DL／T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

中华人民共和国电力行业标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合OvervoltageprotectionandinsulationcoordinationforACelectricalinstallationsDL/T620—1997中华人民共和国电力工业部1997-04-21批准1997-10-01实施前言本标准是根据原水利电力部1979年1月颁发的SDJ7—79《电力设备过电压保护设计技术规程》和1984年3月颁发的SD119—84《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》，经合并、修订之后提出的。本标准较修订前的两个标准有如下重要技术内容的改变：1)增补了电力系统电阻接地方式，修订了不接地系统接地故障电流的阈值；2)对暂时过电压和操作过电压保护，补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快暂态过电压保护等内容，对330kV系统提出新的操作过电压水平要求，修订了限制500kV合闸和重合闸过电压的原则和措施等；3)增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求；4)增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和SF6GIS变电所的防雷保护方式的内容；5)充实并完善了3kV～500kV交流电气装置绝缘配合的原则和方法，给出架空线路、变电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。本标准发布后，SDJ7—79即行废止；SD119—84除第六章500kV电网电气设备接地外也予以废止。本标准的附录A、附录B和附录C是标准的附录，附录D、附录E和附录F是提示的附录。本标准由电力工业部科学技术司提出。本标准由电力工业部绝缘配合标准化技术委员会归口。本标准起草单位：电力工业部电力科学研究院高压研究所。本标准起草人：杜澍春、陈维江。本标准委托电力工业部电力科学研究院高压研究所负责解释。1范围本标准规定了标称电压为3kV～500kV交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求；提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均(50%)放电电压的选择程序，并给出了电气设备通常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。2定义本标准采用下列定义。2.1电阻接地系统Resistancegroundedsystem系统中至少有一根导线或一点(通常是变压器或发电机的中性线或中性点)经过电阻接地。注1高电阻接地的系统设计应符合R0≤XC0的准则，以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电压。一般采用接地故障电流小于10A。R0是系统等值零序电阻，XC0是系统每相的对地分布容抗。2低电阻接地的系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流，一般采用接地故障电流为100A～1000A。对于一般系统，限制瞬态过电压的准则是(R0／X0)≥2。其中X0是系统等值零序感抗。2.2少雷区lessthunderstormregion平均年雷暴日数不超过15的地区。2.3中雷区middlethunderstormregion平均年雷暴日数超过15但不超过40的地区。2.4多雷区morethunderstormregion平均年雷暴日数超过40但不超过90的地区。2.5雷电活动特殊强烈地区Thunderstormactivityspecialstrongregion平均年雷暴日数超过90的地区及根据运行经验雷害特殊严重的地区。3系统接地方式和运行中出现的各种电压3.1系统接地方式3.1.1110kV～500kV系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比(X0/X1)为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)为正值并且不大于1。110kV及220kV系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地，部分变压器中性点也可不接地。330kV及500kV系统中不允许变压器中性点不接地运行。3.1.23kV～10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：a)3kV～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A。b)3kV～10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：1)3kV和6kV时，30A；2)10kV时，20A。c)3kV～10kV电缆线路构成的系统，30A。3.1.33kV～20kV具有发电机的系统，发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，如单相接地故障电容电流不大于表1所示允许值时，应采用不接地方式；大DL/T620—1997于该允许值时，应采用消弧线圈接地方式，且故障点残余电流也不得大于该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上，也可装在发电机中性点上。表1发电机接地故障电流允许值发电机额定电压kV发电机额定容量MW电流允许值A发电机额定电压kV发电机额定容量MW电流允许值A6.3≤50413.8～15.75125～200210.550～100318～20≥3001注：对额定电压为13.8kV～15.75kV的氢冷发电机为2.5A。发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时，宜采用高电阻接地方式。电阻器一般接在发电机中性点变压器的二次绕组上。3.1.46kV～35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。3.1.56kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式。3.1.6消弧线圈的应用a)消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的15%。b)消弧线圈接地系统故障点的残余电流不宜超过10A，必要时可将系统分区运行。消弧线圈宜采用过补偿运行方式。c)消弧线圈的容量应根据系统5～10年的发展规划确定，并应按下式计算：335.1nCUIW=(1)式中：W——消弧线圈的容量，kVA；IC——接地电容电流，A；Un——系统标称电压，kV。d)系统中消弧线圈装设地点应符合下列要求：1)应保证系统在任何运行方式下，断开一、二回线路时，大部分不致失去补偿。2)不宜将多台消弧线圈集中安装在系统中的一处。3)消弧线圈宜接于YN，d或YN，yn，d接线的变压器中性点上，也可接在ZN，yn接线的变压器中性点上。接于YN，d接线的双绕组或YN，yn,d接线的三绕组变压器中性点上的消弧线圈容量，不应超过变压器三相总容量的50%，并不得大于三绕组变压器的任一绕组的容量。如需将消弧线圈接于YN,yn接线的变压器中性点，消弧线圈的容量不应超过变压器三相总容量的20%，但不应将消弧圈接于零序磁通经铁芯闭路的YN，yn接线的变压器，如外铁型变压器或三台单相变压器组成的变压器组。4)如变压器无中性点或中性点未引出，应装设专用接地变压器，其容量应与消弧线圈的容量相配合。3.2系统运行中出现于设备绝缘上的电压3.2.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压有：a)正常运行时的工频电压；b)暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)；c)操作过电压；d)雷电过电压。3.2.2相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下：a)工频过电压的3/p.u.0.1mU=；b)谐振过电压和操作过电压的3/2p.u.0.1mU=。注：Um为系统最高电压。3.2.3系统最高电压的范围：a)范围Ⅰ，3.6kV≤Um≤252kV；b)范围Ⅱ，Um=＞252kV。4暂时过电压、操作过电压及保护4.1暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)及保护4.1.1工频过电压、谐振过电压与系统结构、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，还对选择过电压保护装置有重要影响。a)系统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。对范围Ⅱ的工频过电压，在设计时应结合实际条件加以预测。根据这类系统的特点，有时需综合考虑这几种因素的影响。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系统工频过电压的条件。对工频过电压应采取措施加以降低。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。系统的工频过电压水平一般不宜超过下列数值：线路断路器的变电所侧1.3p.u.线路断路器的线路侧1.4p.u.b)对范围Ⅰ中的110kV及220kV系统，工频过电压一般不超过1.3p.u.；3kV～10kV和35kV～66kV系统，一般分别不超过p.u.31.1和p.u.3。应避免在110kV及220kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统，并产生较高的工频过电压。对可能形成这种局部系统、低压侧有电源的110kV及220kV变压器不接地的中性点应装设间隙。因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作；系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时间隙不应动作。间隙距离的选择除应满足这两项要求外，还应兼顾雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求(参见7.3.5)。4.1.2谐振过电压包括线性谐振和非线性(铁磁)谐振过电压，一般因操作或故障引起系统元件参数出现不利组合而产生。应采取防止措施，避免出现谐振过电压的条件；或用保护装置限制其幅值和持续时间。a)为防止发电机电感参数周期性变化引起的发电机自励磁(参数谐振)过电压，一般可采取下列防止措施：1)使发电机的容量大于被投入空载线路的充电功率；2)避免发电机带空载线路启动或避免以全电压向空载线路合闸；3)快速励磁自动调节器可限制发电机同步自励过电压。发电机异步自励过电压，仅能用速动过电压继电保护切机以限制其作用时间。b)应该采用转子上装设阻尼绕组的水轮发电机，以限制水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡时产生的谐振过电压。4.1.3范围Ⅱ的系统当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接地电抗器，一般可有效地防止这种过电压。该接地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、接地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)连接接地电抗器的并联电抗器中性点绝缘水平。4.1.4范围Ⅱ的系统中，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、带电线路末端的空载变压器合闸以及系统解列等情况下，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2倍工频下的电抗与2倍工频下线路入口容抗接近相等时，可能产生以2次谐波为主的高次谐波谐振过电压。应尽量避免产生2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。4.1.5范围Ⅰ的系统中有可能出现下列谐振过电压：a)110kV及220kV系统采用带有均压电容的断路器开断连接有电磁式电压互感器的空载母线，经验算有可能产生铁磁谐振过电压时，宜选用电容式电压互感器。已装有电磁式电压互感器时，运行中应避免可能引起谐振的操作方式，必要时可装设专门消除此类铁磁谐振的装置。b)由单一电源侧用断路器操作中性点不接地的变压器出现非全相或熔断器非全相熔断时，如变压器的励磁电感与对地电容产生铁磁谐振，能产生2.0p.u～3.0p.u.的过电压；有双侧电源的变压器在非全相分合闸时，由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可出现接近于2.0p.u.的