《特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制用等離子體噴射觸發(fā)間隙技術規(guī)范編制說明》

《特高壓直流工程消能裝置用等離子體噴射觸發(fā)間隙技術規(guī)范》編制

說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1主要工作過程

本標準于2022年10月由中國電科院牽頭，組織參與“白鶴灘-江蘇”特高壓

直流輸電工程用等離子體噴射觸發(fā)間隙的研制和工程應用的單位成立起草工作

組?？偨Y等離子體噴射觸發(fā)間隙研發(fā)過程中形成的設計、生產(chǎn)和試驗經(jīng)驗總結形

成標準草稿。于2022年12月6日通過了標工組組織的標準立項評審會，正式立

項，啟動編寫標準草案。于2023年6月29日通過了標工組組織的標準中期審查，

對標準草案進行了評審，根據(jù)專家意見修改完善形成征求意見稿。

2主要參加單位和起草工作組成員及其所做的工作

本標準由中國電力科學研究院有限公司牽頭，西安交通大學、山東泰開高壓

開關有限公司、大連理工大學、西安西電高壓開關有限責任公司、中電普瑞科技

有限公司和國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學研究院參與共同負責起草。

中國電科院負責標準整體編寫，西交大參與觸發(fā)設計實現(xiàn)部分編寫，大連理

工參與通流設計實現(xiàn)部分編寫，山東泰開高壓和西安西電高壓開關有限責任公司

參與間隙結構設計部分編寫，中電普瑞和國網(wǎng)江蘇電科院參與間隙試驗和運維部

分編寫。

二、標準編制原則和主要內(nèi)容

1、標準編制原則

本標準規(guī)范的等離子體噴射觸發(fā)間隙是一種新原理的亞毫秒超高速關合電

力設備，可滿足特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制的工程需求。

標準編制背景為國家電網(wǎng)公司即將投運的白鶴灘—江蘇±800kV特高壓混合

直流輸電工程，受端采用400kV常規(guī)直流串聯(lián)3個并聯(lián)的400kV柔直，在交流

側短路故障穿越過程中柔直母線上會出現(xiàn)過電壓和很大的功率盈余，必須加裝可

控避雷器型自恢復消能裝置。當柔直母線上出現(xiàn)過電壓時消能裝置的控制開關需

要亞毫秒關合將可控避雷器投入工作。中國電科院團隊提出采用SF6/N2等離子

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體噴射觸發(fā)間隙技術，并國際首次自主研制DC80kV觸發(fā)間隙開展等離子體噴

射觸發(fā)間隙，完成了關鍵技術研究和產(chǎn)品研制已工程投運。過程中解決三大技術

難題，一是強絕緣氣體中、低工作系數(shù)下、采用低壓小容量觸發(fā)源實現(xiàn)高性能觸

發(fā)，和觸發(fā)性能實時監(jiān)測難題；二是大容量特高壓直流通流燃弧后絕緣不下降并

快速恢復難題；三是高電位、高可靠、全功能測控難題。

為解決現(xiàn)有交、直流開關設備相關標準并不能夠指導產(chǎn)品設計、制造、試驗

和工程應用的問題。標準編寫組總結中國電科團隊過程中形成的產(chǎn)品設計、性能

驗證和工程應用經(jīng)驗，規(guī)范了等離子體噴射觸發(fā)間隙的設計、制造、試驗和交付

驗收等環(huán)節(jié)。本標準中編制過程中充分調(diào)研了國內(nèi)外開關設備和等離子體觸發(fā)間

隙相關標準，對于現(xiàn)有標準中適用的條款采用直接引用原則，對于所提出的產(chǎn)品

設計建議和試驗方法進行了充分的驗證，可用于指導制造廠產(chǎn)品研發(fā)和成套設計

單位設備選型。

本標準具備開放性，可依據(jù)工程需要進一步拓展形成交、直流多電壓等級的

等離子體觸發(fā)間隙系列化標準。

2、標準主要內(nèi)容

本標準針對用于特高壓直流可控自恢復消能裝置用等離子體噴射觸發(fā)間隙，

主要規(guī)范了標志、正常運行條件、額定值、關鍵技術要求及設計實現(xiàn)參考、型式

試驗、出廠試驗、現(xiàn)場驗收試驗和運行維護等內(nèi)容，并對如下重點問題提出了統(tǒng)

一的方法和要求：

1)觸發(fā)間隙整體結構設計。

2)絕緣設計要求。

3)觸發(fā)設計要求。

4)通流及絕緣恢復設計要求。

5)通流內(nèi)部燃弧承壓要求。

6)測控要求。

7)高電位供能及絕緣平臺設計要求。

8)觸發(fā)間隙型式試驗、出廠試驗和現(xiàn)場驗收試驗項目及方法。

9)觸發(fā)間隙運維檢修方案。

3、解決的主要問題

等離子體噴射觸發(fā)間隙是一種簡單可靠的亞毫秒超高速關合電力設備，可用

于交、直流多種電壓等級的超快速閉合應用場景，但等離子體噴射觸發(fā)間隙是一

種新原理的高壓電器，現(xiàn)有交、直流開關設備相關標準并不能夠指導產(chǎn)品設計、

制造、試驗和工程應用。制造廠研制、用戶選型和使用沒有可依據(jù)的標準，嚴重

影響了觸發(fā)間隙的工程推廣和成套設計。

本標準中根據(jù)特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制需求，規(guī)范等離子體

噴射觸發(fā)間隙的設計、制造、試驗和交付驗收等環(huán)節(jié)，用于指導制造廠產(chǎn)品研發(fā)

和成套設計單位設備選型。

三、主要試驗情況

本標準規(guī)范了用于特高壓直流工程可控自恢復消能裝置快速控制的等離子

體噴射觸發(fā)間隙。中國電科院按照特高壓直流工程高性能及高可靠的極端嚴酷要

求，完成了國際首臺等離子體觸發(fā)間隙TG1-DC80/30-SF6/N2產(chǎn)品研制，據(jù)此提

出了本標準中關鍵技術要求和設計實現(xiàn)參考。產(chǎn)品完成了第三方性能試驗驗證，

間隙本體雷電絕緣耐壓250kV，最低可觸發(fā)電壓50kV，觸發(fā)導通時間0.2ms，

觸發(fā)壽命1800次，通流能力30kA/50ms/50次，通流后100ms恢復1.5倍額定電

壓耐受，觸發(fā)、通流、測控雙冗余設計，據(jù)此提出了本標準中型式試驗項目及方

法。完成產(chǎn)品生產(chǎn)供貨，配合“白鶴灘-江蘇”特高壓直流工程完成現(xiàn)場調(diào)試，

成功實現(xiàn)工程投運，據(jù)此提出了本按標準中的出廠試驗、現(xiàn)場驗收試驗和運維方

法。

上述工作充分驗證了本標準中提出的設計方法的可靠性，和試驗、運維方法

的合理性。

四、標準中涉及專利的情況

無。

五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

等離子體噴射觸發(fā)間隙作為一種簡單可靠的亞毫秒超高速關合電力設備，關

合速度快、通流容量大、簡單可靠，體積小、成本低，技術經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，有望

作為核心控制元件用于交、直流系統(tǒng)多電壓等級超高速關合場合，滿足電網(wǎng)越來

越多的超高速快速控制和保護需要，具有廣闊的應用前景。

本標準中規(guī)范了一種基于等離子體噴射觸發(fā)的間隙型超高速關合高壓電力

設備。根據(jù)特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制需求，規(guī)范等離子體噴射觸

發(fā)間隙的設計、制造、試驗和交付驗收等環(huán)節(jié)，可用于指導制造廠產(chǎn)品研發(fā)和成

套設計單位設備選型。也有望進一步擴大應用范圍，指導特高壓交、直流工程控

制和保護中所需的等離子體觸發(fā)間隙型超高速閉合開關研制。

六、與國際、國外對比情況

本標準中所規(guī)定的等離子噴射觸發(fā)間隙為國際首次工程應用。

目前國內(nèi)外尚未檢索到專門針對等離子體噴射觸發(fā)間隙設計、制造、試驗和

運維等方面的相關技術標準。

目前國內(nèi)尚無等離子體噴射觸發(fā)間隙的工程產(chǎn)品應用和技術標準。

目前國內(nèi)能檢索到的基于間隙放電的快速閉合電力設備的標準僅有《串聯(lián)補

償裝置用火花間隙》，其規(guī)定了交流系統(tǒng)中串聯(lián)電容器補償裝置用火花間隙的設

計要求、試驗方法等。但其基本觸發(fā)放電原理與本標準中所規(guī)定的等離子體噴射

觸發(fā)間隙不同，因此，除部分通用術語相同外，適用范圍、整體結構、絕緣、觸

發(fā)和通流等關鍵設計及試驗方法均不相同，無法共用。

綜上，本標準水平可以確定為國際先進水平。

七、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準，特

別是強制性標準的協(xié)調(diào)性

本標準中主要內(nèi)容依據(jù)中國電科院團隊等離子體噴射觸發(fā)間隙產(chǎn)品研制和

工程應用成果。其中部分試驗、部分關鍵組部件和氣體參考了現(xiàn)行標準。主要有：

依據(jù)《GB/T16927.1高電壓試驗技術》、《GB/T17626電磁兼容試驗和測量技術》

和《GB/T2434電力電子產(chǎn)品環(huán)境試驗》提出了觸發(fā)間隙本體絕緣、控制系統(tǒng)電

磁兼容和環(huán)境試驗方法。依據(jù)《GB/T1102高壓開關設備六氟化硫氣體密封試驗

方法》、《GB/T12022工業(yè)六氟化硫》和《GB/T8979純氮、高純氮和超純氮》提

出了觸發(fā)間隙氣體控制要求。依據(jù)《GB/T21429戶外和戶內(nèi)電氣設備用空心復

合絕緣子定義、試驗方法、驗收準則和設計推薦》、《GB/T8320銅鎢及銀鎢電觸

頭》和《GB/T15972光纖試驗方法規(guī)范》等提出了復合外套、銅鎢電極和光纖

絕緣子等關鍵設備的設計要求。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無