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国家标准计划《高电压试验技术 特快波前过电压测量》由 TC163(全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会)归口,TC163SC1(全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会高电压试验技术分会)执行 ,主管部门为中国电器工业协会

主要起草单位 西安高压电器研究院股份有限公司中国电力科学研究院有限公司等

目录

基础信息

计划号
20240723-T-604
制修订
修订
项目周期
16个月
下达日期
2024-04-25
公示开始日期
2024-03-07
公示截止日期
2024-04-10
标准类别
基础
国际标准分类号
19.080
19 试验
19.080 电工和电子试验
归口单位
全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会
执行单位
全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会高电压试验技术分会
主管部门
中国电器工业协会

起草单位

与国家标准同步制定外文版

编号 语种 翻译承担单位 国内外需求情况
1 EN 西安高压电器研究院股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司等 测量特快波前过电压的测量装置和测量系统种类繁多、性能参数各异、制造厂商涉及国内外且应用国家和地区分布广泛。本项目所提出的技术内容处于国际先进水平,有利于提升国内外特快波前过电压用测量装置和测量系统的生产制造技术水平,有助于提高特快波前过电压的测量技术,主要应用国家和地区除中国外,涉及欧美地区。

目的意义

在变电站中,由于气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear, GIS)内部隔离开关等的切换操作或破坏性放电的原因,会产生特快波前过电压(very-fast-front overvoltage, VFTO),特快波前过电压具有幅值高、陡度高和频率高等特点。

在GIS内部,高压导体和外壳之间出现的特快波前过电压被称为内部特快波前过电压,内部特快波前过电压会威胁GIS本体和直接接到GIS本体上的高压设备的绝缘安全。

在GIS外部,GIS外壳和地之间出现的特快波前过电压被称为瞬态外壳电压(transient enclosure voltage, TEV),瞬态外壳电压会使GIS外壳带电,容易造成人身伤害,并引发二次设备的误动、拒动甚至故障。

在GIS外部,GIS外接导线上和通过一段导线接到GIS的其他设备上出现的特快波前过电压被称为外部特快波前过电压,外部特快波前过电压会威胁与GIS本体相邻高压设备的绝缘安全。

国外的运行经验表明,当系统最高运行电压高于300 kV时,国内外曾出现过多起GIS在运行过程中因VFTO所导致的GIS内部故障和外接设备故障的事故。

目前,特快波前过电压已成为使变电站中设备产生故障的主要原因之一。

随着我国特高压输电技术和工程的进展,GIS设备的额定电压已提高至1 100 kV且在电网运行中被广泛应用,因而特快波前过电压的影响日益突出,严重威胁电网运行和设备的安全可靠性。

因此,关于特快波前过电压的研究已成为国内外普遍关注的热点问题之一。

为了提高电网运行及设备的安全可靠性,针对由于GIS内部隔离开关的切换操作所产生的特快波前过电压这一现象进行研究分析,在国家标准GB/T 1985—2014《高压交流隔离开关和接地开关》中规定额定电压363 kV及以上的GIS用隔离开关需要进行非常短的母线(管)段的开合强制性型式试验(以下简称方式1试验)。

方式1试验的布置是模拟GIS内部隔离开关的切换操作这一工况,其一方面可以在GIS用隔离开关正式投运前发现并解决其可能出现的设计问题或缺陷,进而改进设计后提高设备的安全可靠性;另一方面,也可以籍此研究特快波前过电压的特性规律和影响因素,为开展特快波前过电压的抑制及防护研究工作提供参考,进而提升电网运行的安全可靠性。

现有的研究结果表明,特快波前过电压的幅值既决定于GIS的设计亦依赖于接入系统的参数,如系统阻抗、运行方式、断口两侧母线长度和电场(路)对称性等因素。

因此,既可以通过GIS的设计提升又可以通过电网系统参数与结构的设计改进,如选择适当的运行接线、操作方式来避免高幅值特快波前过电压的出现,以防止GIS及相连设备受到损害,进而提升电网运行和设备的安全可靠性。

由此可见,无论是考虑到GIS的设计提升需要,还是电网系统参数与结构的设计改进需要,都必须建立在对特快波前过电压进行准确测量的基础上。

特别是随着我国1 100 kV输电系统以及工程的进展,GIS的结构和性能均有很大的变化,特快波前过电压必然具有一些新的特点;另一方面,特高压GIS内部的绝缘裕度普遍更小。

鉴于这一情况,在对特快波前过电压进行准确测量的基础上,研究GIS的特快波前过电压的特性规律及影响因素进而对特高压GIS进行设计改进,对于特高压GIS及特高压电网运行的安全可靠性就显得尤为重要。

2000年我国等同采用IEC TS 61321-1:1994发布了GB/T 18134.1—2000《极快速冲击高电压试验技术 第1部分:气体绝缘变电站中陡波前过电压用测量系统》。

国内外经过了二十几年的试验研究、运行现场测量统计以及测量技术的发展,目前GB/T 18134.1—2000中描述的技术内容及规定的技术要求已经不适应国内外主要使用的特快波前过电压用测量系统,因此亟需对GB/T 18134.1—2000进行修订。

针对国家标准GB/T 18134.1—2000《极快速冲击高电压试验技术 第1部分:气体绝缘变电站中陡波前过电压用测量系统》进行修订,有助于提升特快波前过电压的测量准确性,对于摸清GIS中特快波前过电压的产生、传播规律以及影响过电压大小的因素,从而指导GIS设计提升、改善电网系统参数和规划,促进电网系统和GIS的安全、稳定运行,具有非常重要的意义。

范围和主要技术内容

1、范围: 本文件描述了特快波前过电压的特性和特快波前过电压用测量系统的可行方案,规定了测量系统的基本要求、传递特性以及校核程序,并给出了特快波前过电压峰值测量总不确定度的估算方法。 本文件适用于测量气体绝缘金属封闭开关设备由于操作或破坏性放电所产生的特快波前过电压,尤其适用于测量下述三种特快波前过电压的测量系统: ——内部特快波前过电压; ——瞬态外壳电压; ——外部特快波前过电压。 本文件所描述的测量系统可行方案为目前较为常用的测量方案,其他满足本文件所规定要求的测量系统均可用于特快波前过电压的测量。 2、主要技术内容: (1)特快波前过电压的特性,介绍特快波前过电压的起源和分类。 (2)特快波前过电压用测量系统,包括概述、测量系统的可行方案及基本要求、测量系统的传递特性及测量系统的校核程序。 (3)特快波前过电压峰值测量总不确定度的估算,包括不确定度的来源、估算特快波前过电压峰值总不确定度的一般程序及内部特快波前过电压峰值测量不确定度示例。 (4)附录A瞬态外壳电压(TEV)和外部特快波前过电压的产生和附录B“方波装置”。 与上一版国标相比,主要修订以下技术内容: (1)增加了“特快波前过电压的特性”一章(见第4章); (2)增加了“特快波前过电压用测量系统”一章(见第5章); (3)增加了“特快波前过电压峰值测量总不确定度的估算”一章(见第6章); (4)更改了“范围”的表述,删除了时间参数的限定范围(见第1章); (5)更改了内部特快波前过电压的特性,增加了系统运行电压分量(见4.2); (6)更改了瞬态外壳电压的特性,将幅值范围修改为系统最高运行电压的0.01~0.15倍(见4.3); (7)更改了外部特快波前过电压的特性,增加了系统运行电压分量,删除了阶跃电压和甚高频范围f1分量,并将幅值范围修改为系统最高运行电压的1.0~2.0倍(见4.4); (8)增加了外部特快波前过电压用测量系统可行方案的举例(见5.2.3.1图7、图8和图9); (9)删除了瞬态外壳电压用测量系统可行方案中的电场探头方案; (10)更改了内部特快波前过电压用测量系统的传递特性(见5.3.1); (11)更改了瞬态外壳电压用测量系统的传递特性(见5.3.2); (12)更改了外部特快波前过电压用测量系统的传递特性(见5.3.3); (13)更改了内部特快波前过电压用测量系统的校核程序(见5.4.1); (14)更改了瞬态外壳电压用测量系统的校核程序(见5.4.2); (15)更改了外部特快波前过电压用测量系统的校核程序(见5.4.3)。