搜索结果: GB/T 311.4-2010, GB/T311.4-2010, GBT 311.4-2010, GBT311.4-2010
| 标准编号 | GB/T 311.4-2010 (GB/T311.4-2010) | | 中文名称 | 绝缘配合 第4部分：电网绝缘配合及其模拟的计算导则 | | 英文名称 | Insulation co-ordination -- Part 4: Computational guide to insulation co-ordination and modeling of electrical networks | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K48 | | 国际标准分类 | 29.080.01 | | 字数估计 | 100,159 | | 发布日期 | 2010-11-10 | | 实施日期 | 2011-05-01 | | 引用标准 | GB 311.1-1997; GB/T 311.2-2002; GB/T 311.3; GB 1984; GB 11032; GB/T 13499; GB/T 16927.1; IEC 62271-110-2005 | | 采用标准 | IEC 60071-4-2004, MOD | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2010年第8号(总第163号) | | 发布机构 | 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 | | 范围 | GB/T 311的本部分规定了进行绝缘配合数字化计算的导则, 并提出了普遍认可的建议：电力系统的数字模型；实施适用于数值计算的确定性法和统计法。本部分适用于给出进行绝缘配合的计算方法、建模和示例方面的资料, 以便采用GB/T 311. 2-2002中提出的方法, 并按照GB 311.1-1997选取设备或装置的绝缘水平。 | GB/T 311.4-2010
Insulation co-ordination.Part 4: Computational guide to insulation co-ordination and modeling of electrical networks
ICS 29.080.01
K48
中华人民共和国国家标准
绝缘配合
第4部分:电网绝缘配合及其
模拟的计算导则
(IEC 60071-4:2004,MOD)
2010-11-10发布
2011-05-01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
目次
前言 Ⅶ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号和缩写 3
5 过电压的类型 4
6 研究类型 5
6.1 暂时过电压(TOV) 6
6.2 缓波前过电压(SFO) 6
6.3 快波前过电压(FFO) 6
6.4 特快波前过电压(VFFO) 6
7 网络元件的表示和数值处理 6
7.1 概述 6
7.2 数值处理 6
7.3 架空线路和地下电缆的表示 8
7.4 计算暂时过电压时电网元件的表示 8
7.5 计算缓波前过电压时的电网元件的表示 12
7.6 计算快波前瞬态时电网元件的表示 15
7.7 计算特快波前过电压时网络元件的表示 23
8 暂时过电压分析 25
8.1 概述 25
8.2 暂时过电压的快速估算 25
8.3 暂时过电压的详细计算 25
9 缓波前过电压分析 27
9.1 概述 27
9.2 SFO研究的快速方法 28
9.3 采用的方法 28
9.4 统计法导则 29
10 快波前过电压(FFO)分析 30
10.1 概述 30
10.2 统计法和半统计法的应用导则 31
11 特快波前过电压(VFFO)的分析 34
11.1 概述 34
11.2 研究的目的 34
11.3 VFFO的产生和类型 34
11.4 研究用导则 35
12 模拟计算示例 35
12.1 概述 35
12.2 示例1:包括长线在内的大型输电系统的TOV 36
12.3 示例2(SFO)---500kV线路充电(合闸) 38
12.4 示例3(FFO)---500kVGIS变电站的雷电防护 41
12.5 工况4(VFFO)---765kVGIS中瞬态的模拟 45
附录A(资料性附录) 架空线路和地下电缆的表示 65
A.1 单导体线路的精确П模型 65
A.2 常规П回路 65
A.3 行波法:常电感的单相无损线 66
A.4 与频率相关的单导线线路模型 66
A.5 多导体线路的模型 66
A.5.1 模型参数 66
A.5.2 转换矩阵的近似 67
附录B(资料性附录) 断路器电弧模型 68
B.1 开断步骤 68
B.2 电弧的数学模型 68
B.3 回路断开的特殊情况 69
B.3.1 开断线路故障 69
B.3.2 开断小电感电流 69
附录C(资料性附录) 计算电力系统设备雷害故障率的概率法 70
C.1 简介 70
C.2 概率模式的确定 70
C.2.1 雷击点 70
C.3 强度函数的计算和故障域的确定(见图C.1) 71
C.4 故障率的积分计算 72
C.5 预期的年故障次数 73
附录D(资料性附录) 计算示例5(TOV)---400kV/200kV输电系统中线路和
电抗器间的谐振 74
D.1 输入参数和模拟 74
D.1.1 线路图 74
D.1.2 线路参数 74
D.1.3 发电机 74
D.1.4 变压器 74
D.1.5 电抗器 75
D.2 方法 76
D.3 结果和解释 76
附录E(资料性附录) 计算示例6(SFO)---因SFO引起的气体绝缘线路故障率的计算 79
E.1 输入的数据和模型 79
E.1.1 线路图(图E.1) 79
E.1.2 电源 79
E.1.3 避雷器(7.5.11) 79
E.1.4 断路器 80
E.1.5 架空线路和气体绝缘线路(GIL) 80
E.1.6 残余电荷(7.5.2) 80
E.2 采用的方法 80
E.3 系统结构 82
E.4 结果和分析 82
E.5 故障率计算 83
E.6 建议 84
附录F(资料性附录) 计算示例7(FFO)---开合小电感电流时的高频熄弧 86
F.1 试验 86
F.2 模拟的输入数据和模型 86
F.2.1 电弧模型和电弧参数 86
F.2.2 模拟电路 87
F.3 结果和说明 88
参考文献 89
图1 过电压的类型(特快波前过电压除外) 47
图2 用于电感的阻尼电阻 47
图3 用于电容的阻尼电阻 47
图4 非线性元件稳态计算假定条件的示例 48
图5 交流电压等效回路 48
图6 动态电源模型 48
图7 线性网络的等效表示 49
图8 [56]中负载的表示 49
图9 同步电机的表示 49
图10 统计开关使用的双分布图解 50
图11 多段输电杆塔[16],H=l1+l2+l3+l4 50
图12 电晕支路模型的示例 51
图13 伏秒特性曲线的示例 51
图14 双斜线波形 52
图15 CIGRE的中凹波形 52
图16 接地电极的简化模型 53
图17 一个变电站纵深的网络模拟示例 53
图18 两个变电站纵深的网络模拟示例 53
图19 统计法和半统计法的应用 53
图20 电气几何模型的应用 54
图21 考虑到两个随机变量(雷击电流最大值和破坏性电压)的临界函数 54
图22 GIS和空气的界面处:外壳和地之间的耦合(Z3),架空线路和地之间(Z2)以及
母线导体和外壳之间(Z1)[33] 54
图23 试验系统的单线图 55
图24 系统暂态稳定计算得到的CHM7、LVD7和CHE7处的TOV 56
图25 系统暂态稳定模拟得到的第1、第2和第3电源中心的发电机频率 56
图26 动态电源模型的方框图[55] 57
图27 LVD7处的TOV---具有588kV和612kV固定连接的避雷器的电磁瞬态模拟 57
图28 CHM7处的TOV---具有588kV和612kV固定连接的避雷器的电磁瞬态模拟 57
图29 LVD7处的TOV---具有484kV自动投切的金属氧化物避雷器的电磁瞬态模拟 58
图30 CHM7处的TOV---具有484kV自动投切的金属氧化物避雷器的电磁瞬态模拟 58
图31 系统的模拟 58
图32 辅助触头和主触头 59
图33 具有残余电荷和合闸电阻的配置中的相对地过电压累积概率函数和绝缘放电概率示例 59
图34 1000次操作的故障次数与设备耐受电压之间的关系 59
图35 用于雷击研究的500kVGIS变电站的电路图 60
图36 雷电流的波形 61
图37 一个GIS段(节点)故障和安全状态的界面的近似表示 61
图38 联合概率密度函数等值曲线 61
图39 具有合闸隔离开关的765kVGIS的单线图(仅用粗线表示的GIS部分对此处模拟的
瞬态现象是重要的;图40中的某些点也在此处表示出) 62
图40 研究瞬态现象的765kVGIS部分的模拟图 62
图41 4ns的斜波 63
图42 开关操作 64
表1 过电压的类别和形状---标准电压波形和标准耐受试验 4
表2 最严重的过电压类型和产生它们的工况之间的对应关系 5
表3 现行的架空线路和地下电缆模型的应用和限制条件 8
表4 文献[59]建议的对应于不同结构的k、U0 和DE值 18
表5 摘自文献[44]的变压器对地最小电容 20
表6 摘自文献[28]的典型变压器类设备对地电容 20
表7 摘自文献[28]的断路器和隔离开关对地电容 20
表8 首次负极性下行雷击的表示 21
表9 首次负极性下行雷击的半峰值时间 22
表10 负极性下行随后雷击的表示 22
表11 负极性下行随后雷击的半峰值时间 22
表12 VFFO研究中元件的表示 24
表13 FFO研究方法的类型 31
表14 电源侧参数 38
表15 避雷器的特性 39
表16 并联电抗器的特性 39
表17 断路器的电容 40
表18 残余电荷 40
表19 系统结构 40
表20 记录的过电压 41
表21 1000次操作的故障次数 41
表22 系统的模型 42
表23 应用EGM法需要的数据 43
表24 峰值电流分布 43
表25 两条架空进线上不同区段的雷击次数 43
表26 GIS破坏性放电电压分布和雷电流峰值分布的参数 44
表27 FORM的风险估算(杆塔接地电阻=10Ω) 44
表28 对于GIS11的故障率估算 45
表29 GIS元件的模拟:765kVGIS的数据 45
前言
本部分使用重新起草法修改采用IEC 60071-4:2004《绝缘配合 第4部分:绝缘配合和电网模拟
的计算导则》(英文版)。
本部分按照GB/T 1.1-2009和GB/T 20000.2-2009给出的规则起草。
本部分与IEC 60071-4:2004的主要技术性差异及其原因如下:
---3.17代表性雷电流中用“雷电流最大值”代替“雷电流最小值”。IEC 60071-4:2004编辑性错
误,故进行了修改;
---7.6.3.3感性支路中用“0.5μH/m”代替“1μH/m”。根据我国经验,1μH/m数值偏大,故进
行了修改;
---删除了“7.4.3.1 使用PI模型的建议”的条标题一行。因7.4.3中无7.4.3.2,不符合
GB/T 1.1-2009的相关规定。故进行了编辑性修改;
---在7.6.5.1.4中增加“注2:7.6.5.1.3和7.6.5.1.4介绍的方法是针对标准大气条件的,未考
虑海拔高度的影响,不宜直接应用于工程。”。因为IEC 60071-4的“7.6.5.1.3采用面积标准
的空气间隙模型”和“7.6.5.1.4基于表示先导传播的空气间隙模型”介绍的方法均是针对标
准大气条件而言的,未考虑海拔高度的影响,不能直接应用于工程。故加注予以说明以提高可
操作性。另原7.6.5.1.4中的“注”顺延为“注1”。
---在7.6.7变压器的表6中增加电压等级500kV变压器类设备典型对地电容数据。以适应我
国的实际需要,提高可操作性。
---在7.6.8断路器和隔离开关的表7中增加电压等级500kV断路器和隔离开关类设备典型对
地电容数据。以适应我国的实际需要,提高可操作性。
---7.6.9雷击
● 删除“认为雷电统计对全世界是相同的。”一句。此话不严格,因为不同地区、不同国家的
雷电流幅值的分布概率有较大的差异。
● 增加“注:需注意地闪密度监测灵敏度应和雷电流幅值的监测灵敏度一致,否则会带来
误差。”。
---7.6.9.3表示首次负极性下行雷击的概率分布
● 删除了“也可以采用某些国家使用的一些已有的经验公式。”一行。不适用故删除。
● 增加“注:根据我国的实际测量数据,我国大部分地区防雷计算中的雷电流幅值的分布采
用lgP(If)=-If/88,陕南以外的西北地区、内蒙古自治区的部分地区(这类地区的平均
年雷暴日数一般在20及以下)少雷地区的雷电流幅值减半,lgP(If)=-If/44”。因为不
同地区、不同国家的雷电流幅值的分布概率有较大的差异,而IEC 60071-4“7.6.9.3仅介
绍了IEEE提出的一个关于电流幅值的分布的简化公式,不完全适用于我国,故增加注释
标明我国的实际以提高可操作性。
---10.1.3确定性法中用“最大雷电流”代替“最小雷电流”。IEC 60071-4:2004编辑性错误,故进
行了修改;
---在10.2.2需要的数据 中增加“---塔头空气间隙的放电特性;”,计算需要。
---在12.3.1.4表15避雷器的特性中用持续运行电压Uc的数据“324kV”代替“350kV”,用操
作冲击残压U(2kA)的数据“907kV”代替操作冲击残压U(1kA)的数据“864kV”。以适应
我国的实际需要,即符合GB 11032的相关规定。
---附录A
● A.3行波法:常电感的单相无损线中用公式“V(x,t)+ZCI(x,t)=2×ZCF1(x-υt)”代替
“V(t)+ZCI(t)=2×ZCF1(x-υt)”。
● A.4与频率相关的单导线线路模型中用公式“V1(t)-F-1(ZC)×I1(t)=F-1(e-γl)×(V2
(t)+F-1(ZC)×I2(t))”代替“V1(t)-F-1(ZC)×I1(t)=F-1(e-γl)×(V1(t)+F-1(ZC)×
I2(t))”。
● A.5.1模型参数中用公式“-dV
(p,x)
dx =Z
(p)I(p,x);-dI
(p,x)
dx =Y
(p)V(p,x)”代替
“-dV
(p,x)
dx =Z
(p)I(p);-dI
(p,x)
dx =Y
(p)V(p)”。
IEC 60071-4:2004编辑性错误,故进行了修改。
---本部分与IEC 60071-4:2004的上述主要差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂
直单线(|)进行了标示。
本部分中的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F为资料性附录。
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会(SAC/TC163)归口。
本部分负责起草单位:国网电力科学研究院、西安高压电器研究院有限责任公司。
本部分参加起草单位:河南平高电气股份有限公司、山东电力研究院、湖南省电力试研院、南方电网
技术研究中心、广东省电力设计研究院、江西省电力科学研究院、库柏耐吉(宁波)电气有限公司。
本部分主要起草人:谷定燮、田恩文、周沛洪、王建生、王维洲、严玉林、何慧雯、张小勇。
本部分参加起草人:崔东、陈勇、王亭、曹祥麟、郭志红、李文艺、蒋正龙、蔡汉生、童军心、蒋斌。
绝缘配合
第4部分:电网绝缘配合及其
模拟的计算导则
1 范围
GB/T 311的本部分规定了进行绝缘配合数字化计算的导则,并提出了普遍认可的建议:
---电力系统的数字模型;
---实施适用于数值计算的确定性法和统计法。
本部分适用于给出进行绝缘配合的计算方法、建模和示例方面的资料,以便采用GB/T 311.2-
2002中提出的方法,并按照GB 311.1-1997选取设备或装置的绝缘水平。
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。
GB 311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合(neq IEC 6007......
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