GB/T 28541-2012 ±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合

　　ICS 29. 080. 01 K 40

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28541—2012

　　±800kV 高压直流换流站

　　设备的绝缘配合

　　Insulation co-ordination forequipmentsof±800kV high voltagedirect

　　currentconverterstations

　　2012-06-29发布 2012-11-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28541—2012

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 5

　　5 使用条件 5

　　5. 1 正常环境条件 5

　　5. 2 标准参考大气条件 5

　　5. 3 温度校正 6

　　5. 4 海拔校正 6

　　6 ±800kV直流换流站设备的绝缘配合的基本原则 7

　　6. 1 设备的绝缘配合 7

　　6. 2 设备上的作用电压 7

　　6. 3 设备最高电压 Um 的范围 7

　　6. 4 设备的绝缘性能考核 7

　　7 ±800kV直流换流站过电压及避雷器保护方式 8

　　7. 1 ±800kV高压直流换流站过电压类型 8

　　7. 2 ±800kV直流换流站设备的避雷器保护方式 9

　　8 ±800kV直流换流站设备的绝缘配合方法 11

　　8. 1 概述 11

　　8. 2 确定要求耐受电压(Urw ) 11

　　8. 3 确定额定耐受电压 12

　　9 ±800kV直流换流站设备绝缘水平 12

　　9. 1 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) ±800kV直流换流站绝缘配合例子 16

　　Ⅰ

　　GB/T 28541—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国电器工业协会提出 。

　　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 。

　　本标准起草单位 :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 、吕 金 壮 、黄 莹 、杨 晓 辉 、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 。

　　Ⅲ

　　GB/T 28541—2012

　　±800kV 高压直流换流站

　　设备的绝缘配合

　　1 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 ±800kV直流换流站换流设备和直流场设备的绝缘配合 。

　　2 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 。

　　GB 311. 1—1997 高压输变电设备的绝缘配合

　　GB/T 311. 2—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

　　GB/T 311. 3—2007 绝缘配合 第 3部分 :高压直流换流站绝缘配合程序

　　GB 11032—2010 交流无间隙金属氧化物避雷器

　　GB/T 13498—2008 高压直流输电术语

　　GB/T 22389—2008 高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则

　　IEC 60700-1:2008 高压直流输电系统晶闸管阀 第 1部分 : 电气试验

　　IEC 60721-2-2 电气工程环境条件分类 第 2部分 第 2节 降水和风

　　3 术语和定义

　　GB/T 311. 3—2007、GB 11032—2010、GB/T 13498—2008和 GB/T 22389—2008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/T 311. 3—2007、GB/T 22389—2008中的某些术语和定义 。

　　3. 1

　　直流系统电压 DC system voltage

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 1] 3. 2

　　持续运行电压最大峰值(PCOV) peak valueofcontinuousoperatingvoltage

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 2] 3. 3

　　持续运行电压幅值(CCOV) crestvalueofcontinuousoperatingvoltage

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 3] 3. 4

　　过电压 overvoltage

　　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

　　1

　　GB/T 28541—2012

　　行电压峰值(PCOV)的电压 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 4] 3. 4. 1

　　暂时过电压(TOV) temporary overvoltage

　　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几倍 。

　　[GB/T 311. 3—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 20 μs

　　注 : 在绝缘配合中 ,缓波前过电压是根据波形来分类 ,与来源无关 。尽管实际系统中产生的波形与标准波形有大的偏差 ,但在多数情况下 ,本部分以此过电压分类和峰值来描述是足够的 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 4. 2] 3. 4. 3

　　快波前过电压 fast-frontovervoltage

　　由于雷电放电或其他原因在系统中特定位置引起的过电压 ,在绝缘配合中按类似于雷电冲击试验标准波形来考虑 。

　　瞬态过电压 ,通常是单极性的 。波前时间为 0. 1 μs

　　注 : 在绝缘配合中 ,缓波前和快波前过电压是根据波形分类 ,与来源无关 。尽管实际系统中产生的波形与标准波形有大的偏差 ,但在多数情况下 ,本部分以此过电压类别分类和峰值描述是足够的 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 4. 3] 3. 4. 4

　　极快波前过电压 very fast-frontovervoltage

　　瞬态过电压 ,通常是单极 性 的 , 波 前 时 间 为 T1 <0. 1 μs,总 持 续 时 间 <3 ms,其 叠 加 振 荡 频 率 为30 kHz

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 4. 4] 3. 4. 5

　　陡波前过电压 steep-frontovervoltage

　　瞬态过电压 ,属于快波前过电压 ,达到峰值时间为 3 ns

　　注 : 波前时间由系统研究决定 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 4. 5,修改过] 3. 4. 6

　　联合过电压(暂时、缓波前、快波前、极快波前) combined overvoltage

　　由同时施加于相间(或纵)绝缘的两个端子和地之间的两个电压分量组成的过电压 。 以峰值较高者来确定过电压类型 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 4. 6] 3. 5

　　代表性过电压 representativeovervoltages

　　该过电压对绝缘电介质效应等同于系统在运行时由于不同原因产生的某一给定类型的过电压 。

　　注 : 在本部分中 ,一般的代表性过电压都是通过假定或实测的最大值来表征 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 5]

　　2

　　GB/T 28541—2012

　　3. 5. 1

　　代表性缓波前过电压(RSLO) representativeslow-frontovervoltage

　　设备端子间具有标准的操作冲击波形的电压 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 5. 1] 3. 5. 2

　　代表性快波前过电压(RFAO) representative fast-frontovervoltage

　　设备端子间具有标准的雷电冲击波形的电压 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 5. 2] 3. 5. 3

　　代表性陡波前过电压(RSTO) representativesteep-frontovervoltage

　　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 IEC 60700-1 中图 1所示 。波前时间是由系统研究决定 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 5. 3] 3. 6

　　避雷器的持续运行电压 continuousoperatingvoltageofan arrester

　　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 :

　　a) 最大峰值持续运行电压 peak continuous operating voltage,PCOV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 crestvalue of continuous operating voltage,CCOV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 。

　　c) 等效持续运行电压 equivalentcontinuous operating voltage,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 。

　　[GB/T 22389—2008,定义 3. 2] 3. 7

　　避雷器配合电流 co-ordination currentsofan arrester

　　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 steep currentimpulse

　　按 GB 11032—2010中 3. 16的规定 。

　　b) 雷电冲击电流 lightning currentimpulse

　　按 GB 11032—2010中 3. 17的规定 。

　　c) 操作冲击电流 switching currentimpulse

　　按 GB 11032—2010中 3. 32的规定 。

　　d) 缓波前操作冲击电流 slow frontswitching currentimpulse

　　视在波前时间为 1 000 μs±100 μs ,半峰值时间约为波前时间 2倍的冲击电流峰值 。

　　[GB/T 22389—2008,定义 3. 4] 3. 8

　　直接保护的设备 directlyprotected equipment

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 11]

　　3

　　GB/T 28541—2012

　　3. 9

　　避雷器保护水平 protectivelevelsofan arrester

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 12] 3. 9. 1

　　操作冲击保护水平(SIPL) switchingimpulseprotectivelevel

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 12. 1] 3. 9. 2

　　雷电冲击保护水平(LIPL) lightingimpulseprotectivelevel

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 12. 2] 3. 9. 3

　　陡波前冲击保护水平(STIPL) steep-frontimpulseprotectivelevel

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 12. 3]

　　3. 10

　　配合耐受电压 co-ordination withstand voltage

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 13]

　　3. 11

　　要求耐受电压 required withstand voltage

　　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/T 311. 3—2007,定义 3. 14]

　　3. 12

　　额定耐受电压 specified withstand voltage

　　经过适当选择的高于或等于要求耐受电压的试验电压 。

　　注 1: 对于交流设备 ,额定耐受电压标准值见 GB 311. 1—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/T 16927. 1—1997和 GB 311. 1—1997 中 规 定 ,但 对 一 些 直 流 设备(如晶闸管阀) ,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/T 311. 3—2007,定义 3. 15] 3. 12. 1

　　额定操作冲击耐受电压(SSIWV) specified switchingimpulsewithstand voltage

　　标准操作冲击波形的绝缘耐受电压 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 15. 1] 3. 12. 2

　　额定雷电冲击耐受电压(SLIWV) specified lightingimpulsewithstand voltage

　　标准雷电冲击波形的绝缘耐受电压 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 15. 2]

　　4

　　GB/T 28541—2012

　　3. 12. 3

　　额定陡波前冲击耐受电压(SSFIWV) specified steep-frontimpulsewithstand voltage

　　IEC 60700-1:1998中规定波形的绝缘耐受电压 。

　　[GB/T 311. 3—2007,定义 3. 15. 3]

　　3. 13

　　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 ;在换流桥投入运行过程中把电流转移到换流阀中 。

　　3. 14

　　旁路隔离开关 bypassdisconnector

　　与旁路开关并联的隔离开关 。

　　3. 15

　　高(压)端 12脉动换流器 HV 12-p converterbridge

　　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 LV 12-p converterbridge

　　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 。

　　4 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

　　5 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 :

　　a) 周围空气温度不超 过 40 ℃且 24 h 内 测 到 的 平 均 值 不 超 过 35℃ 。 最 低 周 围 空 气 温 度 , 对 于“-10 ℃户外”级为 -10℃;对于“-25 ℃户外”级为 -25℃以及对于“-40 ℃”级为 -40℃ 。

　　b) 海拔不超过海平面以上 1 000 m。

　　c) 周围空气没有显著地被灰尘 、烟雾 、腐蚀性气体 、蒸汽或盐雾污染 。

　　d) 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 。

　　注 : 沉积物的绝缘特性见 GB/T 16927. 1,其他特性见 IEC 60721-2-2。

　　5. 2 标准参考大气条件

　　标准参考大气条件为 :

　　a) 温度 :t0 = 20 ℃ ;

　　5

　　GB/T 28541—2012

　　b) 压力 :p0 = 101. 3 kPa;

　　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 。

　　c) 绝对湿度 :h0 = 11 g/m3 。

　　5. 3 温度校正

　　对周围环境空气温度高于 40℃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 Kt,见式(1) :

　　Kt = 1+ 0. 003 3(T- 40) … … … … … … … … … … ( 1 )

　　式中 :

　　T— 环境空气温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。

　　5. 4 海拔校正

　　根据 GB 311. 1—1997附录 B 的规定 ,海拔校正因数 Ka 可根据式(2)进行计算 :

　　式中 :

　　Ka = em(H-1000)/8 150 … … … … … … … … … … ( 2 )

　　H— 设备安装地点的海拔高度 ,单位为米(m) 。

　　m 的取值如下 :

　　b(a))) m(m)1(1)..0(0),,对雷电冲击耐受(对直流耐受电压) ;电压 ;

　　d(c))) m(m)图.01,对,对操作冲击耐受电压(空气间隙和清洁的绝)。缘子的短时工频耐受电压 ;

　　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 。

　　说明 :

　　a— 相对地绝缘 ;

　　b— 纵绝缘 ;

　　c— 相间绝缘 ;

　　d— 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 UCW 的关系

　　6

　　GB/T 28541—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。

　　6 ±800kV 直流换流站设备的绝缘配合的基本原则

　　6. 1 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 :

　　a) 持续运行电压(其值不超过设备最高电压 Ur,持续时间等于设备设计运行寿命) ;

　　b) 暂时过电压(包括直流电压升高 、谐振过电压) ;

　　c) 缓波前(操作)过电压 ;

　　d) 快波前(雷电)过电压 ;

　　e) 陡波前过电压 ;

　　f) 联合过电压 。

　　6. 3 设备最高电压 Um 的范围

　　范围 Ⅰ :1 kV

　　范围 Ⅱ :100 kV

　　6. 4 设备的绝缘性能考核

　　6. 4. 1 耐受电压试验的类型

　　设备绝缘性能的考核包括以下几类绝缘试验 :

　　a) 直流耐压试验 ;

　　b) 交流工频耐压试验 ;

　　c) 操作冲击试验 ;

　　d) 雷电冲击试验 ;

　　e) 陡波前冲击试验 ;

　　f) 联合电压试验 ;

　　g) 极性反转试验 。

　　6. 4. 2 耐受电压试验类型的选择

　　6. 4. 2. 1 范围 Ⅰ 的设备

　　范围 Ⅰ 的设备在持续直流电压 、暂时过电压和操作过电压下的相对地绝缘性能 ,一般用直流耐压试验考核 。

　　6. 4. 2. 2 范围 Ⅱ 的设备

　　范围 Ⅱ 的设备在持续直流电压 、暂时过电压和操作过电压下的绝缘性能用不同类型的试验考核 。在持续直流电压及暂时过电压下 ,设备对老化和污秽的适应性宜用直流耐压试验考核 。具体的持续时

　　7

　　GB/T 28541—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 。

　　注 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 :

　　a) 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 Ⅱ 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 。

　　7 ±800kV 直流换流站过电压及避雷器保护方式

　　7. 1 ±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/T 311. 3— 2007的 6. 4. 1。

　　相对于 ±500kV直流系统而言 , ±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

　　±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 ;

　　c) 双极-极全压-极半压运行方式 ;

　　d) 单极全压金属回线方式 ;

　　e) 单极全压大地回路方式 ;

　　f) 单极半压金属回线方式 ;

　　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 ±800kV直流换流站缓波前(操作)过电压的故障工况包括 :

　　8

　　GB/T 28541—2012

　　a) 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 。

　　b) 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 。

　　c) 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 。

　　d) 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(PLC滤波器) 等设备 ,对侵入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 PLC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入波幅值很低 ,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 ±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几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 。

　　±800kV高压直流换流站可能采用的避雷器及其布置见图 2。

　　9

　　GB/T 28541—2012

　　图 2 ±800kV 高压直流换流站避雷器位置

　　换流站设备典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/T 311. 3—2007的 9. 4. 4) ,用于保护阀免受过电压的损坏 。

　　±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 CB1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 。

　　±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 400 kV 12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 CB1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/Δ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 CB1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/Δ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 。

　　7. 2. 4 平波电抗器

　　±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 CB2和直

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　　GB/T 28541—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 入口处) 。

　　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脉波换流器均投入运行时 ,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 。

　　7. 2. 8 交流滤波器

　　由交流滤波器避雷器 Fac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 Fdc保护滤波器内各元件 。

　　8 ±800kV 直流换流站设备的绝缘配合方法

　　8. 1 概述

　　±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(Urw )

　　在 GB 311. 1—1997中推荐使用绝缘配合因数 Kc 乘以代表性过电压 Urp获 得 相 应 的 配 合 耐 受 电

　　压 , 即 Ucw = Kcd ×Urp (见 GB 311. 1—1997 的 4. 3) 。 对 于 在 直 流 侧 设 备 的 实 际 计 算 方 法 中 (见

　　GB/T 311. 2—2002的 3. 3) 用绝缘配合确定性因数 Kcd (见 GB/T 311. 2—2002 的 3. 3. 2. 1) 代替 Kc。

　　因数 Kcd考虑了以下因素 :

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　　GB/T 28541—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 GB 311. 1—1997的图 1,要求的耐受电压 Urw 是通过配合耐受电压 Ucw 、外绝缘大气校正因数Ka 和取决于内部及外部绝缘类型的安全因数 Ks 确定的 。安全系数 Ks 考虑了下列因素 :

　　a) 绝缘寿命 ;

　　b) 避雷器特性的变化 ;

　　c) 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 1 000 m 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 GB 311. 1—1997 和GB/T 311. 2—2002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

　　设 备 类 型

　　要求冲击耐受电压与冲击保护水平比值a, c

　　SSIWV/SIPL

　　SLIWV/LIPL

　　SSFIWV/STIPLb

　　交流开关 场 , 包 括 母 线 , 户 外 绝 缘 和 其 他 常 规设备

　　1. 20

　　1. 25

　　1. 25

　　交流滤波器元件

　　1. 15

　　1. 25

　　1. 25

　　换流变压器(油绝缘设备)

　　网侧

　　1. 20

　　1. 25

　　1. 25

　　阀侧

　　1. 15

　　1. 20

　　1. 25

　　换流阀

　　1. 15