无间隙避雷器选择的一般程序资料Word文档格式.docx
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如果单相接地故障在10s以上切除,额定电压还应乘上一个系数k.
Ur≥kUt
式中:
k-切除单相接地故障时间系数;
10s及以内切除,k=1.0
10s以上切除,k=1.25~1.3(k=1.25主要用于保护并联补偿电容器及其他绝缘较弱设备的避雷器)
Ut-暂时过电压(kV)
表1 暂时过电压Ut推荐值 kV(有效值)
接地方式
非直接接地系统
直接接地系统
系统标称电压
3~20
35~66
110~220
330~500
母线侧
线路侧
Ut
1.1Um
Um
1.4Um/√3
1.3Um/√3
表2 避雷器额定电压Ur推荐值 kV(有效值)
非直接接地系统及小阻抗接地系统
10s及以内切除故障
10s以上切除故障
3
6
10
20
35
66
110
220
330
500
Ur
4
8
13
26
42
72
5
17
34
54
96
102
204
300
312
420
444
c)保护发电机用避雷器的额定电压(Ur)
保护发电机用避雷器的额定电压按1.25倍发电机额定电压选择。
表3 保护发电机用避雷器的额定电压Ur建议值 kV(有效值)
发电机额定电压
3.15
6.3
10.5
13.8
15.75
18
22
24
13.2
17.5
22.5
25
27.5
30
32.5
d)中性点用避雷器的额定电压(Ur)
●变压器中性点用避雷器的额定电压(Ur)
变压器中性点用避雷器的额定电压,一般直接接地系统不低于系统最高工作相电压,非直接接地系统不低于系统最高工作电压。
表4 变压器中性点用避雷器的额定电压Ur建议值 kV(有效值)
中性点绝缘水平
全绝缘
分级绝缘
51
144
84(210)
备注:
括号中数使用于中性点150kV等级绝缘
●发电机中性点用避雷器的额定电压(Ur)
发电机中性点用避雷器的额定电压,一般按发电机额定相电压1.25倍选择。
表4 发电机中性点用避雷器的额定电压Ur建议值 kV(有效值)
2.4
4.8
8.0
12.0
13.7
15.0
16.0
18.0
19.0
3避雷器保护水平与绝缘配合(残压的选取)
避雷器的保护水平是电力系统过电压保护和绝缘配合中的一项基本参数。
a)雷电过电压的保护水平
无间隙金属氧化物避雷器的保护水平完全由它的残压决定。
避雷器雷过电压的保护水平是下列两项数值的较高者:
●陡波冲击电流下最大残压除以1.15;
●标称放电电流下最大残压。
陡波冲击电流下最大残压除以1.15的规定,是认为变压器类电器的油浸绝缘所具有的陡波电流残压的耐受强度,要比标称放电电流下残压的耐受强度高15%以上,其他类型的绝缘,如旋转电机、干式变压器、电缆及GIS中的绝缘,有不同的系数。
b)操作过电压保护水平
它是操作冲击电流下的最大残压。
避雷器的操作冲击电流残压试验所用冲击电流的波头时间为30µ
s~100µ
s,其电流幅值按避雷器的不同标称放电电流系列、不同类型以及不同额定电压分别规定了不同的数值。
这个操作冲击电流值只用于避雷器的操作冲击残压试验,并不要求在长持续时间冲击电流耐受试验中也要达到这一数值。
c)配合系数
按贯用法衡量绝缘配合的裕度时,设备的绝缘水平与避雷器的保护水平之间应有裕度,称之为配合系数ks,其数值为被保护设备的绝缘水平除以避雷器的保护水平。
按GB311.1的规定:
●雷电过电压的配合系数:
中性点避雷器 ks>
1.25
避雷器非紧靠保护设备 ks>
1.4
●操作过电压的配合系数 ks>
1.15
对于330kV和500kV变电所、带电缆段的变电所和气体绝缘变电所(GIS)的配合系数,必要时可以通过模拟计算对绝缘配合状态进行校核,也可以用统计法求出变电所的危险概率。
4参考电压
●工频参考电压
工频参考电压是避雷器在工频电流下(由制造厂确定)测出避雷器的工频电压最大峰值除以√2。
这一数值应不低于避雷器的额定电压值。
在GB11032-2010中以及国外避雷器的产品型录中,一般都不列出这一数值,但在出厂试验报告中应给出测量值。
●直流参考电压
直流参考电压是避雷器在直流参考电流下测出的避雷器上的电压。
直流参考电流的数值,由制造厂规定。
国内一般都采用1mA,直流1mA参考电压一般不小于避雷器额定电压的峰值。
在GB11032-2010也给出了相应的最低值。
5工频耐受时间特性
这个特性是表明避雷器在运行中,吸收了规定的操作过电压能量以后,耐受暂时过电压的能力。
避雷器可耐受数值等于额定电压的暂时过电压10s。
如果暂时过电压的时间短了,可以耐受的数值就可以高,反之就可能低。
因此,必要时,如果暂时过电压的幅值高于或低于避雷器额定电压,而其作用时间短于或长于10s,可以用工频电压耐受时间特性曲线校核。
各个制造厂的避雷器工频电压耐受时间特性曲线是不同的,所以必须用制造厂提供的曲线来校核。
6能量吸收能力
避雷器的能量吸收能力包括操作冲击(长持续电流冲击)与大电流冲击两个方面。
一般认为对高压系统的避雷器,操作冲击对能量吸收的要求较严酷。
大电流则由于残压较高,电阻片侧面容易发生闪络。
a)长持续电流冲击吸收能力
无间隙金属氧化物避雷器(特别是用在高压和超高压中性点直接接地系统中)应具有在下列操作过电压下吸收操作冲击电流能量的能力:
空载线路合闸(重合闸);
空载变压器和并联电抗器分闸;
线路对非故障分闸和振荡解列;
投切并联电容器组
中性点非直接接地系统的弧光接地。
●线路放电耐受能力
对10kA和20kA等级避雷器和5kA等级避雷器(额定电压90kV及以上)避雷器,为了考验避雷器在实际运行条件下承受线路上所储存的过电压能量的能力,GB11032-2010参照IEC标准作了线路放电试验的规定。
避雷器在操作过电压中吸收的能量,按照GB11032-2010操作冲击动作负载试验规定,每次试验均需加两次长持续时间电流冲击,两次之间时间很短(50~60µ
s),实际上是绝热过程,因此避雷器吸收能量的能力是两次冲击能量之和。
GB11032-2010规定,110kV及以上系统用避雷器(不包括中性点避雷器)均要进行该项试验,试验参数可以分为五个等级,见表5。
表5避雷器线路放电试验参数
避雷器等级
线路放电等级
线路波阻抗Z
Ω
峰值的视在
持续时间T
μs
充电电压UL
kV(d.c.)
5kA
1
4.9Ur
2000
3.2Ur
10kA
2
2.4Ur
1.3Ur
2400
2.8Ur
0.8Ur
2800
2.6Ur
20kA
0.5Ur
3200
注:
Ur为试品额定电压,单位为:
kV(有效值)。
注1:
上表中等级1~5与逐级增高的放电要求相对应。
合适的放电等级的选择是以系统要求为依据,见附录E。
注2:
试验回路波阻抗与表7规定的线路波阻抗的偏差应不大于±
10%。
注3:
对于10kA等级无线路放电等级要求的避雷器,长持续电流耐受值由供需双方协商确定。
●方波冲击电流能力
对1.5kA和2.5kA等级避雷器和5kA等级(额定电压90kV以下)避雷器,不要求进行输电线路特性规定的线路放电试验,但避雷器在雷电过电压或部分操作过电压动作后,系统的电容、电感中存储的能量仍会向避雷器释放。
因此要根据避雷器的类型及使用情况进行幅值50A~600A的2000µ
s的方波冲击电流试验,具体要求见表6。
表6避雷器长持续时间电流冲击(方波冲击电流)试验要求
避雷器使用场合
避雷器额定电压
kV(有效值)
电流冲击
2000μs方波电流A(峰值)
发电机用避雷器
4~25
400
电站用避雷器
5~51
150
84~90
电气化铁道用避雷器
42~84
并联补偿电容器用避雷器
5~90
400a
配电用避雷器
5~17
75
2.5kA
电动机用避雷器
4~13.5
200
1.5kA
电机中性点用避雷器
2.4~15.2
变压器中性点用避雷器
60~207
低压用避雷器
0.28~0.50
50
a如有更高要求,由供需双方协商。
b)大电流冲击耐受能力
GB11032规定,对无间隙避雷器电阻片进行大电流冲击耐受抽样试验,这是考虑在接近避雷器安装点处,遭受直击雷或发生反击时,通过避雷器的雷电流将较大。
电阻片在这种大电流冲击下,不应有击穿或闪络等破坏。
在动作负载试验中,也要施加大电流冲击,由于避雷器承受大电流的几率较少,所以只施加两次,耐受试验数值见表7。
表7 大电流冲击耐受试验要求
避雷器的等级
电流峰值4/10,kA
20000A
10000A
5000A
2500A
1500A
100
65
注:
根据运行条件电流峰值可以取其它值(较低或较高)
7避雷器标称放电电流
●66kV~220kV系统一般选用5kA,在雷电活动特别强的地区、重要的变电所、进线保护不完善或进线段耐雷水平达不到规定时,可以选10kA。
●330kV系统一般选用10kA;
●500kV系统一般选用10kA~20kA;
●35kV及以下系统虽然不是全线架设避雷线,但从技术经济比较考虑,有一定的设备绝缘损坏危险率是可以接受的,按照避雷器类型的使用条件,标称放电电流可选用5kA、2.5kA、1.5kA等级,见表8。
近雷区一般不作为选择标称放电电流的依据,但避雷器应该具有足够的大电流冲击耐受能力。
表8 避雷器分类
标准标称放电电流
20000A
10000A
5000A
2500A
1500A
额定电压Ur(kVrms)
360<Ur≤756
3≤Ur≤468
Ur≤132
Ur≤36
Ur≤207
备注
线路避雷器
低压避雷器
中国通常按用途分类,表1给出中国通常避雷器分类,供避雷器设计和用户选型参考使用。
8压力释放要求
在避雷器内部故障时,通过避雷器的故障电流不致引起避雷器外套的严重爆炸,避雷器所能耐受的短路电流应大于避雷器安装处的最大短路电流,并按此选定避雷器的压力释放等级。
在选择压力释放电流等级时,一般可以参考安装处10年内系统发展可能达到的最大短路电流(周期分量)有效值。
表9压力释放试验的电流值
避雷器等级=标称放电电流
额定短路电流
Is
降低的短路电流
±
10%
持续时间为1sa的
小短路电流
20000或10000
80000
50000
25000
600±
63000
12000
40000
31500
6000
20000、10000、
或5000
20000
10000或5000
16000
3000
10000、5000、
2500或1500
10000
10000、5000、
5000
1500
1注1:
对于同种类型避雷器,如果按表12已经证明一种额定电流是合格,要证明较高的额定电流是合格的,只需在新的额定值进行试验。
任何外推只能将额定短路电流上升两级。
2注2:
如果一种新型的避雷器要求证明高于本表所列的额定电流值是合格的,应该在其建议的额定电流、50%额定电流和25%额定电流下进行试验。
3注3:
对于同种类型避雷器,如果按表12已经证明一种额定电流是合格,则可认为它已通过了任何低于此额定电流的其他额定电流试验。
a对于将安装于谐振接地或中性点不接地系统的避雷器,经由供需双方达成协议后,可将试验持续时间增加超过1s,直至30min,这时小短路电流应当降低至50A±
20A。
对于这类特殊的试验,其试验样品及验收的判据应通过供需双方协商确定。
9避雷器外绝缘和耐污秽要求
对于正常试验条件的避雷器,避雷器外套所承受的雷电流冲击水平不得低于1.2倍的标称放电电流下的残压值。
在避雷器安装处的海拔高度超过1000m,或地震烈度在7度以上,最大风速超过35m/s以及覆冰厚度超过2cm时,应与制造厂协商,对避雷器外绝缘及机械强度重新核算。
根据避雷器安装地区的污秽情况,避雷器外套的最小公称爬电比距应符合以下要求:
Ⅰ级轻污秽地区17mm/kV;
Ⅱ级中等污秽地区20mm/kV;
Ⅲ级重污秽地区25mm/kV;
Ⅳ级特重污秽地区31mm/kV。
Ⅲ级及以上重污秽地区用避雷器应做污秽试验,污秽等级划分及人工污秽试验方法见GB11032-2010。
10无线电干扰和局部放电性能要求
试验应在整只避雷器上进行,并应按实际运行情况安装。
试验时,施加在避雷器上的工频电压应升至它的额定电压,然后在小于10s时间内降低至1.05倍持续运行电压。
在该电压下,局部放电量不大于10pC,无线电干扰电压应不大于2500μV。
测试无线电干扰的频率为1.0MHz。
试验前应确定背景干扰水平,并应使背景干扰降至最低水平。
11机械性能
运行中的避雷器要承受导线的最大允许水平拉力和作用于避雷器上的风压力。
GB11032-2010中作了相应的规定并推荐了计算公式。
若避雷器为悬式安装,应做拉伸试验。
使用于地震区的避雷器,制造厂应通过计算或试验,提供避雷器可能承受的地震加速度。
12密封性能
密封性能的好坏是影响避雷器安全运行的主要因素之一。
现场安装时应注意保护压力释放板,防止扎破或碰伤。
GB11032建议采用氦质谱检漏仪检漏法(漏气率要求小于6.65×
10-5Pa·
L/s)、抽气浸泡法、热水浸泡法进行试验,具体试验方法可按JB/T7618进行。
DL/T804-2002中也提到对于17kV及以下的避雷器,使用较多且行之有效的方法是冷热水浸泡法和抽气浸泡法(多用于26kV及以下的避雷器)。
●冷热水浸泡法:
冷水温度为环境温度,冷水温度和热水温度相差40℃。
将试品放入热水浸泡2h,取出随即放入冷水中浸泡12h,取出避雷器进行试验,并比较浸泡前后的数据。
●抽气浸泡法:
将避雷器放入盛有环境温度水的可以观察的密封容器中,将容器中水面上气压抽至真空度规定值(型式试验为20Pa,出厂试验为15Pa),并保持10min,无连续气泡冒出的避雷器为合格。
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