絕緣配合 第11部分：高壓直流系統(tǒng)絕緣配合定義、原則和規(guī)則 征求意見稿

5絕緣配合第11部分：高壓直流系統(tǒng)絕緣配合定義、原則和規(guī)則換流器，如電容換流（CCC）換流器及可控串補換流器(GB/T311.1-2012絕緣配合第1部分：定GB/T311.2-2013絕緣配合第2部分：使用導(dǎo)則（IEC60071-2:1996，MOGB/T11032-2020交流系統(tǒng)無間隙金屬氧化物避雷器（IEGB/T13498高壓直流（HVDC）輸電術(shù)語（IEC60633:1998，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（IECGB/T20990.1-2020高壓直流輸電晶閘管閥第1部分：電氣試驗（IEC60700-1:2015，MOD）GB/T22389-2023高壓直流換流站無間隙金屬氧化物避雷器（IEC60099-9:2014，MO玻璃絕緣子（IEC/TS60815-2絕緣子（IEC/TS60815-3:GB/T40865-2021柔性直流輸電6考慮絕緣及其他特性，設(shè)備持續(xù)運行時承受的直流電壓最71/T=f1=0Hzf=50Hz或60Hzcf=50Hz或60HzuaT1ccc8幾毫秒或更短持續(xù)時間的過電壓，通常是高阻尼振蕩緩波前過電壓（操作）slow-frontov注1：為絕緣配合目的，緩波前過電壓可根據(jù)其波形來分類，不必考慮其起因。盡管實際系統(tǒng)中出現(xiàn)的波形與標準注2：根據(jù)IEC60060-1：CDV，若以波前時間表示快波前過電壓（雷電）fast-fronto注1：為絕緣配合目的，對于系統(tǒng)中某給定點因雷電放電或其它原因出現(xiàn)的這類過電壓可認為是與雷電沖擊試驗中注2：為絕緣配合目的，快波前過電壓可根據(jù)其波形來分類，不必考慮其起因。盡管實際系統(tǒng)中出現(xiàn)的波形與標準特快波前過電壓veryfast-fr注1：用于試驗的陡波前沖擊電壓定義在GB/T20990.19注：它被歸于具有較高峰值分量（暫時、緩波前假設(shè)在絕緣上產(chǎn)生與在運行時由于各種起因產(chǎn)生的某一給定種類的過電壓相同絕緣作用效果的過注2：代表性過電壓由相應(yīng)類別的標準波形的電壓組成并可以用表示運行條件特性一個數(shù)值或一組數(shù)值或某一頻率配合耐受電壓co-ordinationwithstandvUcw要求耐受電壓requiredwithstandUrw注1：要求耐受電壓與配合耐受電壓具有相同波形，并根據(jù)標準耐受電壓試驗的所有條件得以驗證通過的試驗電壓規(guī)定耐受電壓specifiedwithstandUw避雷器的持續(xù)運行電壓continuousoperatingvoltUc避雷器等效持續(xù)運行電壓equivalentcontinuousoperatingvolta金屬氧化物避雷器端子間等同于在實際運行電壓下產(chǎn)生相同功耗的任何電壓波形對應(yīng)的正避雷器的殘壓residualvoltageof避雷器配合電流co-ordinationcurren直接保護的設(shè)備directlyprotected注2：若在絕緣子的絕緣件上施有高阻層，例如半導(dǎo)電釉，那么該絕緣件視為有效絕緣表面，其表面距離計入爬電KTTTCCC：電容換流換流器（CapacitorCommutatedConveCSCC：可控串聯(lián)補償換流器（ControlledSeriesCompensatedConverCCOV：峰值持續(xù)運行電壓（CrestvalueofContinuousECOV：等效連續(xù)運行電壓（EquivalentContinuousOHVDC：高壓直流（HighVoltageDirectCurreLCC：電網(wǎng)換相換流器（LineCommutatedConvLIPL：雷電沖擊保護水平（LightningImpulseProtectiveLevLIWV：雷電沖擊耐受電壓（LightningImpulseWithstandVoltaPCOV：最大峰值持續(xù)運行電壓（PeakContinuousOperatingVoltagRLIWV：要求雷電沖擊耐受電壓（RequiredLightningImpulseRSIWV：要求操作沖擊耐受電壓（RequiredSwitchingImpulseRSTIWV：要求陡波前沖擊耐受電壓（RequiredSteep-frontImpulseRUSCD：參考統(tǒng)一爬電比距（ReferenceUnifiedSpecificCreepageDisSIPL：操作沖擊保護水平（SwitchingImpSIWV：操作沖擊耐受電壓（SwitchingImpulSTIPL：陡波前沖擊保護水平（Steep-frontImSTIWV：陡波前沖擊耐受電壓（Steep-frontImpuUSCD：統(tǒng)一爬電比距（UnifiedSpecificCrVSC：電壓源換流器（VoltageSourcedConverter）a)確定系統(tǒng)中不同設(shè)備實際可能承受的最大穩(wěn)態(tài)、暫時和瞬態(tài)過電壓水平。b)選擇設(shè)備的絕緣強度和特性，包括過電壓保護裝置，以保證設(shè)備在過電壓下能夠安全、經(jīng)濟高壓直流換流站的絕緣配合與交流變電站的a)閥組串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，及閥并聯(lián)的避雷器和遠離地電位的不同端子間的？）c)無功補償設(shè)備、交直流側(cè)的濾波器，可能提高過電壓并增加諧振的概率；d)使用長距離架空輸電線路和/或電纜，不包括開關(guān)站，在直流側(cè)可能產(chǎn)生諧振；e)存在換流變壓器閥側(cè)不直接連接到地電位、有直流偏置電壓的情況；f)換流閥的特性會產(chǎn)生復(fù)合電壓波形（在某些情況下包括直流電壓、基頻電壓、諧波電壓和高g)控制故障可能導(dǎo)致閥丟失觸發(fā)脈沖、觸發(fā)失敗、電流熄滅；h)快速控制和保護動作減少過電壓；i)相比交流，在相同的環(huán)境下，直流恒定的電壓極性使得直流絕緣子上吸附更多的污穢，導(dǎo)致k)系統(tǒng)的多種運行模式，如單極、雙極、并聯(lián)或多端；a)選擇直流回路結(jié)構(gòu)，例如直流平波電抗器位置，直流側(cè)接地位置，換流變壓器閥側(cè)繞組（星c)評估換流母線處交流、直流系統(tǒng)的特性，以及它們之間的相互影響，來確定不同代表性過電——直流換流器方案；主要目的是確定換流站設(shè)備的規(guī)定耐受電壓，以達到預(yù)期的可靠及傳輸線路類型，圖A.1、A.2、A.3給出了HVDC換流站中幾種可能的避雷器的位置?；九渲迷瓌t是注1：圖中絕緣特性是指內(nèi)絕緣、外絕緣、自恢復(fù)絕緣、非自恢復(fù)絕緣、相對地絕緣、相間絕緣、縱絕緣以及絕緣6.5配合耐受電壓的確定（Ucw）配合耐受電壓是確定絕緣在運行條件下受到代表性過電壓作用時能滿足絕緣性能指標的最低耐受GB/T311.1給出的絕緣配合程序中使數(shù)Kcd（見GB/T311.2-2013的5.——建模和計算過電壓時輸入數(shù)據(jù)有限；——過電壓波形和持續(xù)時間的不同。對于直流，如果Urp的計算值是合理的可能出現(xiàn)的最大值，則認為Ucw等于Urp。對于HVDC系統(tǒng)交流側(cè)，通過過電壓的模擬同時結(jié)合使用有關(guān)6.6要求耐受電壓的確定（Urw）與交流系統(tǒng)一樣，設(shè)備絕緣按GB/T311.在不接地的設(shè)備之間。對于閥，避雷器應(yīng)緊靠閥安裝，以消除距離效慮阻性和容性電壓分布及其導(dǎo)致的高電壓作用。這些高電壓應(yīng)在設(shè)備設(shè)計及試驗時予以考慮。將操作、雷電和陡波前配合耐受電壓與相應(yīng)的因數(shù)相由配合耐受電壓Ucw乘以外絕緣海拔修正因數(shù)Ka和取決于內(nèi)部及外部絕緣類型的安全因數(shù)Ks確定的。注2：對于超特高壓直流設(shè)備的直流耐受電壓按以上保守推薦獲取的修安全因數(shù)Ks考慮了下列因素:——絕緣老化；考慮快波前和極快波前瞬態(tài)過電壓對避雷器要求沖擊耐受電壓與沖擊保護水平比值a，c進行耐受電壓試驗的目的是為了證明在合適的置信度下絕緣的實際耐受電壓不低于相應(yīng)的規(guī)定耐除非有關(guān)技術(shù)委員會另有規(guī)定，高壓直流系——工頻耐受電壓試驗（除非有關(guān)技術(shù)委員會另有規(guī)定，僅用于交流設(shè)備）。通常，耐受電壓試驗包括在標準條件下（由相關(guān)設(shè)備委員會規(guī)定的部電壓的分布。因此為了滿足使用，確定絕緣子的類型和形狀時需要考慮上述因素。a)換流器交流側(cè)（交流設(shè)備）的相對地絕緣：相對地最高持續(xù)運行電壓的方均根值；c)承受純直流電壓的直流設(shè)備的絕緣：設(shè)備兩端的最高持續(xù)直流電壓；d)承受包含直流基頻和諧波的復(fù)合電壓波形的絕緣：電壓方均根（如閥和直流濾波元件）；e)承受包含交流基頻和諧波疊加的復(fù)合電壓波形的絕緣：電壓方均根的最大值（如交流濾波元GB/T26218.1-20108.3對要求的爬電距離進行了規(guī)定，為了標準化，規(guī)定了五個污電距離75%左右的復(fù)合絕緣子能達到滿意的性能。復(fù)合材料的憎水性使其也適用于濕潤不均勻的工況。8.4直流電壓或疊加電壓下戶內(nèi)絕緣的基準電壓沒有發(fā)生閃絡(luò)。在任何情況下，電弧距離比爬電路徑更適GB/T26218.2和GB/T26218.3分別為用戶提供了瓷玻璃絕緣子和復(fù)合絕緣子的選擇方法：——通過絕緣子形狀、尺寸、安裝位置等因素對RUSCD進行校正，確定必要的——如有需要，確定合適的試驗方法和試驗參數(shù)對所選絕GB/T311.1，GB/T311.2中詳細的GB/T311.2中詳細描述了不同電U50=································Uw——絕緣配合研究確定的規(guī)定耐受電壓（LIWL或SIN——標準偏差倍數(shù)。注：標準偏差的倍數(shù)取決于設(shè)計中確定的操作和雷電沖擊下外絕緣的破壞性放電概率。參考GB/T311.2-2013附錄B。對于GB/T311.2-2013中推薦的交流應(yīng)用，空氣間隙設(shè)計的常規(guī)做法是N=1.3，對應(yīng)于90%的耐受概率。對于高壓直流系統(tǒng)，應(yīng)考慮交流、直流和沖擊電壓的合成作用[A——交流母線避雷器；FA——交流濾波器避雷器；AEB——換流器中性點避雷器；B——橋避雷器（6AT——換流變閥側(cè)避雷器；DB——直流極母線避CL——低端換流器單元避雷器；ML——低端12脈動橋中點直流母線避雷器（LV橋CH——高端換流器單元避雷器；MH——高端12脈動橋中點直流母線避雷器）；CM——高、低端換流器之間中點直流母線避雷器；虛框——閥區(qū)域。EA——交流側(cè)避雷器；DBA——交流側(cè)避雷器；ARARAAVARARAAV給出的空氣間隙距離計算示例僅限于標準操作和雷電沖這些示例主要概括了從規(guī)定耐受電壓Uw到得到最小所需空氣間隙距離d的計算步驟。為簡單起見，假設(shè)已根據(jù)GB/T16927.1對規(guī)定耐受電壓Uw進行了非標準大氣條件下的大氣修正。B.2操作沖擊電壓作用下最小空氣間隙的50%破壞性放電電壓U50。該值是在標準參0.································d——能夠耐受操作沖擊電壓的最小空氣間隙距離，B.3雷電沖擊電壓作用下最小空氣間隙的50%破壞性放電電壓U50。該值是在標準參····························d——能夠耐受雷電沖擊電壓的最小空氣間隙距離，附錄給出的空氣間隙距離和電壓水平值將來可能會C.3操作沖擊絕緣水平與最小空氣間隙要求的間隙距離可能會限制設(shè)備設(shè)計、增加成本、妨礙如果運行經(jīng)驗和/或系統(tǒng)設(shè)計證明過電壓低于表中所列值，或者間隙結(jié)構(gòu)比推薦間隙C.4雷電沖擊絕緣水平與最小空氣間隙如果運行經(jīng)驗和/或系統(tǒng)設(shè)計證明過電壓低于表中所列值，或者間隙結(jié)構(gòu)比推薦間隙bbba針對全絕緣設(shè)計。b針對非全絕緣設(shè)計。c根據(jù)系統(tǒng)配置選擇相應(yīng)的值。表C.2額定操作沖擊耐受電壓和最小相對N=1.3bN=2- -a根據(jù)高壓直流工程當前實際情況，如果相關(guān)設(shè)備委員會未規(guī)定，建議采用直流系統(tǒng)標稱電壓（Un）對于安裝在高壓直流系統(tǒng)交流側(cè)的設(shè)備，短時工頻耐受電壓見GB/T311.1表C.3額定雷電沖擊耐受電壓與最小相對N=1.3aN=2 ------圖D.1典型的避雷器V-I特性