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[PDF] GB/T 50064-2014 - 英文版

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GB/T 50064-2014 英文版 RFQ 询价 有增值税发票,[PDF]天数 <=3 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范(不含条文说明) 有效

基本信息
标准编号 GB/T 50064-2014 (GB/T50064-2014)
中文名称 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范(附条文说明)
英文名称 Code for design of overvoltage protection and insulation coordination for AC electrcal installations
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 P62
国际标准分类 29.240.01
字数估计 145,199
发布日期 2014/3/31
实施日期 2014/12/1
旧标准 (被替代) GBJ 64-1983
引用标准 GB 311.1
起草单位 中国电力科学研究院
归口单位 中国电力企业联合会
标准依据 住房和城乡建设部公告第362号
发布机构 Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China; Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China
范围 本规范适用于交流标称电压6kV~750kV电力系统中发电、输电、变电、配电电气装置和旋转电机的过电压保护和绝缘配合设计。

GB/T 50064-2014: 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范(不含条文说明)
GB/T 50064-2014 英文名称: Code for design of overvoltage protection and insulation coordination for AC electrical installations
1 总 则
1.0.1 为使交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计做到安全可靠、技术先进、经济合理,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于交流标称电压6kV~750kV电力系统中发电、输电、变电、配电电气装置和旋转电机的过电压保护和绝缘配合设计。
1.0.3 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合,应结合电网结构、地区雷电活动特点、地闪密度及运行经验,通过计算分析和技术经济比较,进行差异化的设计。
1.0.4 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2.0.1 中性点高电阻接地方式 high-resistance neutral ground-ing mothod
系统中至少有一根导线或一点经过高电阻接地,系统等值零序电阻不大于系统单相对地分布容抗,且系统接地故障电流小于10A。
2.0.2 中性点低电阻接地方式 low-resistance neutral ground-ing mothod
系统中至少有一根导线或一点经过低电阻接地,系统等值零序电阻不小于2倍系统等值零序感抗。
2.0.3 中性点谐振接地方式 resonant neutral grounding mothod
系统中至少有一根导线或一点经过电感接地,用于补偿系统单相对地故障电流的容性分量。
2.0.4 特快速瞬态过电压 very fast transient overvoltage (VFTO)
气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)和复合电器(HGIS,即Hybrid-GIS)的隔离开关在某些操作方式下,产生频率为数十万赫兹至数兆赫兹的高频振荡过电压,称为特快速瞬态过电压。
2.0.5 地闪密度 ground flash density(GFD)
每平方公里、每年地面落雷次数。
2.0.6 少雷区 less thunderstorm region
平均年雷暴日数不超过15d或地面落雷密度不超过0.78次/(km2·a)的地区。
2.0.7 中雷区 middle thunderstorm region
平均年雷暴日数超过15d但不超过40d或地面落雷密度超过0.78次/(km2·a)但不超过2.78次/(km2·a)的地区。
2.0.8 多雷区 more thunderstorm region
平均年雷暴日数超过40d但不超过90d或地面落雷密度超过2.78次/(km2·a)但不超过7.98次/(km2·a)的地区。
2.0.9 强雷区 strong thunderstorm region
平均年雷暴日数超过90d或地面落雷密度超过7.98次/(km2·a)以及根据运行经验雷害特殊严重的地区。
2.0.10 保护角 shielding angle
地线对导线的保护角指杆塔处,不考虑风偏,地线对水平面的垂线和地线与导线或分裂导线最外侧子导线连线之间的夹角。
3 系统中性点接地方式和电气装置绝缘上作用的电压
3.1 系统中性点接地方式
3.1.1 中性点有效接地方式应符合下列规定:
1 110kV~750kV系统中性点应采用有效接地方式。在各种条件下系统的零序与正序电抗之比(X0/X1)应为正值并且不应大于3,而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)不应大于1;
2 110kV及220kV系统中变压器中性点可直接接地;部分变压器中性点也可采用不接地方式;
3 330kV~750kV系统变压器中性点应直接接地或经低阻抗接地。
3.1.2 中性点非有效接地方式可分为中性点不接地方式、中性点低电阻接地方式、中性点高电阻接地方式和中性点谐振接地方式。
3.1.3 中性点不接地方式应符合下列规定:
1 35kV、66kV系统和不直接连接发电机,由钢筋混凝土杆或金属杆塔的架空线路构成的6kV~20kV系统,当单相接地故障电容电流不大于10A时,可采用中性点不接地方式;当大于10A又需在接地故障条件下运行时,应采用中性点谐振接地方式。
2 不直接连接发电机、由电缆线路构成的6kV~20kV系统,当单相接地故障电容电流不大于10A时,可采用中性点不接地方式;当大于10A又需在接地故障条件下运行时,宜采用中性点谐振接地方式。
3 发电机额定电压6.3kV及以上的系统,当发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时,采用中性点不接地方式时发电机单相接地故障电容电流最高允许值应按表3.1.3确定;大于该值时,应采用中性点谐振接地方式,消弧装置可装在厂用变压器中性点上或发电机中性点上。
表3.1.3 发电机单相接地故障电容电流最高允许值
注:*对额定电压为13.80kV~15.75kV的氢冷发电机,电流允许值为2.5A。
4 发电机额定电压6.3kV及以上的系统,当发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时,宜采用中性点电阻接地方式,电阻器可接在发电机中性点变压器的二次绕组上。
3.1.4 6kV~35kV主要由电缆线路构成的配电系统、发电厂厂用电系统、风力发电场集电系统和除矿井的工业企业供电系统,当单相接地故障电容电流较大时,可采用中性点低电阻接地方式。变压器中性点电阻器的电阻,在满足单相接地继电保护可靠性和过电压绝缘配合的前提下宜选较大值。
3.1.5 6kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统,当单相接地故障电容电流不大于7A时,可采用中性点高电阻接地方式,故障总电流不应大于10A。
3.1.6 6kV~66kV系统采用中性点谐振接地方式时应符合下列要求:
1 谐振接地宜采用具有自动跟踪补偿功能的消弧装置;
2 正常运行时,自动跟踪补偿消弧装置应确保中性点的长时间电压位移不超过系统标称相电压的15%;
3 采用自动跟踪补偿消弧装置时,系统接地故障残余电流不应大于10A;
4 自动跟踪补偿消弧装置消弧部分的容量应根据系统远景年的发展规划确定,并应按下式计算:
式中:W——自动跟踪补偿消弧装置消弧部分的容量(kV·A);
Ic——接地电容电流(A);
Un——系统标称电压(kV)。
5 自动跟踪补偿消弧装置装设地点应符合下列要求:
1)系统在任何运行方式下,断开一、二回线路时,应保证不失去补偿;
2)多套自动跟踪补偿消弧装置不宜集中安装在系统中的同一位置。
6 自动跟踪补偿消弧装置装设的消弧部分应符合下列要求:
1)消弧部分宜接于YN,d或YN,yn,d接线的变压器中性点上,也可接在ZN,yn接线变压器中性点上,不应接于零序磁通经铁芯闭路的YN,yn接线变压器;
2)当消弧部分接于YN,d接线的双绕组变压器中性点时,消弧部分容量不应超过变压器三相总容量的50%;
3)当消弧部分接于YN,yn,d接线的三绕组变压器中性点时,消弧部分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;
4)当消弧部分接于零序磁通未经铁芯闭路的YN,yn接线变压器中性点时,消弧部分容量不应超过变压器三相总容量的20%。
7 当电源变压器无中性点或中性点未引出时,应装设专用接地变压器以连接自动跟踪补偿消弧装置,接地变压器容量应与消弧部分的容量相配合。对新建变电站,接地变压器可根据站用电的需要兼作站用变压器。
3.2 电气装置绝缘上作用的电压
3.2.1 交流电气装置绝缘上作用的电压有:
1 持续运行电压,其值不超过系统最高电压,持续时间等于设备设计寿命;
2 暂时过电压,包括工频过电压和谐振过电压;
3 操作过电压;
4 雷电过电压;
5 特快速瞬态过电压(VFTO)。
3.2.2 相对地暂时过电压和操作过电压标么值的基准电压应符合下列规定:
1 当系统最高电压有效值为Um时,工频过电压的基准电压(1.0p.u.)应为Um/;
2 谐振过电压、操作过电压和VFTO的基准电压(1.0p.u.)应为Um/。
3.2.3 本规范中系统最高电压的范围分为下列两类:
1 范围Ⅰ,7.2kV≤Um≤252kV;
2 范围Ⅱ,252kV<Um≤800kV。
4 暂时过电压、操作过电压及限制
4.1 暂时过电压及限制
4.1.1 工频过电压幅值应符合下列要求:
1 范围Ⅰ中的不接地系统工频过电压不应大于1.1p.u.;
2 中性点谐振接地、低电阻接地和高电阻接地系统工频过电压不应大于P.u.;
3 110kV和220kV系统,工频过电压不应大于1.3p.u.;
4 变电站内中性点不接地的35kV和66kV并联电容补偿装置系统工频过电压不应超过p.u.。
4.1.2 对范围Ⅱ系统的工频过电压,在设计时应结合工程条件加以预测,预测系统工频过电压宜符合下列要求:
1 正常输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宜作为主要预测工况;
2 对同塔双回输电线路宜预测双回运行和一回停运的工况。除预测单相接地故障外,可预测双回路同名或异名两相接地故障情况下甩负荷的工况。
4.1.3 范围Ⅱ系统的工频过电压应符合下列要求:
1 线路断路器的变电站侧的工频过电压不宜超过1.3p.u.;
2 线路断路器的线路侧的工频过电压不宜超过1.4p.u.,其持续时间不应大于0.5s;
3 当超过上述要求时,在线路上宜安装高压并联电抗器加以限制。
4.1.4 设计时应避免110kV及220kV有效接地系统中偶然形成局部不接地系统产生较高的工频过电压,其措施应符合下列要求:
1 当形成局部不接地系统,且继电保护装置不能在一定时间内切除110kV或220kV变压器的低、中压电源时,不接地的变压器中性点应装设间隙。当因接地故障形成局部不接地系统时,该间隙应动作;系统以有效接地系统运行发生单相接地故障时,间隙不应动作。间隙距离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。
2 当形成局部不接地系统,且继电保护装置设有失地保护可在一定时间内切除110kV及220kV变压器的三次、二次绕组电源时,不接地的中性点可装设无间隙金属氧化物避雷器(MOA),应验算其吸收能量。该避雷器还应符合雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求。
4.1.5 对于线性谐振和非线性铁磁谐振过电压,应采取防止措施避免其产生,或用保护装置限制其幅值和持续时间。
4.1.6 对于发电机自励磁过电压,可采用高压并联电抗器或过电压保护装置加以限制。当同步发电机容量小于自励磁的判据时,应避免单机带空载长线运行。不发生自励磁的判据可按下式确定:
式中:WN——不发生自励磁的发电机额定容量(MV·A);
Qc——计及高压并联电抗器和低压并联电抗器的影响后的线路充电功率(Mvar);
X*d——发电机及升压变压器等值同步电抗标么值,以发电机容量为基准。
4.1.7 装有高压并联电抗器线路的非全相谐振过电压的限制应符合下列要求:
1 在高压并联电抗器的中性点接入接地电抗器,接地电抗器电抗值宜按接近完全补偿线路的相间电容来选择,应符合限制潜供电流的要求和对并联电抗器中性点绝缘水平的要求。对于同塔双回线路,宜计算回路之间的耦合对电抗值选择的影响。
2 在计算非全相谐振过电压时,宜计算线路参数设计值和实际值的差异、高压并联电抗器和接地电抗器的阻抗设计值与实测值的偏差、故障状态下的电网频率变化对过电压的影响。
4.1.8 范围Ⅱ的系统中,限制2次谐波为主的高次谐波谐振过电压的措施应符合下列要求:
1 不宜采用产生2次谐波谐振的运行方式、操作方式,在故障时应防止出现该种谐振的接线;当确实无法避免时,可在变电站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。
2 当带电母线对空载变压器合闸出现谐振过电压时,在操作断路器上宜加装合闸电阻。
4.1.9 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,经验算可产生铁磁谐振过电压时,宜选用电容式电压互感器。当已装有电磁式电压互感器时,运行中应避免引起谐振的操作方式,可装设专门抑制此类铁磁谐振的装置。
4.1.10 变压器铁磁谐振过电压限制措施应符合下列要求:
1 经验算断路器非全相操作时产生的铁磁谐振过电压,危及110kV及220kV中性点不接地变压器的中性点绝缘时,变压器中性点宜装设间隙,间隙应符合本规范第4.1.4条第1款的要求。
2 当继电保护装置设有缺相保护时,110kV及220kV变压器不接地的中性点可装设无间隙MOA,应验算其吸收能量。该避雷器还应符合雷电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求。
4.1.11 6kV~66kV不接地系统或偶然脱离谐振接地系统的部分,产生的谐振过电压有:
1 中性点接地的电磁式电压互感器过饱和;
2 配电变压器高压绕组对地短路;
3 输电线路单相断线且一端接地或不接地。
4 限制电磁式电压互感器铁磁谐振过电压宜选取下列措施:
1)选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器;
2)减少同一系统中电压互感器中性点接地的数量,除电源侧电压互感器高压绕组中性点接地外,其他电压互感器中性点不宜接地;
3)当XC0是系统每相对地分布容抗,Xm为电压互感器在线电压作用下单相绕组的励磁电抗时,可在10kV及以下的母线上装设中性点接地的星形接线电容器组或用一段电缆代替架空线路以减少XC0,使XC0小于0.01Xm;
4)当K13是互感器一次绕组与开口三角形绕组的变比时,可在电压互感器的开口三角形绕组装设阻值不大于(Xm/K213)的电阻或装设其他专门消除此类铁磁谐振的装置;
5)电压互感器高压绕组中性点可接入单相电压互感器或消谐装置。
4.1.12 谐振接地的较低电压系统,运行时应避开谐振状态;非谐振接地的较低电压系统,应采取增大对地电容的措施防止高幅值的转移过电压。
4.2 操作过电压及限制
4.2.1 对线路操作过电压绝缘设计起控制作用的空载线路合闸及单相重合闸过电压设计时,应符合下列要求:
1 对范围Ⅱ线路,应按工程条件预测该过电压。预测内容可包括线路各处过电压幅值概率分布、统计过电压、变异系数和过电压波头长度。
2 预测范围Ⅱ线路空载线路合闸操作过电压的条件应符合下列要求:
1)由孤立电源合闸空载线路,线路合闸后的沿线电压不应超过系统最高电压;
2)由与系统相连的变电站合闸空载线路,线路合闸后的沿线电压不宜超过系统最高电压。
3 对于范围Ⅱ同塔双回线路,一回线路的单相接地故障后的单相重合闸过电压宜作为主要工况。
4 范围Ⅱ空载线路合闸和重合闸产生的相对地统计过电压,对330kV、500kV和750kV系统分别不宜大于2.2p.u.、2.0p.u.和1.8p.u.。
5 范围Ⅱ空载线路合闸、单相重合闸过电压的主要限制措施应为断路器采用合闸电阻和装设MOA,也可使用选相合闸措施。限制措施应符合下列要求:
1)对范围Ⅱ的330kV和500kV线路,宜按工程条件通过校验确定仅用MOA限制合闸和重合闸过电压的可行性;
2)为限制此类过电压,也可在线路上适当位置安装MOA。
6 当范围Ⅰ的线路要求深度降低合闸或重合闸过电压时,可采取限制措施。
4.2.2 故障清除过电压及限制应符合下列要求:
1 工程的设计条件宜选用线路单相故障接地故障清除后,在故障线路或相邻线路上产生的过电压;
2 对于两相短路、两相或三相接地故障,可根据预测结果采取相应限制措施;
3 对于线路上较高的故障清除过电压,可在线路中部装设MOA或在断路器上安装分闸电阻予以限制。
4.2.3 无故障甩负荷过电压可采用MOA限制。
4.2.4 对振荡解列操作下的过电压应进行预测。预测振荡解列过电压时,线路送受端电势功角差宜按系统严重工况选取。
4.2.5 投切空载变压器产生的操作过电压可采用MOA限制。
4.2.6 空载线路开断时,断路器发生重击穿产生的空载线路分闸过电压的限制措施应符合下列要求:
1 对110kV及220kV系统,开断空载架空线路宜采用重击穿概率极低的断路器,开断电缆线路应采用重击穿概率极低的断路器,过电压不宜大于3.0p.u.。
2 对66kV及以下不接地系统或谐振接地系统,开断空载线路应采用重击穿概率极低的断路器。6kV~35kV的低电阻接地系统,开断空载线路应采用重击穿概率极低的断路器。
4.2.7 6kV~66kV系统中,开断并联电容补偿装置应采用重击穿概率极低的断路器。限制单相重击穿过电压宜将并联电容补偿装置的MOA保护(图4.2.7)作为后备保护。断路器发生两相重击穿可不作为设计的工况。
图4.2.7 并联电容补偿装置的MOA保护
1-断路器;2-串联电抗器;3-电容器组;4-MOA
4.2.8 开断并联电抗器时,宜采用截流数值较低的断路器,并宜采用MOA或能耗极低的R-C阻容吸收装置作为限制断路器强制熄弧截流产生过电压的后备保护。对范围Ⅱ的并联电抗器开断时,也可使用选相分闸装置。
4.2.9 当采用真空断路器或采用截流值较高的少油断路器开断高压感应电动机时,宜在断路器与电动机之间装设旋转电机用MOA或能耗极低的R-C阻容吸收装置。
4.2.10 对66kV及以下不接地系统发生单相间歇性电弧接地故障时产生的过电压,可根据负荷性质和工程的重要程度进行必要的预测。
4.2.11 为监测范围Ⅱ系统运行中出现的暂时过电压和操作过电压,宜在变电站安装自动记录过电压波形或幅值的装置,并宜定期收集实测结果。
4.3 VFTO及限制
4.3.1 范围ⅡGIS和HGIS变电站应预测隔离开关开合管线产生的VFTO。当VFTO会损坏绝缘时,宜避免引起危险的操作方式或在隔离开关加装阻尼电阻。
4.4 限制操作过电压用MOA的基本要求
4.4.1 电气装置保护用相对地MOA的持续运行电压不应低于系统的最高相电压。变压器、并联电抗器中性点MOA的持续运行电压应按额定电压和适当的荷电率确定。
4.4.2 电气装置保护用MOA的额定电压可按式(4.4.2-1)或式(4.4.2-2)选取,确定参数时应依据系统暂时过电压的幅值、持续时间和MOA的工频电压耐受时间特性。有效接地和低电阻接地系统,接地故障清除时间不大于10s时,MOA的额定电压可按式(4.4.2-1)选取;非有效接地系统,接地故障清除时间大于10s时,MOA的额定电压可按式(4.4.2-2)选取。
式中:UR——MOA的额定电压(kV);
UT——系统的暂时过电压(kV)。
4.4.3 当系统工频过电压符合本规范第4.1.1条和第4.1.3条的规定时,各种系统MOA的持续运行电压和额定电压可按表4.4.3选择。
表4.4.3 MOA持续运行电压和额定电压
注:1 110kV、220kV中性点斜线的上、下方数据分别对应系统无和有失地的条件;
2 220kV括号外、内数据分别对应变压器中性点经接地电抗器接地和不接地;
3 220kV变压器中性点经接地电抗器接地和330kV~750kV变压器或高压并联电抗器中性点经接地电抗器接地,当接地电抗器的电抗与变压器或高压并联电抗器的零序电抗之比等于n时,k为3n/(1+3n);
4 本表不适用于110kV、220kV变压器中性点不接地且绝缘水平低于本规范表6.4.6-3所列数值的系统。
4.4.4 具有发电机和旋转电机的系统,相对地MOA的额定电压,对应接地故障清除时间不大于10s时,不应低于旋转电机额定电压的1.05倍;接地故障清除时间大于10s时,不应低于旋转电机额定电压的1.3倍。旋转电机用MOA的持续运行电压不宜低于MOA额定电压的80%。旋转电机中性点用MOA的额定电压,不应低于相应相对地MOA额定电压的1/。
4.4.5 采用MOA限制各种操作过电压时应通过仿真计算进行校核,其吸收能量应按工程要求确定。
5 雷电过电压及保护
5.1 一般规定
5.1.1 雷电过电压保护设计应包括线路雷电绕击、反击或感应过电压以及变电站直击、雷电侵入波过电压保护的设计。
5.1.2 输电线路和变电站的防雷设计,应结合当地已有线路和变电站的运行经验、地区雷电活动强度、地闪密度、地形地貌及土壤电阻率,通过计算分析和技术经济比较,按差异化原则进行设计。
5.2 避雷针和避雷线的保护范围
5.2.1 单支避雷针的保护范围(图5.2.1),应按下列公式计算:
图5.2.1 单支避雷针的保护范围
θ-保护角(°)
1 避雷针在地面上的保护半径,应按下式计算:
式中:r——保护半径(m);
h——避雷针或避雷线的高度(m),当h>120m时,可取其等于120m;
P——高度影响系数,h≤30m,P=1;30m<h≤120m,P=5.5/;h>120m,P=0.5。
2 在被保护物高度hx水平面上的保护半径应按下列方法确定:
1)当hx≥0.5h时,保护半径应按下式确定:
式中:rx——避雷针或避雷线在hx水平面上的保护范围(m);
hx——被保护物的高度(m);
ha——避雷针的有效高度(m)。
2)当hx<0.5h时,保护半径应按下式确定:
5.2.2 两支等高避雷针的保护范围(图5.2.2-1),应按下列方法确定:
图5.2.2-1 高度为h的两等高避雷针的保护范围
1 两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。
2 两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定,圆弧的半径为R′O。O点为假想避雷针的顶点,其高度应按下式计算:
式中:hO——两针间保护范围上部边缘最低点高度(m);
D——两避雷针间的距离(m)。
3 两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度bx应按图5.2.2-2确定。当bx大于rx时,应取bx等于rx。
图5.2.2-2 两等高避雷针间保护范围的一侧最小宽度(bx)与D/(haP)的关系
4 两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
5.2.3 多支等高避雷针的保护范围(图5.2.3),应按下列方法确定:
图5.2.3 三支、四支等高避雷针在hx水平面上的保护范围
1 三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的计算方法确定。在三角形内被保护物最大高度hx水平面上,各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx≥0时,全部面积可受到保护。
2 四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形,可先将其分成两个或数个三角形,然后分别按三支等高避雷针的方法计算。
5.2.4 单根避雷线在hx水平面上每侧保护范围的宽度(图5.2.4),应按下列方法确定:
图5.2.4 单根避雷线的保护范围
注:当h不大于30m时,θ为25°。
5.2.5 两根等高平行避雷线的保护范围(图5.2.5),应按下列方法确定:
图5.2.5 两根等高平行避雷线的保护范围
hx-水平面上保护范围的截面
1 两避雷线外侧的保护范围应按单根避雷线的计算方法确定。
2 两避雷线间各横截面的保护范围应由通过两避雷线及保护范围边缘最低点O的圆弧确定。O点的高度应按下式计算:
式中:hO——两避雷线间保护范围上部边缘最低点的高度(m);
D——两避雷线间的距离(m)。
3 两避雷线端部的外侧保护范围按单根避雷线保护范围计算。两线间端部保护最小宽度bx应按下列方法确定:
5.2.6 不等高避雷针、避雷线的保护范围(图5.2.6),应按下列方法确定:
图5.2.6 两支不等高避雷针的保护范围
1 两支不等高避雷针外侧的保护范围应分别按单支避雷针的计算方法确定。
2 两支不等高避雷针间的保护范围应按单支避雷针的计算方法,先确定较高避雷针1的保护范围,然后由较低避雷针2的顶点,做水平线与避雷针1的保护范围相交于点3,取点3避雷针的计算方法确定避雷针2和3间的保护范围。通过避雷针2、3顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧,其弓高应按下式计算:
式中:f——圆弧的弓高(m);
D′——避雷针2和等效避雷针3间的距离(m)。
3 对多支不等高避雷针所形成的多角形,各相邻两避雷针的外侧保护范围应按两支不等高避雷针的计算方法确定;三支不等高避雷针,在三角形内被保护物最大高度hx水平面上,各相邻避雷针间保护范围一侧最小宽度bx≥0时,全部面积可受到保护;四支及以上不等高避雷针所形成的多角形,其内侧保护范围可仿照等高避雷针的方法确定。
4 两支不等高避雷线各横截面的保护范围,应仿照两支不等高避雷针的方法,按式(5.2.6)计算。
5.2.7 山地和坡地上避雷针的保护范围应有所减小,应按下列方法确定:
1 避雷针的保护范围可按本规范式(5.2.1-1)~式(5.2.1-3)计算。
2 两等高避雷针保护范围bx按本规范图5.2.2-2确定的bx乘以0.75求得,上部边缘最低点高度可按下式计算:
3 两不等高避雷针保护范围的弓高可按下式计算:
4 利用山势设立的远离被保护物的避雷针不得作为主要保护装置。
5.2.8 相互靠近的避雷针和避雷线的联合保护范围可按下列方法确定:
1 避雷针、线外侧保护范围可分别按单针、线的保护范围确定。
2 内侧保护范围可将不等高针、线划为等高针、线,再将等高针、线视为等高避雷线计算。
5.3 高压架空输电线路的雷电过电压保护
5.3.1 线路的雷电过电压保护应符合下列要求:
1 输电线路防雷电保护设计时,应根据线路在电网中的重要性、运行方式、当地原有线路的运行经验、线路路径的雷电活动情况、地闪密度、地形地貌和土壤电阻率,通过经济技术比较制订出差异化的设计方案。
2 少雷区除外的其他地区的220kV~750kV线路应沿全线架设双地线。110kV线路可沿全线架设地线,在山区和强雷区,宜架设双地线。在少雷区可不沿全线架设地线,但应装设自动重合闸装置。35kV及以下线路,不宜全线架设地线。
3 除少雷区外,6kV和10kV钢筋混凝土杆配电线路,宜采用瓷或其他绝缘材料的横担,并应以较短的时间切除故障,以减少雷击跳闸和断线事故。
4 杆塔处地线对边导线的保护角,应符合下列要求:
1)对于单回路,330kV及以下线路的保护角不宜大于15°,500kV~750kV线路的保护角不宜大于10°;
2)对于同塔双回或多回路,110kV线路的保护角不宜大于10°,220kV及以上线路的保护角不宜大于0°;
3)单地线线路保护角不宜大于25°;
4)重覆冰线路的保护角可适当加大;
5)多雷区和强雷区的线路可采用负保护角。
5 双地线线路,杆塔处两根地线间的距离不应大于导线与地线间垂直距离的5倍。
6 有地线线路的反击耐雷水平不宜低于表5.3.1-1所列数值。
表5.3.1-1 有地线线路的反击耐雷水平(kA)
注:1 反击耐雷水平的较高和较低值分别对应线路杆塔冲击接地电阻7Ω和15Ω;
2 雷击时刻工作电压为峰值且与雷击电流反极性;
3 发电厂、变电站进线保护段杆塔耐雷水平不宜低于表中的较高数值。
7 雷季干燥时,有地线线路在杆塔不连地线时测量的线路杆塔的工频接地电阻,不宜超过表5.3.1-2所列数值。
表5.3.1-2 线路杆塔的工频接地电阻
注:1 土壤电阻率超过2000Ω·m,接地电阻很难降低到30Ω时,可采用6根~8根总长不超过500m的放射形接地体,或采用连续伸长接地体,接地电阻不受限制;
2 变电站进线段杆塔工频接地电阻不宜高于10Ω。
8 有地线的线路应防止雷击档距中央地线反击导线,档距中央导地线间距应符合下列要求:
1)范围Ⅰ的输电线路,15℃无风时档距中央导线与地线间的最小距离宜按下式计算:
式中:S1——导线与地线间的距离(m);
l——档距长度(m)。
2)范围Ⅱ的输电线路,15℃无风时档距中央导线与地线间的最小距离宜按下式计算:
9 钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的地线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间,宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。主杆非预应力钢筋已用绑扎或焊接连成电气通路时,可兼作接地引下线。利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆,其钢筋与接地螺母、铁横担间应有可靠的电气连接。
10 中雷区及以上地区35kV及66kV无地线线路宜采取措施,减少雷击引起的多相短路和两相异点接地引起的断线事故,钢筋混凝土杆和铁塔宜接地。在多雷区接地电阻不宜超过30Ω,其余地区接地电阻可不受限制。钢筋混凝土杆和铁塔应充分利用其自然接地作用,在土壤电阻率不超过100Ω·m或有运行经验的地区,可不另设人工接地装置。
11 两端与架空线路相连接的长度超过50m的电缆,应在其两端装设MOA;长度不超过50m的电缆,可只在任何一端装设MOA。
12 绝缘地线放电间隙的型式和间隙距离,应根据线路正常运行时地线上的感应电压、间隙动作后续流熄弧和继电保护的动作条件确定。
5.3.2 线路交叉部分的保护应符合下列要求:
1 当导线运行温度为40℃或当设计允许温度80℃的导线运行温度为50℃时,同级电压线路相互交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时的两交叉线路导线间或上方线路导线与下方线路地线间的垂直距离,不得小于表5.3.2所列数值。对按允许载流量计算导线截面的线路,还应校验当导线为最高允许温度时的交叉距离,此距离应大于操作过电压要求的空气间隙距离,且不得小于0.8m。
表5.3.2 同级电压线路相互交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时的
两交叉线路导线间或上方线路导线与下方线路地线间的垂直距离
注:括号内为至输电线路杆顶或全通信线路之交叉距离。
2 6kV及以上的同级电压线路相互交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时,交叉档应采取下列保护措施:
1)交叉档两端的钢筋混凝土杆或铁塔,不论有无地线,均应接地。
2)交叉距离比表5.3.2所列数值大2m及以上时,交叉档可不采取保护措施。
3 交叉点至最近杆塔的距离不超过40m,可不在此线路交叉档的另一杆塔上装设交叉保护用的接地装置。
5.3.3 大跨越档的雷电过电压保护应符合下列要求:
1 范围Ⅰ架空线路大跨越档的雷电过电压保护应符合下列要求:
1)全高超过40m有地线的杆塔,每增高10m,应增加一个绝缘子,地线对边导线的保护角应符合本规范第5.3.1条第4款的规定。接地电阻不应超过本规范表5.3.1-2所列数值的50%,当土壤电阻率大于2000Ω·m时,不宜超过20Ω。全高超过100m的杆塔,绝缘子数量应结合运行经验,通过雷电过电压的计算确定。
2)未沿全线架设地线的35kV新建线路中的大跨越段,宜架设地线或安装线路防雷用避雷器,并应比一般线路增加一个绝缘子。
3)根据雷击档距中央地线时防止反击的条件,防止反击要求的大跨越档导线与地线间的距离不得小于表5.3.3的要求。
表5.3.3 防止反击要求的大跨越档导线与地线间的距离
2 范围Ⅱ架空线路大跨越档的雷电过电压保护应符合下列要求:
1)大跨越档在雷电过电压下安全运行年数不宜低于50a。
2)大跨越线路随杆塔高度增加宜增加杆塔的绝缘水平。导线对杆塔的空气间隙距离应根据雷电过电压计算确定。绝缘子串的长度宜根据雷电过电压计算进行校核。
3)根据雷击档距中央地线时控制反击的条件,大跨越档距中央导线与地线间的距离应通过雷电过电压的计算确定。
4)大跨越杆塔的地线保护角不宜大于一般线路的保护角。
5)宜安装线路避雷器,以提高安全水平和降低综合造价。
5.3.4 同塔双回110kV和220kV线路,可采取下列形成不平衡绝缘的措施以减少雷击引起双回线路同时闪络跳闸的概率:
1 在一回线路上适当增加绝缘;
2 在一回线路上安装绝缘子并联间隙。
5.3.5 多雷区、强雷区或地闪密度较高的地段,除改善接地装置、加强绝缘和选择适当的地线保护角外,可采取安装线路防雷用避雷器的措施来降低线路雷击跳闸率,并应符合下列要求:
1 安装线路避雷器宜根据技术经济原则因地制宜的制订实施方案。
2 线路避雷器宜在下列地点安装:多雷地区发电厂、变电站进线段且接地电阻较大的杆塔;山区线路易击段杆塔和易击杆;山区线路杆塔接地电阻过大、易发生闪络且改善接地电阻困难也不经济的杆塔;大跨越的高杆塔;多雷区同塔双回路线路易击段的杆塔。
3 线路避雷器在杆塔上的安装方式应符合下列要求:
1)110kV、220kV单回线路宜在3相绝缘子串旁安装;
2)330kV~750kV单回线路可在两边相绝缘子串旁安装;
3)同塔双回线路宜在一回路线路绝缘子串旁安装。
5.3.6 中雷区及以上地区或地闪密度较高的地区,可采取安装绝缘子并联间隙的措施保护绝缘子,并应符合下列要求:
1 绝缘子并联间隙与被保护的绝缘子的雷电放电电压之间的配合应做到雷电过电压作用时并联间隙可靠动作,同时不宜过分降低线路绕击或反击耐雷电水平。
2 绝缘子并联间隙应在冲击放电后有效地导引工频短路电流电弧离开绝缘子本体,以免其灼伤。
3 绝缘子并联间隙的安装应牢固,并联间隙本体应有一定的耐电弧和防腐蚀能力。
5.4 发电厂和变电站的雷电过电压保护
5.4.1 发电厂和变电站的直击雷过电压保护可采用避雷针或避雷线,其保护范围可按本规范第5.2节确定。下列设施应设直击雷保护装置:
1 屋外配电装置,包括组合导线和母线廊道;
2 火力发电厂的烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物(地面转运站、输煤栈桥和输煤筒仓);
3 油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、易燃材料仓库;
4 乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢气罐储存室、天然气调压站、天然气架空管道及其露天贮罐;
5 多雷区的牵引站。
5.4.2 发电厂的主厂房、主控制室、变电站控制室和配电装置室的直击雷过电压保护应符合下列要求:
1 发电厂的主厂房、主控制室和配电装置室可不装设直击雷保护装置。为保护其他设备而装设的避雷针,不宜装在独立的主控制室和35kV及以下变电站的屋顶上。采用钢结构或钢筋混凝土结构有屏蔽作用的建筑物的车间变电站可装设直击雷保护装置。
2 强雷区的主厂房、主控制室、变电站控制室和配电装置室宜有直击雷保护。
3 主厂房装设避直击雷保护装置或为保护其他设备而在主厂房上装设避雷针时,应采取加强分流、设备的接地点远离避雷针接地引下线的入地点、避雷针接地引下线远离电气设备的防止反击措施,并宜在靠近避雷针的发电机出口处装设一组旋转电机用MOA。
4 主控制室、配电装置室和35kV及以下变电站的屋顶上装设直击雷保护装置时,应将屋顶金属部分接地;钢筋混凝土结构屋顶,应将其焊接成网接地;非导电结构的屋顶,应采用避雷带保护,该避雷带的网格应为8m~10m,每隔10m~20m应设接地引下线,该接地引下线应与主接地网连接,并应在连接处加装集中接地装置。
5 峡谷地区的发电厂和变电站宜用避雷线保护。
6 已在相邻建筑物保护范围内的建筑物或设备,可不装设直击雷保护装置。
7 屋顶上的设备金属外壳、电缆金属外皮和建筑物金属构件均应接地。
5.4.3 露天布置的GIS的外壳可不装设直击雷保护装置,外壳应接地。
5.4.4 发电厂和变电站有爆炸危险且爆炸后会波及发电厂和变电站内主设备或严重影响发供电的建(构)筑物,应用独立避雷针保护,采取防止雷电感应的措施,并应符合下列要求:
1 避雷针与易燃油贮罐和氢气天然气罐体及其呼吸阀之间的空气中距离,避雷针及其接地装置与罐体、罐体的接地装置和地下管道的地中距离应符合本规范第5.4.11条第1款及第2款的要求。避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m,避雷针尖高出呼吸阀不应小于3m。避雷针的保护范围边缘高出呼吸阀顶部不应小于2m。避雷针的接地电阻不宜超过10Ω。在高土壤电阻率地区,接地电阻难以降到10Ω,且空气中距离和地中距离符合本规范第5.4.11条第1款的要求时,可采用较高的电阻值。避雷针与5000m3以上贮罐呼吸阀的水平距离不应小于5m,避雷针尖高出呼吸阀不应小于5m。
2 露天贮罐周围应设闭合环形接地体,接地电阻不应超过30Ω,无独立避雷针保护的露天贮罐不应超过10Ω,接地点不应少于2处,接地点间距不应大于30m。架空管道每隔20m~25m应接地1次,接地电阻不应超过30Ω。易燃油贮罐的呼吸阀、易燃油和天然气贮罐的热工测量装置应与贮罐的接地体用金属线相连的方式进行重复接地。不能保持良好电气接触的阀门、法兰、弯头的管道连接处应跨接。
5.4.5 发电厂和变电站的直击雷保护装置包括兼作接闪器的设备金属外壳、电缆金属外皮、建筑物金属构件,其接地可利用发电厂或变电站的主接地网,应在直击雷保护装置附近装设集中接地装置。
5.4.6 独立避雷针的接地装置应符合下列要求:
1 独立避雷针宜设独立的接地装置。
2 在非高土壤电阻率地区,接地电阻不宜超过10Ω。
3 该接地装置可与主接地网连接,避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间,沿接地极的长度不得小于15m。
4 独立避雷针不应设在人经常通行的地方,避雷针及其接地装置与道路或出入口的距离不宜小于3m,否则应采取均压措施或铺设砾石或沥青地面。
5.4.7 架构或房顶上安装避雷针应符合下列要求:
1 110kV及以上的配电装置,可将避雷针装在配电装置的架构或房顶上,在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区,宜装设独立避雷针。装设非独立避雷针时,应通过验算,采取降低接地电阻或加强绝缘的措施。
2 66kV的配电装置,可将避雷针装在配电装置的架构或房顶上,在土壤电阻率大于500Ω·m的地区,宜装设独立避雷针。
3 35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。
4 装在架构上的避雷针应与接地网连接,并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的架构上,接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度或非污秽区标准绝缘子串的长度。
5 除大坝与厂房紧邻的水力发电厂外,装设在除变压器门型架构外的架构上的避雷针与主接地网的地下连接点至变压器外壳接地线与主接地网的地下连接点之间,埋入地中的接地极的长度不得小于15m。
5.4.8 变压器门型架构上安装避雷针或避雷线应符合下列要求:
1 除大坝与厂房紧邻的水力发电厂外,当土壤电阻率大于350Ω·m时,在变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于15m的配电装置的架构上,不得装设避雷针、避雷线;
2 当土壤电阻率不大于350Ω·m时,应根据方案比较确有经济效益,经过计算采取相应的防止反击措施后,可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线;
3 装在变压器门型架构上的避雷针应与接地网连接,并应沿不同方向引出3根到4根放射形水平接地体,在每根水平接地体上离避雷针架构3m~5m处应装设1根垂直接地体;
4 6kV~35kV变压器应在所有绕组出线上或在离变压器电气距离不大于5m条件下装设MOA;
5 高压侧电压35kV变电站,在变压器门型架构上装设避雷针时,变电站接地电阻不应超过4Ω。
5.4.9 线路的避雷线引接到发电厂或变电站应符合下列要求:
1 110kV及以上配电装置,可将线路的避雷线引接到出线门型架构上,在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区,还应装设集中接地装置;
2 35kV和66kV配电装置,在土壤电阻率不大于500Ω·m的地区,可将线路的避雷线引接到出线门型架构上,应装设集中接地装置;
3 35kV和66kV配电装置,在土壤电阻率大于500Ω·m的地区,避雷线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护,可采用独立避雷针,也可在线路终端杆塔上装设避雷针。
5.4.10 烟囱和装有避雷针和避雷线架构附近的电源线应符合下列要求:
1 火力发电厂烟囱附近的引风机及其电动机的机壳应与主接地网连接,并应装设集中接地装置,该接地装置宜与烟囱的接地装置分开。当不能分开时,引风机的电源线应采用带金属外皮的电缆,电缆的金属外皮应与接地装置连接。
2 机械通风冷却塔上电动机的电源线、装有避雷针和避雷线的架构上的照明灯电源线,均应采用直接埋入地下的带金属外皮的电缆或穿入金属管的导线。电缆外皮或金属管埋地长度在10m以上,可与35kV及以下配电装置的接地网及低压配电装置相连接。
3 不得在装有避雷针、避雷线的构筑物上架设未采取保护措施的通信线、广播线和低压线。
5.4.11 独立避雷针、避雷线与配电装置带电部分间的空气中距离以及独立避雷针、避雷线的接地装置与接地网间的地中距离应符合下列要求:
1 独立避雷针与配电装置带电部分、发电厂和变电站电气设备接地部分、架构接地部分之间的空气中距离,应符合下式的要求:
式中:Sa——空气中距离(m);
Ri——避雷针的冲击接地电阻(Ω);
hj——避雷针校验点的高度(m)。
2 独立避雷针的接地装置与发电厂或变电站接地网间的地中距离,应符合下式的要求:
式中:Se——地中距离(m)。
3 避雷线与配电装置带电部分、发电厂和变电站电气设备接地部分以及架构接地部分间的空气中距离,应符合下式的要求:
式中:l2——避雷线上校验的雷击点与另一端支柱间的距离(m);
l′——避雷线两支柱间的距离(m);
τt——雷电流的波头长度,可取2.6μs。
4 避雷线的接地装置与发电厂或变电站接地网间的地中距离,对一端绝缘另一端接地的避雷线,应按本规范式(5.4.11-3)校验;对两端接地的避雷线应符合下式要求:
5 Sa不宜小于5m,Se不宜小于3m。对66kV及以下配电装置,包括组合导线、母线廊道,应降低感应过电压,当条件许可时,应增大Sa。
5.4.12 范围Ⅱ发电厂和变电站高压配电装置的雷电侵入波过电压保护应符合下列要求:
1 2km架空进线保护段范围内的杆塔耐雷水平应符合本规范表5.3.1-1的要求。应采取措施减少近区雷击闪络。
2 发电厂和变电站高压配电装置的雷电侵入波过电压保护用MOA的设置和保护方案,宜通过仿真计算确定。雷电侵入波过电压保护用的MOA的基本要求可按照本规范第4.4.1条至第4.4.3条。
3 发电厂和变电站的雷电安全运行年,不宜低于表5.4.12所列数值。
表5.4.12 发电厂和变电站的雷电安全运行年
4 变压器和高压并联电抗器的中性点经接地电抗器接地时,中性点上应装设MOA保护。
5.4.13 范围Ⅰ发电厂和变电站高压配电装置的雷电侵入波过电压保护应符合下列要求:
1 发电厂和变电站应采取措施防止或减少近区雷击闪络。未沿全线架设地线的35kV~110kV架空输电线路,应在变电站1km~2km的进线段架设地线。220kV架空输电线路2km进线保护段范围内以及35kV~110kV线路1km~2km进线保护段范围内的杆塔耐雷水平,应符合本规范表5.3.1-1的要求。
2 未沿全线架设地线的35kV~110kV线路,其变电站的进线段应采用图5.4.13-1所示的保护接线。在雷季,变电站35kV~110kV进线的隔离开关或断路器经常断路运行,同时线路侧又带电时,应在靠近隔离开关或断路器处装设一组MOA。
图5.4.13-1 35kV~110kV变电站的进线保护接线
3 全线架设地线的66kV~220kV变电站,当进线的隔离开关或断路器经常断路运行,同时线路侧又带电时,宜在靠近隔离开关或断路器处装设一组MOA。
4 为防止雷击线路断路器跳闸后待重合时间内重复雷击引起变电站电气设备的损坏,多雷区及运行中已出现过此类事故的地区的66kV~220kV敞开式变电站和电压范围Ⅱ变电站的66kV~220kV侧,线路断路器的线路侧宜安装一组MOA。
5 发电厂、变电站的35kV及以上电缆进线段,电缆与架空线的连接处应装设MOA,其接地端应与电缆金属外皮连接。对三芯电缆,末端的金属外皮应直接接地[图5.4.13-2(a)];对单芯电缆,应经金属氧化物电缆护层保护器(CP)接地[图5.4.13-2(b)]。电缆长度不超过50m或虽超过50m,但经校验装一组MOA即能符合保护要求时,图5.4.13-2中可只装MOA1或MOA2。电缆长度超过50m,且断路器在雷季经常断路运行时,应在电缆末端装设MOA。连接电缆段的1km架空线路应架设地线。全线电缆一变压器组接线的变电站内是否装设MOA,应根据电缆另一端有无雷电过电压波侵入的可能,经校验确定。
图5.4.13-2 具有35kV及以上电缆段的变电站进线保护接线
6 具有架空进线的35kV及以上发电厂和变电站敞开式高压配电装置中MOA的配置应符合下列要求:
1)35kV及以上装有标准绝缘水平的设备和标准特性MOA且高压配电装置采用单母线、双母线或分段的电气主接线时,MOA可仅安装......
相关标准:     GB/T 51420-2020     GB/T 51397-2019     GB/T 51250-2017
英文版PDF:   GB/T 50062-2008  GB/T50062  GBT50062   GB 50053-2013  GB 50053  GB50053   GB 50545-2010  GB 50545  GB50545   DL/T 5218-2012  DL/T5218  DLT5218
   
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