正式版PDF GB/T28547-2012交流金属氧化物避雷器选择和使用导则

ICS29.080.99
K49  GB
中华人民共和国国家标准
GB/T28547-2012
交流金属氧化物避雷器选择和使用导则
Selection and application recommendations of metal oxide surge arresters for a.c.systems
(IEC60099-5:2000,NEQ)

2012-06-29发布 2012-11-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会
发布

1总则
1.1范围
本标准提出了标称电压大于1kV的交流系统用避雷器的选择以及应用建议。这些建议适用于GB11032中定义的交流无间隙金属氧化物避雷器，GB/T28182一2011中定义的额定电压52kV及以下带串联间隙避雷器，以及IEC60099-8、DL/T815一2002和JB/T10497一2005中定义的用于架空输电线路和配电线路的带串联外间隙金属氧化物避雷器。
GB311.1和GB/T311.2中给出了电力系统绝缘配合的原则。绝缘配合是确保高压电网和变电站的设计和运行的安全性、可靠性、经济性以及风险管理的过程，使用避雷器使得系统和设备在一定的绝缘水平上，有一个可以接受的风险，并使经济损失最小。
引进分析模型和电力系统暂态仿真进一步优化设备绝缘水平的选择。在电力系统设计和运行中，避雷器的选择变得越来越重要，应当认识到：电力系统和设备的可靠性取决于用户在设计和选择设备以及避雷器时所选择安全裕度的大小。
避雷器残压是大多数用户选择避雷器时考虑的一个重点参数，GB11032给出了典型避雷器的最大残压，然而，对于某些系统，如果有更好的运行经验或者有更好性能的避雷器，可以按实际情况选择。
1.2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
CB311.1高压输变电设备的绝缘配合(GB311,1一1997，neq IEC60071-1:1993)

GB/T311.2绝缘配合第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则(GB/T311.2一2002，eqv IEC60071-2:1996)
GB/T311.4绝缘配合第4部分：电网绝缘配合及其模拟的计算导则(GB/T311.4一2010，IEC60071-4:2004,MOD)
GB/T4585-2004交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验(IEC60507:1991,IDT)
GB/T6115.2-一2002电力系统用串联电容器第2部分：串联电容器组用保护设备(IEC60143
2:1994,IDT)
GB/T7327一2008交流系统用碳化硅阀式避雷器
GB7674额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备(GB7674一2008，IEC62271-203:2003,M0D)
GB11032一2010交流无间隙金属氧化物避雷器(IEC60099-4:2006,MOD)
GB/Z24842一20091000kV特高压交流输变电工程过电压和绝缘配合
GB/Z24845一20091000kV交流系统用无间隙金属氧化物避雷器技术规范
GB/T26218.1一2010污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分：定义、信息和一般原则(IEC/TS60815-1:2008,MOD)
GB/T28182一2011额定电压52kV及以下带串联间隙避雷器(IEC60099-6:2002,MOD)
DL/T815一2002交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器
JB/T10497一2005交流输电线路用复合外套有串联间隙金属氧化物避雷器

1.3避雷器应用总则
本标准主要针对电力系统标称电压范围为：
范围I:大于1kV,小于等于220kV:
范围Ⅱ：大于220kV。
对于范围I系统，当含有架空线时，设备的主要威胁是来自与其连接的架空线上出现的直击雷和感应雷。在不与架空线连接的电缆系统中，由故障或开关操作引起的过电压是最常见的，少数情况下也会产生感应雷过电压。对于范围Ⅱ系统，除了范围I的影响因素外，随着系统电压的增高，操作过电压是重要的影响因素。过电压可能会导致设备的闪络和严重损坏，从而危及对用户的供电。用避雷器和绝缘之间恰当的配合来阻止这样的事故发生是十分重要的。因此，如果可能出现对设备有危害的雷电过电压或者高幅值操作过电压时，建议采用避雷器防护。
避雷器是系统的一个重要组成部分，其设计应当具有足够的可靠性，足以耐受在污秽或其他安装环境下的电压和通过它的电流。在每一个系统中避雷器承受的电压包括（见GB311.1):
一工作电压；
—暂时过电压；
一缓波前过电压：
一快波前过电压
一陡波前过电压(GIS用)。
由操作产生的缓波前过电压对保护范围Ⅱ的避雷器来说特别重要。
一般来说，设备得到最好的保护与采用较高的避雷器额定电压的要求是相互矛盾的，因此，选择适当的避雷器是一个优化过程，这一过程必须考虑系统和设备的各项参数，第3章绝缘配合和避雷器选择对这一过程进行了详细解释。

2避雷器的发展过程、基本性能和应用
2.1避雷器的发展
20世纪70年代后期开始使用的金属氧化物避雷器（又称MOA),已经被证明能够解决有间隙碳化硅(SC)避雷器所不能解决的问题，避雷器的保护水平不再是一个统计参数，而是可以精确给出。与SiC避雷器相比，SC避雷器的放电电压易受到周围电场的影响，金属氧化物避雷器的保护功能不再受安装位置或者周围设备的影响。通过并联金属氧化物电阻片（又称MOV),理论上可以满足任何能量需求。由于保护设备可处理极高能量已经成为可能，因此这种设计开创了一个新的应用领域，例如，电容器组可用多个MOV柱并联组成更高能量避雷器来保护。
起初一些MOA使用与电阻片串联或与部分电阻片并联的放电间隙。在一定程度上，这种设计主要是考虑电阻片材料的长期稳定性，使用串联或者并联放电间隙都可以降低电阻片的承受电压，另一个原因是为了获得比有间隙SC避雷器更低的保护水平。
随着经验的增长，与旧的技术相比，取消间隙使得避雷器结构非常小巧、紧凑、运行可靠。另一方面，带外串联放电间隙MOA(外串间隙线路型避雷器，又称EGLA)正在被越来越多地使用，这种避雷器通常用以保护架空输电线路和配电线路，限制由雷电引起的快波前过电压，在缓波前过电压和暂时过电压下不动作。
从20世纪80年代至今MOA的设计技术得到长足发展，电阻片正朝着老化性能更优异、保护水平好（即残压更低）、最大持续运行电压更高、能量吸收能力更强以及通流能力更好的方向发展。从20世纪80年代开始，复合外套避雷器已逐步取代瓷外套避雷器广泛应用于配电系统中，到80年代后期，复合外套避雷器已经越来越多地应用于110kV甚至于220kV的系统中，目前，复合外套避
雷器已被认为能够应用于500kV系统甚至于1100kV、1200kV的特高压系统。
早期的复合外套设计时使用EPDM橡胶作为绝缘材料，从20世纪90年代开始，越来越多的制造厂开始使用具有更好憎水性和耐污性的硅橡胶(SIR)做绝缘外套。
2.2不同设计和类型的避雷器及其电气及机械特性
首先可以通过非线性电阻的类型（金属氧化物电阻片或碳化硅电阻片）来区分避雷器，金属氧化物非线性电阻片中的主要成分是ZO。另一种区分方法是看其是否带有间隙，间隙可能在避雷器的外部或者内部，内间隙可能与所有非线性电阻片串联或者部分并联。另一个重要的不同是其外套技术，敞开式变电站(AIS)的避雷器可以用瓷外套，或者是各种不同设计的高分子聚合材料的复合外套，气体绝缘组合电器(GIS)避雷器使用金属封闭、内部充以高运行压力的SF。气体，此外，对配电避雷器还存在许多其他的外套设计技术。这些不同的避雷器技术包含在下列标准中：
一内串联间隙瓷外套SiC避雷器，GB/T7327一2008；
一所有类型外套的无间隙MOA,GB11032一2010；
具有内申联间隙的瓷外套或复合外套额定电压52kV及以下配电MOA,GB/T28182-2011;

3绝缘配合和避雷器的选择
3.1引言
绝缘配合决定了介质的耐受能力和电力系统在电磁作用下的响应特性。这要求选择设备的电介质强度时要考虑设备所在的系统可能出现的电压，同时还要考虑运行环境以及保护与控制设备的特性。

3.2概述了基本原则和绝缘配合的实例，它们会具体地影响或决定避雷器的特性。这包括确定设备保护裕度的程序，各种类型的过电压以及避雷器在设备和电网中的应用。
3.3和3.4给出了应用于标称电压1kV以上交流电力系统中避雷器的选择和应用建议。它适用于GB11032一2010所定义的无问隙金属氧化物避雷器的有关部分，也适用于GB/T28182一2011所定义的额定电压小于等于52kV带间隙避雷器和IEC60099-8所定义的用于架空输电和配电线路上的带间隙线路避雷器。
3.2绝缘配合概述
GB311.1给出了绝缘配合的程序。GB/T311.2给出了更详细的应用指南。这个标准解决了范围I(系统最高运行电压不高于252kV)、范围Ⅱ（系统最高运行电压高于252kV)中设备绝缘的选取和额定耐受电压的确定。
3.2.1绝缘配合程序
一个典型的绝缘配合程序包括以下几点：
a)系统分析：运行中有代表性的电压和过电压；
b)设备的配合耐受电压(U):选择避雷器的保护特性和安装位置（第一步没有考虑雷电过电压)；
c)要求的耐受电压(Uw);
d)选择额定绝缘水平。
这些选择和应用建议用于选择避雷器的保护特性和安装位置的分析，也决定雷电过电压下的设备的配合耐受电压。

4特殊用途的避雷器
4.1变压器中性点用避雷器
4.1.1总则
最广泛使用的特殊避雷器之一是用于保护变压器中性点。由于多相或单相雷电过电压波的人侵、电力系统操作和不对称故障产生的过电压，使变压器的中性点绝缘会承受过大的过电压。每一个不接地的变压器的中性点都需用保护装置对雷电和操作过电压进行保护。在电网发生单相接地故障或在非全相运行时，中性点工频暂态和稳态电压升高，也需要保护装置进行保护。
a)雷电过电压
线路雷击导致变压器单相或多相进波时，中性点将出现较高的雷电过电压。雷击杆塔距变电站越近，变压器不接地中性点将产生的过电压越高。由于雷电波在变压器中性点的折反射，变压器中性点过电压三相进波比二相进波要高，二相进波比一相进波要高。具体数值可以通过计算机数值仿真计算得出。
由于变压器中性点不会产生大的电流幅值，因而可用放电电流1.5kA下的残压确定避雷器的保护水平。由于变压器中性点过电压波头较缓，因而绝缘配合系数可以取得小一些。
b)操作过电压和谐振过电压
当电力系统在正常操作或故障操作的过程中，会产生操作过电压导致变压器单相或多相进波，也可能某些电感和分布电容匹配，产生谐振过电压。具体情况可以借助计算机数值仿真计算。中性点避雷器吸收操作过电压放电能量的能力应至少等于或高于相地避雷器的要求。

投稿会员：甲某

电力设计