1、500KV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准500kV 电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准SD 11984 主编部门：水利电力总电力科学研究院高压研究所 批准部门：中华人民共和国水利电力部 实行日期：1984年3月22日 中华人民共和国水利电力部关于颁发500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准的通知(84)水电技字第18号 现颁发“500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准”(SD11984)，过去以会议纪要或其他形式所作的有关这方面的规定作废，凡我部系统的设计单位和发供电单位，对新建工程均按此标准执行，对原有设备以及扩建工程可参照
2、执行。 执行该标准中出现的问题，请告部科技司，以便修订时参考。 1984年3月22日1 总 则 1.0.1 本标准适用于500kV电网的过电压保护、绝缘配合与电气设备接地。 1.0.2 水利电力部1979年颁发的电力设备过电压保护设计技术规程SDJ779(以下简称SDJ779)和电力设备接地设计技术规程SDJ879(以下简称SDJ879)的部分条款，同样适用于500kV电网。对于这部分条款，本标准列出其相应章、节及条目，仍应按该两规程执行。2 电网电压、中性点接地方式及运行中出现的各种电压 2.0.1 电网额定电压为500kV。电网最高电压及设备最高电压为550kV(按GB15686)。 2.
3、0.2 电网中性点采用直接接地方式。即电网中变压器中性点直接或经小阻抗与接地装置连接。电网任意一处的零序电抗与正序电抗比值X2/X13。 注：变压器中性点经小阻抗接地时，以不影响变压器中性点的绝缘水平为限。 2.0.3 运行中出现的作用于电网设备绝缘上的电压有： a.正常运行时的工频电压； b.工频过电压、谐振过电压； c.操作过电压； d.雷电过电压。3 工频过电压、谐振过电压、操作过电压及其保护 3.1 工频过电压、谐振过电压及其保护 3.1.1 工频过电压、谐振过电压与电网结构、容量、参数、运行方式以及各种安全、自动装置的特性有关。工频过电压、谐振过电压除增大绝缘承受电压外，还对选择过电
4、压保护装置有重要影响，设计电网时应结合实际条件预测。 对工频过电压，应采取措施尽量加以降低。工频过电压水平应通过技术经济比较加以确定。 须采取措施防止产生谐振过电压；或用保护装置限制其幅值和持续时间。 3.1.2 工频过电压的限制。电网中的工频过电压一般由线路空载、接地故障和甩负荷等引起。根据500kV电网的特点，有时须综合考虑这几种过电压。 通常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定电网工频过电压的条件。 一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压。在线路上架设良导体避雷线降低工频过电压时，宜通过技术经济比较加以确定。电网的工频过电压水平一般不超过
5、下列数值： 线路断路器的变电所侧 1.3Uxg； 线路断路器的线路侧 1.4Uxg。 注：Uxg为电网最高相电压有效值，kV。 3.1.3 谐振过电压的防止和限制。电网中的谐振过电压一般由发电机自励磁、线路非全相运行状态以及二次谐波谐振等引起。 3.1.3.1 电网中发电机自励磁过电压。当发电机经变压器与空载线路相连，在发电机全电压合闸、逐步升压起动或因甩负荷而导致发电机带空载长线路时，如发电机容量较小，可能产生发电机自励磁过电压，应验算发生这一情况的可能性。 经验算，如有发生有励磁的可能，而又无法通过改变运行方式加以避免时，可采用在线路上安装并联电抗器的措施予以防止。 3.1.3.2 线路非
6、全相运行状态产生的谐振过电压。空载线路上接有并联电抗器，且其零序电抗小于线路零序容抗时，如发生非全相运行状态(分相操动的断路器故障或采用单相重合闸时)，由于线间电容的影响，断开相上可能发生谐振过电压。 上述条件下由于并联电抗器铁芯的磁饱和特性，有时在断路器操作产生的过渡过程激发下，可能发生以工频基波为主的铁磁谐振过电压。 在并联电抗器的中性点与大地之间串接一小电抗器，一般可有效地防止这种过电压。该小电抗器的电抗值宜按补偿并联电抗器所接线路的相间电容选择，同时应考虑以下因素： a.并联电抗器、中性点小电抗器的电抗及线路容抗的实际值与设计值的变异范围； b.限制潜供电流的要求； c.连接小电抗器的
7、并联电抗器中性点绝缘水平。 最终确定小电抗器的电抗值时，应校验对非全相谐振过电压的解谐效果。 若线路带空载变压器，不论线路上有无并联电抗器，以及它是否有小电抗器，应校验在线路非全相运行状态下发生谐振的可能性，如发生谐振或断开相的过电压较高，应避免这一运行方式。 3.1.3.3 二次谐波谐振过电压。当空载线路(或其上接有空载变压器时)由电源变压器断路器合闸、重合闸、或由只带有空载线路的变压器低压侧合闸以及电网解列等情况下，如由这些操作引起的过渡过程的激发使变压器铁芯磁饱和、电感作周期性变化，回路等值电感在二倍工频下的电抗与二倍工频下线路入口容抗接近相等时，可能产生以二次谐波为主的谐振过电压。 应
8、尽量避免产生二次谐波谐振的运行方式、操作方式以及防止在故障时出现该种谐振的接线；确实无法避免时，可在变电所线路继电保护装置内增设过电压速断保护，以缩短该过电压的持续时间。 3.2 操作过电压及其保护 3.2.1 电网的操作过电压一般由下列原因引起。 a.线路合闸和重合闸； b.空载变压器和并联电抗器分闸； c.线路非对称故障分闸和振荡解列； d.空载线路分闸。 线路合闸和重合闸过电压对电网设备绝缘配合有重要影响，应采用有合闸电阻的断路器对该过电压加以限制。避雷器可作为变电所电气设备操作过电压的后备保护装置，该避雷器同时是变电所的雷电过电压的保护装置。 设计时对a、c类过电压，应结合电网条件加以
9、预测。 3.2.2 线路合闸和重合闸操作过电压。空载线路合闸时，由于线路电感-容的振荡将产生合闸过电压。线路重合时，由于电源电势较高以及线路上残余电荷的存在，加剧了这一电磁振荡过程，使过电压进一步提高。因此断路器应安装合闸电阻，以有效地降低合闸及重合闸过电压。 应按电网预测条件，求出空载线路合闸、单相重合闸和成功、非成功的三相重合闸(如运行中使用时)的过电压分布，求出包括线路受端的相对地及相间统计操作过电压。预测这类操作过电压的条件如下： a.空载线路合闸，线路断路器合闸前，电源母线电压为电网最高电压； b.成功的三相重合闸前，线路受端曾发生单相接地故障；非成功的三相重合闸时，线路受端有单相接
10、地故障。 空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行中使用时)，在线路受端产生的相对地统计操作过电压，不应大于。 注：统计操作过电压，见附录F名词解释F.3。 3.2.3 分断空载变压器和并联电抗器的操作过电压。由于断路器分断这些设备的感性电流时强制熄弧所产生的操作过电压，应根据断路器结构、回路参数、变压器(并联电抗器)的接线和特性等因素确定。该操作过电压一般可用安装在断路器与变压器(并联电抗器)之间的避雷器予以限制。对变压器，避雷器可安装在低压侧或高压侧，但如高低压电网中性点接地方式不同时，低压侧宜采用磁吹阀型避雷器。当避雷器可能频繁动作时，宜采用有高值分闸电阻的断路器。 3.2.4
11、 线路非对称故障分闸和振荡解列操作过电压。电网送受端联系薄弱，如线路非对称故障导致分闸，或在电网振荡状态下解列，将产生线路非对称故障分闸或振荡解列过电压。预测线路非对称故障分闸过电压，可选择线路受端存在单相接地故障的条件，分闸时线路送受端电势功角差应按实际情况选取。 有分闸电阻的断路器，可降低线路非对称故障分闸及振荡解列过电压。当不具备这一条件时，应采用安装于线路上的避雷器加以限制。 3.2.5 对于空载线路分闸过电压，应采用在电源对地电压为1.3Uxg条件下分闸时不重燃的断路器加以防止。 3.2.6 变电所应安装避雷器以防止操作过电压损坏电气设备。安装位置如下： a.出线断路器线路侧的每一线
12、路入口侧，称安装于该位置的避雷器为线路避雷器； b.出线断路器变电所侧，称安装于该位置的避雷器为变电所避雷器。 所有避雷器具体安装位置和数量尚应结合4.4.2确定。 注：线路入口处无并联电抗器时，如预测(对断路器合闸需考虑合闸电阻一相失灵条件)该处过电压不超过避雷器操作过电压保护水平时，可不必在该处安装避雷器。 3.2.7 具有串联间隙避雷器的额定电压，应不低于安装点的电网工频过电压水平。 3.2.8 应用金属氧化物避雷器限制操作过电压时，应参照厂家产品使用说明书，使其长期运行电压值、工频过电压、谐振过电压允许持续时间符合电网要求。 3.2.9 避雷器的操作过电压通流容量、允许吸收能量应符合电
13、网要求(对断路器合闸需考虑合闸电阻一相失灵的条件)。 此外，还应校核避雷器上的电压是否超过其规定保护水平。当超过时，应考虑其对绝缘配合的影响。 3.2.10 为监测运行电网的工频过电压、谐振过电压和操作过电压，宜在变电所安装过电压波形或幅值的自动记录装置，并妥为收集实测结果。4 雷电过电压及其保护 4.1 雷电过电压 4.1.1 电网中雷电过电压，起因于设备遭到直接雷击，或因它处的雷击而在设备上形成感应或反击至设备。 雷电过电压出现的频数和强度，与雷暴活动及雷电流幅值有关。 a.年平均雷暴日数分布； b.雷电流幅值概率曲线及线路防雷设计中雷电流波形参数。 以上分别见SDJ779附录十三及第二章
14、第15条。 4.1.2 线路上的雷电过电压。 a.线路年平均遭受雷击次数； b.雷击于线路杆塔顶部避雷线在导线上感应的雷电过电压幅值； c.线路杆顶雷击次数的决定； d.雷击杆顶在绝缘子上产生的雷电过电压幅值； e.雷绕击于导线概率； 以上均见SDJ779第二章及其附录一四。 f.雷击导线产生的雷电过电压(Ul)由下式确定 Ul=100Il (1) 式中 Il雷电流幅值，kA。 4.2 避雷针和避雷线 4.2.1 见SDJ779第三章第一节。 4.3 架空送电线路的保护 4.3.1 500kV线路应沿全线架设双避雷线。杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般不大于15。山区宜采用较小的保护角。 4.
15、3.2 线路耐雷水平一般不宜低于120100kA(较大值用于平原线路、多雷区线路以及大跨越档中央)。变电所两公里进线段，应尽量不低于160kA。为此，可采取改善接地、敷设耦合地线或适当加强绝缘等措施。 4.3.3 线路杆塔工频接地电阻值，见SDJ779第四章第一节第50条表9。 4.3.4 避雷线与导线在档距中央当15无风时的距离： a.一般档距见SDJ779第四章第一节第51条。 b.大档距见SDJ779第四章第三节第66条。 4.3.5 绝缘避雷线的放电间隙，参见SDJ779第四章第一节第50条，放电间隙型式及距离宜通过试验确定。 4.3.6 500kV线路与同级或较低电压线路、弱电流线路
16、交叉时的保护，原则见SDJ779第四章第二节，交叉距离不得小于6m。 4.3.7 大跨越杆塔的保护， 见SDJ779第四章第三节第64条。 4.4 变电所的保护 4.4.1 500kV变电所直击雷保护，参见SDJ779第五章第一节。 4.4.2 变电所对由线路侵入的雷电过电压的保护接线、避雷器安装的位置与数量，应根据变电所电气设备雷电冲击绝缘水平、避雷器保护水平结合变电所接线方式等进行的雷电过电压预测结果，并结合第3.2.6条确定。保护接线一般应保证变电所两公里外线路导线上出现雷电过电压时，不引起变电所电气设备绝缘损坏。 4.4.3 变电所全部避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同
17、时应设集中接地装置。 4.4.4 变电所的避雷器应安装简单可靠的多次动作记录器。动作记录器的数字应便于运行人员巡视和记录。 4.4.5 自耦变压器的保护，见SDJ779第四章第二节第81条。 4.4.6 与架空线路连接的三线圈自耦变压器、变压器(包括一台变压器与两台电机相连的三线圈变压器)的低压线圈如有开路运行的可能和发电厂双线圈变压器当发电机断开由高压侧倒送厂用电时，应在变压器低压线圈出线上安装一组避雷器，以防来自高压线圈的雷电波的感应电压危及低压线圈绝缘；但如该线圈连有25m及以上金属外皮电缆段，则可不必安装避雷器。 4.5 微波通信站的保护 微波通信站的保护见SDJ779第八章。 5 绝
18、 缘 配 合 5.1 绝缘配合原则 5.1.1 按电网中出现的各种电压和保护装置的特性，来确定设备绝缘水平，即进行绝缘配合时，应全面考虑设备造价、维修费用以及故障损失三个方面，力求取得较高的经济效益。 不同电网，因结构不同以及在不同的发展阶段可以有不同的绝缘水平。 5.1.2 确定架空线路操作过电压要求的绝缘水平时，可采用将过电压幅值和绝缘强度作为随机变量的统计法，并且仅考虑空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行中使用时)过电压。 5.1.3 变电所电气设备操作、雷电冲击绝缘水平以及变电所绝缘子串、空气间隙的操作、雷电冲击绝缘强度，以避雷器相应保护水平为基础，进行绝缘配合。配合时，
19、对非自恢复绝缘采用惯用法；对自恢复绝缘则仅将绝缘强度作为随机变量。 5.1.4 用于操作、雷电过电压绝缘配合的波形为： 5.1.4.1 操作冲击电压波，至最大值时间为250s，波尾为2500s。 注： 对有线圈的电气设备除外； 当采用其他波形时，绝缘配合裕度应符合本标准要求。 5.1.4.2 雷电冲击电压波，波头时间1.2s，波尾50s。 5.1.5 进行绝缘配合时，对于送电线路、变电所的绝缘子串、空气间隙在各种电压下的绝缘强度，宜采用仿真型塔(构架)试验数据。 5.1.6 本标准中送电线路、变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合公式均按标准气象条件给出。当送电线路、变电所因海拔高度引起气象条件变
20、化异于标准状态时，可按附录A校正(海拔高度1000m及以下地区，送电线路按500、1000m条件校正；变电所按1000m条件校正)，以满足绝缘配合要求，并有如下规定。 5.1.6.1 空气间隙：不考虑雨的影响，仅进行相对空气密度和湿度的校正。 5.1.6.2 绝缘子串： 5.1.6.2.1 工频污秽放电电压暂不进行校正。 5.1.6.2.2 操作冲击电压波放电电压按以下两种方法校正，且按严苛条件取值： a.考虑雨使绝缘子正极性冲击电压波放电电压降低5%(或采用实测数据)，再进行相对空气密度校正； b.不考虑雨的影响，但进行相对空气密度和湿度的校正。 5.1.7 本标准中关于变电所电气设备绝缘配
21、合的要求。适用于设备安装点海拔高度不超过1000m。 5.1.8 污秽区电瓷外绝缘泄漏距离，按高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准(水电部1993年制订)确定。 5.2 架空送电线路的绝缘配合 5.2.1 清洁区线路绝缘子串：每串绝缘子片数应符合工频电压的泄漏距离要求见式(5-1)，同时应符合操作过电压要求见式(5-2)以及4.3.2线路耐雷水平的要求。 5.2.1.1 由工频电压泄漏距离要求的线路每串绝缘子片数，应符合下式要求 (2) 式中 m每串绝缘子片数； Ue电网额定电压，500kV； Lg每片悬式绝缘子的几何泄漏距离，cm； Kx绝缘子泄漏距离的有效系数。主要由各种绝缘子泄漏
22、距离在试验和运行中提高污秽耐压的有效性来确定；并以X-4.5型绝缘子作为基础，其Kx值取为1。 几何泄漏距离290mm的XP16型绝缘子的Kx暂取为1。采用其它型式绝缘子时，Kx应由试验确定。 5.2.1.2 操作过电压要求的线路绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压，应符合式(3)要求 (3) 式中Ut线路末端相对地统计操作过电压，kV；采用空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行中使用时)中的较高值； K1线路绝缘子串操作过电压统计配合系数，取1.25。 5.2.1.3 为减少绝缘子串长，在与各类过电压绝缘配合协调的基础上，线路宜采用大盘径、长泄漏距离、高有效系数的绝缘子。
23、5.2.2 线路(受风偏影响的)导线对杆塔的空气间隙。绝缘子串风偏后，导线对杆塔的空气间隙，应分别符合工频电压要求见式(4)，操作过电压要求见式( 5)及雷电过电压要求。 悬垂绝缘子串风偏角计算用风速不均匀系数，按附录B选取。 5.2.2.1 风偏后线路导线对杆塔空气间隙的工频50%放电电压应符合式(4)要求 (4) 式中 K2线路空气间隙工频电压统计配合系数，取1.35。 风偏计算用的风速取线路设计最大风速。 5.2.2.2 风偏后线路导线对杆塔空气间隙的正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合式(5)要求 (5) 式中 K3线路空气间隙操作过电压统计配合系数，取1.1。 风偏计算用的风速取
24、线路设计最大风速的0.5倍。 5.2.2.3 风偏后线路导线对杆塔空气间隙的正极性雷电冲击电压波50%放电电压，可选为绝缘子串相应电压的0.85倍(污秽区该间隙可仍按清洁区配合)。 风偏计算用的风速，对于线路设计最大风速小于35m/s的地区，一般采用10m/s，最大风速在35m/s及以上以及雷暴时风速较大的地区，一般采用15m/s。 5.2.3 线路绝缘在操作过电压下的闪络率的计算方法见附录C。 5.2.4 具有一般高度杆塔的500kV线路，雷击跳闸率按SDJ779第二章第16条式(7)计算。 线路防雷计算方法和参数参照SDJ779附录一、三、六及七。本标准附录D给出500kV线路耐雷水平及雷
25、击跳闸率的计算实例。 5.2.5 海拔不超过1000m地区500kV架空送电线路绝缘子串及(受风偏影响的)空气间隙可按表1选定。在进行绝缘配合时，考虑杆塔尺寸误差，横担变形和拉线施工误差等不利因素，空气间隙应留有一定裕度。 污秽区加强绝缘子串时，间隙一般仍用表中数值。 表1 500kV线路绝缘子每串片数和最小空气间隙 cm 类 型AB绝 缘 子几何空间距离 mm299330每串片数2825 不同倍数的统计操作过电压间隙(1.0标么值=Uxg)2.02502702502701.8220235220235雷电过电压间隙370370330330工频电压间隙115125115125 注：空气间隙栏，左
26、侧数据适用于海拔高度不超过500m地区，右侧数据适用于500m但不超过1000m的地区； B类线路绝缘子选型时，应符合5.2.1.1的要求。 5.2.6 送电线路采用V型绝缘子串时，V型串每一分支的绝缘子片数应符合5.2.1的要求。导线对杆塔的空气间隙，应符合以下三种电压要求： 5.2.6.1 工频电压按式(4)确定，但K2改用1.5。 5.2.6.2 操作过电压按式(5)确定，但K2改用1.25。 5.2.6.3 雷电过电压应符合4.3.2线路耐雷水平的要求。 5.3 变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合 5.3.1 清洁区变电所绝缘子串。清洁区变电所绝缘子串应同时符合以下三种电压要求； 5.
27、3.1.1 由工频电压泄漏距离要求的变电所每串绝缘子片数，参照式(2)(其中1.6改为1.7)确定。 5.3.1.2 操作过电压要求的变电所绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合式(6)要求且不得低于变电所电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值 (6) 式中 Ubp避雷器操作过电压保护水平，kV； c绝缘子串在操作过电压下放电电压的变异系数，5%； Kc变电所绝缘子串操作过电压配合系数，取1.18。 5.3.1.3 雷电过电压要求的变电所绝缘子串正极性雷电冲击电压波50%放电电压，应符合式(7)要求，且不得低于变电所电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值 (7) 式中 Uch避雷器在
28、10kA雷电流下的额定残压值，kV； K5变电所绝缘子串雷电过电压配合系数，取1.45。 5.3.2 变电所导线对构架的空气间隙 变电所导线对构架的受风偏及不受风偏影响的空气间隙应符合下列各项要求。 空气间隙受导线风偏影响时，各种电压下用于绝缘配合的风偏角计算风速的选用原则与送电线路相同。 5.3.2.1 变电所相对地空气间隙(包括不受风偏影响的间隙)与工频电压的配合，和送电线路相同，见5.2.2.1。 5.3.2.2 变电所相对地空气间隙的正极性操作冲击电压波50%放电电压，应符合式(8)、式(9)要求： (8) (9) 式中变电所相对地空气间隙在操作过电压下放电电压的变异系数， 5%； K
29、6变电所相对地空气间隙操作过电压配合系数，有风偏间隙取1.1式(8)；无风偏间隙取1.18式(9)。 5.3.2.3 变电所相对地空气间隙的正极性雷电冲击电压波50%放电电压，应符合式(10)要求 (10) 式中K7变电所相对地空气间隙雷电过电压配合系数，有风偏间隙取1.4；无风偏间隙取1.45。 5.3.3 变电所相间空气间隙 5.3.3.1 变电所相间空气间隙的工频50%放电电压，应符合式(11)要求 (11) 5.3.3.2 变电所相间空气间隙的50%操作冲击电压波放电电压应符合式(12)要求 (12) 式中cx相间空气间隙在操作过电压下放电电压的变异系数，3.5%； K8变电所相间空气
30、间隙操作过电压配合系数，取1.68。 5.3.3.3 变电所的雷电过电压相间空气间隙可取相应对地间隙的1.1倍。 表2 500kV变电所工频电压间隙 cm 间隙类别相对地相 间间隙距离125210 5.3.4 海拔不超过1000m地区变电所工频电压要求的空气间隙，可按表2选定。 500kV变电所操作过电压、雷电过电压要求的空气间隙，应按采用的避雷器的保护水平和本节绝缘配合的标准，参照仿真型塔(构架)空气间隙绝缘强度试验数据，并考虑气象条件校正来确定。 变电所绝缘子串、空气间隙的最终确定，尚需考虑与选定的变电所电气设备绝缘水平相协调。 5.4 变电所电气设备的绝缘配合 5.4.1 变电所电气设备与工频电压的配合。 5.4.1.1 清洁区变电所电气设备户外电瓷绝缘的泄漏比距不应小于1.7 cm/kV。泄漏比距按式(13)计算 (13) 式中 L电气设备户外电瓷绝缘的几何泄漏距离，cm； Kb电气设备户外电瓷绝缘泄漏距离的有效系数，以普通棒型支柱绝缘子为基础，其Kb取为1。 断路器同极断口间灭弧室瓷套的有效泄漏比距不应小于对地泄漏比距的1.5倍。 5.4.1.2 为保证变
