨連接的電源,每一個電源應(yīng)經(jīng)由一個保護裝置連接到試品高壓端子上。保護裝
置應(yīng)當在相關(guān)電源引起試品放電情況下,使得作用電壓不損壞其它電源。
由于兩個電源系統(tǒng)之間的相互耦合,使得兩個電壓分量的幅值和波形可能不同于分別單
獨用同一電源產(chǎn)生的電壓的幅值和波形。工頻電壓上跌落應(yīng)≤5%。
5.3試驗電壓的測量
由于系統(tǒng)耦合,接在試品每一高壓端子和地之間的兩個電壓分量測量系統(tǒng)必須滿足GB/T
16927.2對兩個電壓分量測量的要求。根據(jù)GB/T16896推薦用雙通道記錄儀器來直接記錄聯(lián)
合電壓的兩個電壓分量,如圖2所示。
6長波前沖擊合成電壓試驗
6.1長波前沖擊合成試驗電壓
6.1.1長波前沖擊合成電壓試驗回路
將適當方式連接的兩個獨立電源產(chǎn)生的不同的試驗電壓的疊加,可以是兩個獨立的長波
前沖擊電源,也可以是一個長波前沖擊電源與另一個其它類型獨立電源,兩個電源同時施加
到試品的一個端子上。實際應(yīng)用中兩個獨立長波前沖擊合成試驗較少,通常為沖擊電壓與工
頻或直流等電源合成。圖5為典型長波前沖擊合成電壓試驗回路。
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圖5長波前沖擊合成電壓試驗回路
6.1.2合成電壓值
在試品上測得的兩個獨立電源疊加后的電壓最大值,U=U1+U2。
(a)工頻電壓分量
(b)沖擊電壓分量
(c)工頻與沖擊合成試驗電壓
圖6工頻與沖擊電壓合成試驗波形
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6.1.3合成電壓容差
除非另有規(guī)定,記錄電壓值應(yīng)保持在規(guī)定電壓值的±5%以內(nèi)。
時延t的容差為±0.05Tp,對于長波前沖擊,為到峰值時間;對交流電壓,為四
分之一周波時間.可認為為兩個電壓分量的時間中的較大值。
6.2試驗電壓的產(chǎn)生
長波前沖擊合成電壓是兩個獨立電壓分量在試品端子上的疊加,試驗電壓由兩個獨立電
源輸出電壓分量產(chǎn)生,其中至少有一個是長波前沖擊電壓源,至少產(chǎn)生一個長波前電壓分量,
與另一獨立壓分量的電壓疊加后,形成在試品上施加的合成電壓。
合成電壓試驗中應(yīng)考慮兩個電源的相互作用,應(yīng)采取保護元件來避免一個電源對另一個
電源的損害。對于電源本身的要求可參照GB16927.1的相關(guān)條款。
6.3試驗電壓的測量
合成電壓的電壓和時間特性應(yīng)由一套安裝在試品試驗電壓施加端子與對地間的測量系
統(tǒng)測量(如圖5)。測量系統(tǒng)必須滿足GB/T16927.2對兩個電壓分量的測量要求。建議同時
直接測量每個電壓源的輸出電壓并記錄三個電壓。
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附錄A
(資料性附錄)
長波前沖擊電壓試驗波形
a)耐受全波
b)放電波形
圖A1-11000μs波前沖擊電壓試驗波形圖
a)耐受全波
b)放電波形
圖A1-22500μs波前沖擊電壓試驗波形圖
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附錄B
(資料性附錄)
1000kV桿塔間隙不同波前沖擊電壓試驗結(jié)果
B.11000kV桿塔邊相I串間隙不同波前沖擊電壓試驗結(jié)果
為獲得特高壓酒杯塔邊相I串間隙在不同波前時間沖擊電壓下的放電特性,
采用寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置產(chǎn)生幾微秒到兩千多微秒波前的沖擊電壓進行放電
特性試驗,試驗結(jié)果可用于放電電壓值的波形修正。
圖B1-1模擬特高壓酒杯塔邊相間隙試驗試品布置
試驗中針對導(dǎo)線對塔身6.0m間隙進行了標準雷電沖擊(1.2μs)、100μs、標準
操作沖擊(250μs)、1000μs和2500μs長波前操作沖擊電壓放電特性試驗,獲得
了不同波形沖擊電壓的試驗結(jié)果,如圖B1-2所示。
3400
3000
U50kVU502600
2200
放電電壓
1800
110100100010000
波前時間μs
圖B1-2I串典型間隙不同波前沖擊電壓試驗放電特性曲線
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圖B1-2為導(dǎo)線對塔身間隙距離為6.0m時的,不同波前沖擊電壓下的放電
特性曲線,從試驗數(shù)據(jù)及特性曲線上可以看出,隨波前時間的增大,50%放電電
壓耐受強度的增大或減小。對于工程設(shè)計較為關(guān)心的250μs以上波前時間操作沖
擊電壓,當波前時間增大到1000μs時,放電電壓較標準操作沖擊高7.6%,所以
對于特高壓邊相標準操作沖擊和1000μs長波前操作沖擊的試驗結(jié)果相互修正,可
以采用7.6%作為參考修正系數(shù);波前時間增大到2500μs時,放電電壓較標準操
作沖擊高12.9%。
B.21000kV桿塔中相V串間隙不同波前沖擊電壓試驗結(jié)果
如圖B2-1特高壓酒杯塔全尺寸塔窗試驗試品布置所示,特高壓酒杯塔全尺
寸塔窗間隙放電特性試驗中,環(huán)對橫梁8.0m,環(huán)對側(cè)邊7.2m,導(dǎo)線對下邊7.2m,
進行了標準操作沖擊和1000μs、2500μs長波前操作沖擊放電特性試驗。
圖B2-1特高壓酒杯塔全尺寸塔窗試驗試品布置
在導(dǎo)線上施加250μs、1000μs和2500μs波前操作沖擊電壓,采用多級法進
行試驗,獲得試驗結(jié)果如圖B2-2特性曲線所示。
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2200
U50kVU501800
放電電壓1400
1000
100100010000
波前時間μs
圖B2-2特高壓酒杯塔中相V串塔窗放電電壓隨波前時間變化曲線
模擬特高壓酒杯塔中相塔窗典型間隙7.2/8.0m不同波前操作沖擊電壓試驗結(jié)
果表明,1000μs波前試驗結(jié)果較標準操作沖擊高9.9%,而2500μs波前操作沖擊
較標準操作沖擊高15.4%。
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附錄C
(資料性附錄)
長波前沖擊電壓相間試驗回路
C.11000μs波前沖擊電壓相間試驗回路
Rf:波頭電阻,Rt:波尾電阻,C0:主電容,C:分壓器電容,G:點火球隙,CRO:測量電壓信號
圖C1-11000μs波前沖擊電壓相間試驗回路示例
C.2長波前相間分裂導(dǎo)線試驗布置示意圖
a)1000kV相間試驗分裂導(dǎo)線水平布置
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b)1000kV與500kV相間試驗分裂導(dǎo)線垂直布置
圖C1-2分裂導(dǎo)線相間試驗布置示意圖
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長波前沖擊電壓試驗技術(shù)導(dǎo)則
GuidelinesforLongWave-frontImpulseVoltageTest
編制說明
DL/T20170643起草工作組
2018年11月
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目次
一、編制背景......................................................................................................................................................19
二、編制主要原則及思路..................................................................................................................................19
三、與其他標準的關(guān)系......................................................................................................................................20
四、主要工作過程..............................................................................................................................................20
五、規(guī)定的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容......................................................................................................................................20
六、條文說明......................................................................................................................................................20
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從我國開始研究建設(shè)第一個750kV輸變電工程青海官廳~甘肅蘭州東工程開始,到我國
首個特高壓試驗示范工程1000kV晉東南~南陽~荊門輸變電工程,再到后續(xù)多個750kV和
1000kV輸變電工程,輸電線路及變電站絕緣間隙均采用長波前沖擊電壓試驗數(shù)據(jù)進行絕緣配
合,很好的滿足了系統(tǒng)運行的安全性和工程建設(shè)的經(jīng)濟性需求。目前,我國750kV、1000kV
交流輸電系統(tǒng)絕緣特性研究,已根據(jù)系統(tǒng)過電壓波前時間特性大量應(yīng)用1000μs及以上長波
前沖擊電壓開展試驗工作,獲得了大量試驗數(shù)據(jù),形成了系統(tǒng)的設(shè)計體系。但在試驗方法的
標準化方面,開展工作一直很少,主要按照科研單位提出的試驗方法及波形參數(shù)指標開展試
驗研究工作,未在全行業(yè)推廣應(yīng)用,限制了相關(guān)技術(shù)和科研成果的推廣應(yīng)用?,F(xiàn)行國家標準
GB/T16927.1-2011和國際標準并未對長波前沖擊電壓的波形參數(shù)、試驗方法、試驗設(shè)備做出
規(guī)定。由于長波前沖擊電壓涉及高電壓等級絕緣配合工作,對絕緣設(shè)計安全和經(jīng)濟性有重要
影響,因此有必要盡快制定相關(guān)行業(yè)標準,規(guī)范研究和檢測工作。
一、編制背景
1.750kV以上等級電力系統(tǒng)長波前過電壓的特點
根據(jù)750kV及1000kV已建及在建大量工程系統(tǒng)內(nèi)過電壓波前時間統(tǒng)計結(jié)果,單相接地
短路、合空線等高幅值操作過電壓波前時間均達到1000μs以上,統(tǒng)計平均值范圍在
2000~3000μs內(nèi),而根據(jù)國內(nèi)外長空氣間隙不同波前時間沖擊電壓放電特性研究成果表明,
波前時間大于臨界波前后,隨著波前時間的增大,相同間隙距離的放電電壓會逐步提高,而
750kV以上電壓等級系統(tǒng)由于內(nèi)過電壓成為控制主絕緣的主要過電壓類型,其高幅值的特點,
決定了絕緣間隙距離的設(shè)計要比500kV等級大幅提高,相應(yīng)設(shè)備制造難度,經(jīng)濟投入會顯著
提高,因此,如何結(jié)合系統(tǒng)過電壓和放電特性的特征,合理優(yōu)化間隙設(shè)計就顯得尤為重要,
所以,有必要充分挖掘長波前內(nèi)過電壓對應(yīng)模擬試驗電壓的特點,盡量壓縮絕緣尺度,提高
經(jīng)濟性。
2.檢測及科研試驗技術(shù)的需求
根據(jù)長波前沖擊電壓模擬試驗的科研和工程應(yīng)用價值,以原武高所、現(xiàn)中國電科院為代
表的科研機構(gòu),30多年來長期致力于高效率長波前沖擊電壓發(fā)生回路的研究以及成套裝置的
研制。在80年代特高壓前期技術(shù)攻關(guān)和2000年后750kV示范工程外絕緣特性研究中,利用
5400kV/527kJ沖擊電壓發(fā)生器,配置長波電阻,接大電容負載調(diào)試輸出800μs波前沖擊電壓,
初步滿足當時的工程設(shè)計試驗需求,但輸出電壓效率在很難超過50%。2008研制成功綜合技
術(shù)指標國際領(lǐng)先的7500kV寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置,波前范圍覆蓋1.2μs~3000μs,幅值
完全滿足特高壓等級系統(tǒng)過電壓模擬試驗需求。中國電科院在特高壓輸變電空氣間隙研究過
程中,總結(jié)了短波前、標準波再到不同波前的長波前沖擊電壓放電特性,提出了相關(guān)修正方
法可以指導(dǎo)該類型試驗的開展。隨著長波前沖擊電壓技術(shù)的重要實用價值,國內(nèi)多家科研和
檢測單位開始著手建立相關(guān)試驗?zāi)芰Γ詽M足日常試驗需求。但在制定沖擊電壓發(fā)生裝置的
技術(shù)要求中就缺乏相應(yīng)波形參數(shù)、輸出電壓效率等合理的技術(shù)指標參照。在試驗中也沒有成
熟的試驗方法指導(dǎo),因此,對相關(guān)試驗工作造成一定影響。
為了規(guī)范長波前沖擊電壓試驗技術(shù),指導(dǎo)相關(guān)科研單位、高校、廠家正確開展長波前沖
擊電壓試驗工作,根據(jù)《2017年能源領(lǐng)域行業(yè)標準制(修)訂計劃及英文版翻譯出版計劃》
中能源20170643號計劃安排,制定本標準。
二、編制主要原則及思路
1.本標準在制定過程中,充分吸收了近年來750kV、1000kV系統(tǒng)過電壓、外絕緣技術(shù)
大量科研成果和重點工程設(shè)計成功經(jīng)驗,以中國電科院運行管理的特高壓交流試驗基地
7500kV寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置為核心技術(shù)條件,并考慮推廣應(yīng)用后其他試驗單位的技術(shù)能
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力和沖擊電壓發(fā)生裝置技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,在總結(jié)和分析的基礎(chǔ)上編制而成。
2.本標準試驗方法與GB/T16927.1-2011《高電壓試驗技術(shù)第1部分:一般定義及試
驗要求》技術(shù)原則保持一致,提出了具有長波前技術(shù)特點的相關(guān)要求。
3.作為電力行業(yè)標準,使得國內(nèi)長波前沖擊電壓試驗工作有章可循。
三、與其他標準的關(guān)系
本標準制定原則、術(shù)語定義、基本試驗方法是與GB/T16927.1-2011、IEC60060-1-2010
一致的。
現(xiàn)行國標GB/T16927.1-2011,只規(guī)定工頻電壓、雷電沖擊電壓和標準操作沖擊電壓技
術(shù)參數(shù),以及通用試驗方法,未規(guī)定250μs以上波前時間沖擊電壓技術(shù)參數(shù)、偏差范圍,以
及相間試驗反極性電壓偏差。
IEC60060-1-2010:High-voltagetesttechniquesPart1:Generaldefinitionsandtest
requirements規(guī)定了工頻、雷電沖擊和相地操作沖擊、波形參數(shù),以及相間標準操作沖擊電
壓波形和延遲時間等內(nèi)容,并對試驗方法有總體規(guī)定。但未針對長波前沖擊電壓發(fā)生設(shè)備的
特點,給出長波前沖擊電壓波形參數(shù)的和合理規(guī)定。
相對于GB/T16927.1-2011和IEC60060-1-2010,本標準規(guī)定了單極性長波前沖擊電壓波
形參數(shù)、試驗方法、試驗設(shè)備,相間等長波前沖擊電壓聯(lián)合試驗方法,以及長波前沖擊電壓
與其它類型電壓疊加的合成試驗方法;將近年在長波前沖擊電壓研究方面的典型技術(shù)成果、
研究方法,作為資料性附錄放入標準,指導(dǎo)相關(guān)科研檢測單位和設(shè)備制造企業(yè)開展750kV及
以上電壓等級模擬長波前系統(tǒng)過電壓試驗,并為電力設(shè)計單位提供絕緣配合設(shè)計依據(jù)。
四、主要工作過程
1.2017年10月—2017年12月,編制綱要并完成審查。
2.2018年1月—2018年6月,編制標準文稿,形成初稿并完成內(nèi)審。
3.2018年7月—2018年10月,召開初稿外部評審會,征求了專家意見,并修改完善,
補充各部分內(nèi)容。
4.2018年11月,根據(jù)標委會委員及參編各單位意見,形成征求意見稿。
五、標準的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容
本標準依據(jù)DL/T800-2012《電力企業(yè)標準編制導(dǎo)則》的編寫要求進行了編制。主要用
于規(guī)定我國長波前沖擊電壓電氣試驗方法。
標準的主要結(jié)構(gòu)及內(nèi)容如下:
1.目次;
2.前言;
3.正文共設(shè)6章:范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、長波前沖擊電壓試驗、長波前
沖擊聯(lián)合電壓試驗、長波前沖擊合成電壓試驗;
4.附錄A、B、C。
六、條文說明
1.“前言”部分介紹了本標準制定的技術(shù)背景,以及和GB/T16927.1-2011、IEC
60060-1-2010的關(guān)系。本標準的提出是基于大量的科研和工程絕緣設(shè)計經(jīng)驗提出的,后續(xù)將
對超特高壓高壓試驗技術(shù)起到很好的完善和提升作用。GB/T16927.1-2011主要規(guī)定了標準
波形參數(shù)要求,對于長波前等特殊波形只提出由相關(guān)技術(shù)委員會特殊規(guī)定,無法參考。
2.由于目前長波前沖擊電壓試驗主要應(yīng)用于750kV以上電壓等級輸電系統(tǒng)模擬長波前
18
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過電壓試驗,對于變電類設(shè)備雖然出于設(shè)備安全考慮和技術(shù)習(xí)慣,大量標準仍沿用標準操作
沖擊電壓,但根據(jù)模擬內(nèi)過電壓技術(shù)自身特點,采用長波前沖擊電壓波形可以很好的檢驗絕
緣性能,壓縮絕緣尺度,因此,推薦設(shè)備采購方和供貨商在試驗條件允許情況下采用長波前
沖擊電壓開展試驗。本標準適用于750kV及以上電壓等級運行中涉及內(nèi)過電壓的桿塔間隙、
絕緣子、一次設(shè)備。
3.“引用標準”中部分給出時間,部分未給出時間規(guī)定,主要根據(jù)技術(shù)內(nèi)容要求確定,
不作統(tǒng)一要求。
4.“3.3長波前沖擊電壓定義”中本標準規(guī)定到峰值時間≥1000s為長波前沖擊電壓,
該定義主要是相對于250μs的標準波前而言,在行業(yè)中有很好的認可度,科研、設(shè)計單位已
形成共識。相關(guān)標準中規(guī)定≥20s為操作波波形,是相對雷電沖擊等短脈沖波定義的,與本
標準規(guī)定不矛盾。
中國電科院在特高壓交流試驗基地研究不同波前時間長空氣間隙放電特性試驗中,基于
7500kV寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置調(diào)波產(chǎn)生的典型長波前沖擊電壓波形如表1所列,除。半
峰時間與到峰值時間比值在4~5范圍內(nèi),均滿足波形參數(shù)要求。
表1中國電科院典型雙指數(shù)沖擊電壓波形參數(shù)
序號波形參數(shù)(μs)到峰值之間TP(μs)半峰值時間T2(μs)
11000/500010005000
21500/600015006000
32000/800020008000
42500/10000250010000
由于不同波形發(fā)生回路中調(diào)波電阻差異和目前高效率發(fā)生回路的技術(shù)特點,不同波形均
為雙指數(shù)波形,但到峰值時間與波前時間不成線性關(guān)系,該技術(shù)特點不影響實際應(yīng)用。
5.“4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義”中,對于長波前沖擊電壓波前時間的規(guī)定與標準
操作沖擊波形一致,均采用到峰值時間Tp,從實際原點到長波前沖擊電壓的最大值時刻的時
間間隔來定義,與雷電沖擊波前的定義不同。
6.“4.2.1標準長波前沖擊電壓參數(shù)規(guī)定”中,根據(jù)中國電科院近10年來的研究成果及
不同波前時間的放電特性規(guī)定了標準長波前沖擊電壓波形參數(shù),明確了試驗長波前沖擊選擇
的波形,可以滿足日常試驗需求。
7.“4.2.2長波前沖擊波形參數(shù)容差”中,對于峰值和半峰值時間的容差規(guī)定與GB/T
16927.1中一致,但由于長波前沖擊電壓波前時間在1000μs或更長,以1000μs為例,20%
容差控制,則800μs~1200μs范圍內(nèi)均符合要求,但800μs與1200μs相差400μs,其施
加于設(shè)備的沖擊能量也相差較大。因此,本標準實際試驗中應(yīng)盡量減小偏差范圍,盡量控制
在10%內(nèi)。
8.“4.3.1長波前沖擊電壓的產(chǎn)生”中,提出并解釋了本標準主要規(guī)定雙指數(shù)波形的原
因,雖然前期長波沖擊研究中可以用對試驗變壓器的低壓繞組施加沖擊的方法來產(chǎn)生,但這
種方法無法產(chǎn)生4.2.1規(guī)定的標準參數(shù),且隨著長波前沖擊電壓發(fā)生裝置技術(shù)的發(fā)展,采用沖
擊電壓發(fā)生裝置已實現(xiàn)1000μs~3000μs波前高幅值沖擊電壓,可以滿足1000kV級交流系統(tǒng)相
關(guān)試驗需求。試驗變壓器振蕩波形輸出方法復(fù)雜,對試驗變壓器性能要求較高,且會造成不
可逆損傷,因此,目前該技術(shù)行業(yè)內(nèi)已未采用該技術(shù)產(chǎn)生長波前沖擊電壓。
19
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目次
前言...........................................................................II
1范圍...........................................................................1
2規(guī)范性引用文件.................................................................1
3術(shù)語和定義.....................................................................1
4長波前沖擊電壓試驗.............................................................2
4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義...................................................2
4.2長波前沖擊試驗電壓技術(shù)參數(shù).................................................2
4.3長波前沖擊電壓的產(chǎn)生及測量.................................................3
4.4試驗程序...................................................................3
5長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗.........................................................3
5.1長波前沖擊聯(lián)合試驗電壓.....................................................3
5.2試驗電壓的產(chǎn)生.............................................................6
5.3試驗電壓的測量.............................................................6
6長波前沖擊合成電壓試驗.........................................................6
6.1長波前沖擊合成試驗電壓.....................................................6
6.2試驗電壓的產(chǎn)生.............................................................8
6.3試驗電壓的測量.............................................................8
附錄A(資料性附錄)長波前沖擊電壓試驗波形.......................................9
附錄B(資料性附錄)1000kV桿塔間隙不同波前沖擊電壓試驗結(jié)果......................10
附錄C(資料性附錄)長波前沖擊電壓相間試驗回路...................................13
I
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長波前沖擊電壓試驗技術(shù)導(dǎo)則
1范圍
本標準規(guī)定了750kV及以上電壓等級交流線路及變電站構(gòu)架空氣間隙長波前沖擊電壓試
驗中的試驗電壓波形要求、試驗流程、試品及測量要求等內(nèi)容。
本標準適用于750kV及以上電壓等級交流系統(tǒng)用輸電線路及變電站構(gòu)架間隙的長波前沖
擊電壓試驗。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其
隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據(jù)本標
準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新
版本適用于本標準。
GB/T16927.1高電壓試驗技術(shù)第1部分:一般定義及試驗要求(eqvIEC60060-1)
GB/T16927.2高電壓試驗技術(shù)第2部分:測量系統(tǒng)(eqvIEC60060-2)
GB/T16927.3高電壓試驗技術(shù)第3部分:現(xiàn)場試驗的定義及要求(IEC60060-3,MOD)
GB311.1絕緣配合第1部分定義、原則和規(guī)則(IEC60071-1:2006,MOD)
GB/T16896.1高電壓沖擊測量儀器和軟件第1部分:對儀器的要求(IEC61083-1,MOD)
GB/T16896.2高電壓沖擊測量儀器和軟件第2部分:軟件的要求(IEC61083-1,MOD)
3術(shù)語和定義
3.1沖擊電壓impulsevoltage
指迅速上升到峰值然后緩慢地下降到零的非周期瞬態(tài)電壓,包括雙指數(shù)波形或振蕩衰減
波形。
3.2到峰值時間(波前時間)Tptimetopeak
從實際原點到長波前沖擊電壓的最大值時刻的時間間隔。
3.3長波前沖擊電壓longwave-fronttimeimpulsevoltage
到峰值時間Tp≥1000s的沖擊電壓。
3.4試驗電壓值valueofthetestvoltage
指施加于試品上的沖擊電壓峰值。
3.5放電電壓dischargevoltage
試品上發(fā)生放電時的電壓值。
3.6耐受電壓withstandvoltage
指在規(guī)定的條件下進行耐壓試驗時施加的試驗電壓值。
3.7標準偏差sstandarddeviation
試品的破壞性放電電壓的標準偏差,指破壞性放電電壓分散性的大小。由下式計算:
1n
2
sUiUa
n1i1
式中:Ui為第i次破壞性放電電壓的測量值;
Ua為破壞性放電電壓的算術(shù)平均值(大多數(shù)情況下Ua=U50);
1
XXX/TXXXXX-XXXX
n為測量次數(shù)(放電次數(shù))。
3.8容差tolerance
測量值與規(guī)定值之間的允許差值。
3.9聯(lián)合電壓試驗combinedvoltage
由兩個獨立電源產(chǎn)生電壓施加于兩個端子,在端子間形成電壓的試驗。
3.10合成電壓試驗compositevoltage
由兩個獨立電源產(chǎn)生電壓施加于同一端子,形成疊加電壓的試驗。
4長波前沖擊電壓試驗
4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義
長波前沖擊電壓通常指到峰值時間Tp≥1000s的沖擊電壓,主要包括采用沖擊電壓發(fā)生
器產(chǎn)生的雙指數(shù)波長波前沖擊電壓,以及采用電容器對變壓器原邊放電產(chǎn)生的振蕩波形長波
前沖擊電壓。電力行業(yè)采用的高幅值雙指數(shù)長波前沖擊電壓一般波前時間<3000μs,振蕩波
形長波前沖擊電壓可達到5000μs,或更長。
如圖1所示,基于目前國內(nèi)高壓試驗設(shè)備行業(yè)中沖擊電壓發(fā)生裝置的最新技術(shù)發(fā)展情況
以及主流電氣回路設(shè)計特點,雙指數(shù)長波前沖擊電壓的半峰值時間T2與到峰值時間的比值通
常≤5,且隨著波前時間的增長,該比值會減小。
由于最大電壓處的持續(xù)時間相對較長,在實際確定該時間時會有難度。
圖1雙指數(shù)長波前沖擊電壓全波
注:半峰值時間T2,是指實際原點和電壓第一次衰減到半峰值瞬間的時間間隔。
4.2長波前沖擊試驗電壓技術(shù)參數(shù)
4.2.1標準長波前沖擊電壓參數(shù)規(guī)定
雙指數(shù)長波前沖擊電壓是最常用的長波前沖擊電壓波形,通常由高幅值沖擊電壓發(fā)生裝
置經(jīng)過高效率長波前發(fā)生回路充放電產(chǎn)生,用于試驗檢測及科研。本標準對標準長波前沖擊
波形參數(shù)給予規(guī)定。
標準長波前沖擊是到峰值時間TP為1000μs,半峰時間T2為5000μs的沖擊電壓,表示為
1000/5000μs沖擊。
該波形已普遍應(yīng)用于我國750kV、1000kV交流系統(tǒng)線路及變電站空氣間隙試驗及絕緣配
合,在大量輸變電
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