避雷器技术规范.doc
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中华人民共和国电力行业标准
进口交流无间隙金属氧化物
避雷器技术规范
DL/T613—1997
Specificationandtechnicalrequirement
forimportACgaplessmetaloxidesurgearresters
中华人民共和国电力工业部1997-05-19批准1997-10-01实施
前言
本规范是根据1991年电力部避雷器标准化技术委员会年会上提出的任务制订的（后补列为95DB087—95计划）。
本规范是根据我国电力系统运行条件，按国际标准IEC99—4《交流无间隙金属氧化物避雷器》和有关国家标准制订的。
由于国家标准GB11032—89《交流无间隙金属氧化物避雷器》与IEC99—4标准对中性点非直接接地系统中避雷器的规定有所不同，增加了制订本规范的难度。
在本规范的制订中尽量总结我国进口与国产交流无间隙金属氧化物避雷器的使用与生产经验，体现其先进性与实用性，为引进产品提供了较全面的技术要求。
本规范由电力工业部避雷器标准化技术委员会提出并负责起草。
主要起草人：
舒廉甫、梁毓锦、李启盛、陈慈萱、刘先进。
1范围
本规范规定了进口交流无间隙金属氧化物避雷器的技术要求，并按本规范规定的试验项目、试验方法和技术要求的标准进行设备验收。
本规范适用于3kV～500kV交流电网进口无间隙金属氧化物避雷器的技术谈判，并给出应遵循的基本要求，以及一般情况下的推荐值，个别地区的特殊使用条件应由订货单位向外商及制造部门提出，本规范不作规定。
2引用标准
下列标准包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。
本规范出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB156—93标准电压
GB311.1—83高压输变电设备的绝缘配合
GB2900.12—89电工名词术语避雷器
GB/T5582—93高压电力设备外绝缘污秽等级
GB11032—89交流无间隙金属氧化物避雷器
IEC71（93）绝缘配合
IEC99—4（91）交流无间隙金属氧化物避雷器
3名词术语、符号定义
名词术语、符号定义与所引用的标准一致。
4使用条件
4.1系统最高工作电压
与电力系统标称电压相适应的系统最高工作电压见表1。
表1系统最高工作电压
系统标称电压Un
kV
3
6
10
35
66
110
220
330
500
系统最高工作电压Um
kV
3.6
7.2
12
40.5
72.5
126
252
363
550
4.2系统额定频率
50Hz。
4.3海拔高度
不超过1000m。
4.4环境温度
最高温度不高于40℃；
最低温度不低于-40℃；
最大日温差不大于25℃。
4.5最高相对湿度
25℃下为90%。
4.6最大风速
不大于35m/s。
4.7覆冰厚度
10mm和20mm。
4.8日照能量
在风速0.5m/s下为0.11W/cm2。
避雷器运行在该日照下，瓷套表面的温度一般不超过60℃。
4.9污秽等级
根据避雷器安装地区的污秽情况选用避雷器外绝缘污秽等级。
发电厂、变电所电力设备污秽等级分为4级，见表2。
表2发电厂、变电所电力设备污秽分级标准
污秽等级
1
2
3
4
爬电比距
cm/kV
1.6
2.0
2.5
3.1
注：
1污秽分极标准引自GB5582
2该表针对悬式绝缘子和支柱绝缘子
3瓷绝缘表面绝缘特性深受其直径及形状影响
4套管暂无污秽分级，选择时应加大表中爬电比距
4.10耐地震能力
地震烈度9度地区：
地面水平加速度0.4g；
地面垂直加速度0.2g。
地震烈度8度地区：
地面水平加速度0.25g；
地面垂直加速度0.125g。
地震烈度7度地区：
地面水平加速度0.2g；
地面垂直加速度0.1g。
地震波为正弦波，持续时间三个周波（安全系数1.67）。
超出上述使用条件，订货单位应向外商明确提出相应的要求。
5技术要求
5.1避雷器额定电压
5.1.1按IEC标准规定，避雷器在注入标准规定的能量后，必须能耐受相当于额定电压数值的暂时过电压至少10s。
5.1.2避雷器额定电压选择。
避雷器额定电压可按（下）式选择
Ur≥kUt
（1）
式中：
Ur——避雷器额定电压，kV；
k——切除短路故障时间系数，10s及以内切除故障k=1.0，10s以上切除故障k=1.3；
Ut——暂时过电压，kV。
在选择避雷器额定电压时，仅考虑单相接地、甩负荷和长线电容效应引起的暂时过电压，可按表3选取。
表3暂时过电压值
接地方式
非直接接地
直接接地
系统标称电压
kV
3～10
35～66
110～220
330～500
母线
线路
暂时过电压
kV
1.1Um
Um
注：
Um为系统最高工作电压，kV
保护发电机避雷器额定电压按1.25倍发电机额定电压选择。
5.1.3避雷器额定电压推荐值见表4。
保护发电机避雷器额定电压推荐值见表5。
5.1.4变压器中性点避雷器额定电压选择。
变压器中性点避雷器的雷电保护因数（见5.4.2条）不得小于1.25，宜尽量选择额定电压值较高的避雷器。
一般用于直接接地系统时，不低于系统最高工作相电压。
非直接接地系统可按10s以上切除故障的线端避雷器额定电压选取。
5.1.5变压器中性点避雷器额定电压推荐值见表6。
表4避雷器额定电压推荐值
接地方式
非直接接地
直接接地
10s及以内切除故障
10s以上切除故障
系统标称电压
kV
3
6
10
35
66
3
6
10
35
66
110
220
330
500
母线
线路
母线
线路
避雷器额定电压
kV
4.0
8.0
13
42
72
5
10
17
54
96
（96）
102
108
（192）
204
216
（276）
288
300
（288）
300
312
（396）
420
444
（420）
444
468
注：
圆括号内数据适用于输电线路较短，暂时过电压较低的电网
表5保护发电机避雷器额定电压推荐值
发电机额定电压
kV
3.15
6.3
10.5
13.8
15.75
18
20
22
24
26
避雷器额定电压
kV
4.0
8.0
13.2
17.5
20.0
22.5
25.0
27.5
30.0
32.5
表6变压器中性点避雷器额定电压推荐值
中性点绝缘水平
全绝缘
分级绝缘
系统标称电压
kV
3
6
10
35
66
110
220
330
500
避雷器额定电压
kV
5
10
17
54
96
84
150
84
102
5.2避雷器最大持续运行电压
对同一系列避雷器最大持续运行电压Uc应与避雷器额定电压Ur近似成正比选用，一般情况下Uc≥0.8Ur且不得低于以下规定值：
直接接地系统
非直接接地系统10s及以内切除故障时
10s以上切除故障时
Uc≥Um（35kV～66kV）
Uc≥1.1Um（3kV～10kV）
保护发电机避雷器持续运行电压不得小于发电机额定电压值。
5.3避雷器分类
按标称放电电流分为20、10、5、2.5、1.5kA五类，见表7。
表7避雷器分类
标称放电电流
kA
20
10
5
2.5
1.5
避雷器额定电压Ur
kV
360≤Ur≤468
3≤Ur≤360
Ur≤96
Ur≤36
Ur≤150
适用系统标称电压
kV
500
电站
3～330
电站
3～66
3～26
保护电机
3～500
保护变压器中性点
配电网
保护电容器
长持续时
间冲击电
流耐受
长线释放
见表11
—
冲击电流
—
见表12
大冲击电流4/10μs
kA
100
100
65
25
5.4保护水平
5.4.1雷电冲击保护水平
标称放电电流（8/20μs）下的残压值为避雷器的雷电冲击保护水平。
陡波标称放电电流（1/5μs）下的残压值与标称放电电流下的残压值之比不得大于1.15。
5.4.2雷电保护因数
电气设备全波冲击绝缘水平与雷电冲击保护水平之比值为避雷器的雷电保护因数，该因数不得小于1.4。
5.4.3操作冲击保护水平
操作冲击电流（30/60μs）下的残压值为避雷器的操作冲击保护水平，其操作电流值见表8。
表8操作冲击电流值
标称放电电流
kA
20
10
10
操作冲击电流
A
2000
1000
500
注：
保护电容器的避雷器标称放电电流5kA的操作冲击电流值为1000A
5.4.4操作保护因数
电气设备操作冲击绝缘水平与操作冲击保护水平之比值为避雷器的操作保护因数，该因数不得小于1.15。
5.5避雷器吸收操作过电压能量的估算
避雷器吸收操作过电压的能量可按（下）式估算
（2）
式中：
W——避雷器吸收能量，kJ；
Ures——避雷器操作冲击电流下的残压，kV；
UL——预期过电压，kV；
Z——线路冲击自波阻抗，Ω；
T——电流持续时间，ms，T=2l/v；
l——线路长度，km；
v——波速300km/ms。
也可按比能量W′选择避雷器的长线释放等级，W′可按（下）式计算
（3）
式中：
W′——避雷器每千伏额定电压吸收的能量，kJ/kV。
5.6避雷器绝缘水平（无电阻片）
5.6.1爬电比距。
避雷器爬电比距λ可按（下）式确定
λ=L/Um（4）
式中：
L——瓷套爬电距离，cm。
λ应符合表2的规定。
5.6.2工频耐压（1min）见表9。
5.6.3操作耐压（250/2500μs）见表9。
5.6.4雷电耐压（1.2/50μs）见表9。
表9避雷器（无电阻片）耐压值
标称电压（有效值）
kV
3
6
10
35
66
110
220
330
500
工频耐压（有效值）
kV
25/18
30/23
42/30
95/80
—/140
—/160
200/185
—/395
—/510
—/680
—/740
操作耐压（峰值）
kV
—
—
—
—
—
—
—
950
1175
1240
雷电耐压（峰值）
kV
40
60
75
185
325
350
450
950
1175
1550
1675
注：
工频耐压分子为干试电压值，分母为湿试电压值
5.7压力释放等级
在大气中使用带有压力释放装置的避雷器，应按避雷器安装点可能的最大短路电流有效值进行选择，不同的标称放电电流具有不同的压力释放等级，见表10。
最大电流持续时间不应小于0.2s。
5.8脱离器
当避雷器发生故障时，脱离器用来将避雷器与系统隔离，以防系统发生永久性故障，并给出故障避雷器的明显指示。
当脱离器无明显、有效、永久的隔离功能时，应能承受1.2倍带脱离器的最高额定值避雷器的额定电压，持续时间1min，电流有效值不超过1mA。
脱离器在规定的动作负载试验中不应动作。
表10避雷器压力释放等级
标称放电电流
kA
20
10
5
最大电流
kA
63
50
40
20
63
50
40
20
10
16
5
最小电流
kA
0.8
6试验
6.1型式试验
6.1.1绝缘电阻试验
由制造厂提供避雷器绝缘电阻的试验数值及测量用兆欧表的电压等级。
6.1.2最大工作电压持续电流试验
应测量每节与整只避雷器在合同规定的最大持续运行电压和系统持续运行电压下的阻性电流峰值与全电流值。
前者用于检验避雷器是否符合合同规定值，后者为现场试验提供对比参数。
6.1.3工频（直流）参考电压试验
工频（直流）参考电压应在避雷器比例单元和每节上测量，在工频参考电压下阻性电流峰值为1mA～5mA，在直流参考电压下电流为1mA，该电流应在环境温度为（20±15）℃下进行测量。
6.1.4残压试验
残压试验在3只完整的避雷器或避雷器比例单元上进行。
避雷器的额定电压高于3kV时，试品的额定电压至少应为3kV，但不应超过12kV。
放电的间隔时间应能使试品冷却到接近环境温度。
当在避雷器比例单元上进行试验时，整个避雷器的残压等于比例单元所测得的残压值乘上其额定电压与比例单元的额定电压之比值。
6.1.4.1雷电冲击电流残压试验
对每只试品避雷器施加3次雷电冲击电流［（8±1）/（20±2）μs］，其峰值分别近似为0.5、1.0和2.0倍的避雷器标称放电电流峰值，将所得的9个试验点的最大包络线绘成残压—电流曲线，从曲线上读出对应于标称放电电流下的残压值。
6.1.4.2陡波冲击电流残压试验
对每只试品避雷器施加峰值为其标称放电电流值的陡波冲击电流［（1±0.1）/5μs］1次（峰值误差为±5%），取3个电压峰值中的最大值为陡波冲击电流残压值。
6.1.4.3操作冲击电流残压试验
对每只试品避雷器施加1次操作冲击电流［（30±3）/（60±6）μs］，其峰值按表8确定。
避雷器在相应电流下的操作冲击残压取3个电压峰值中的最大值。
制造厂应提供表8中操作冲击电流的0.25倍下的残压值，供用户校核使用。
6.1.5长持续时间冲击电流耐受试验
长持续时间冲击电流耐受试验应在3只未进行任何试验的新的整只避雷器、避雷器比例单元或电阻片上进行。
电阻片可暴露在静止的（20±15）℃空气中。
如果避雷器的额定电压不低于3kV，则试品避雷器的额定电压至少应为3kV，但无需超过6kV。
如果避雷器的脱离器与避雷器设计成一体，这些试验应按运行条件带脱离器进行。
所有这些试验必须在分布参数冲击发生器上进行。
每个试品避雷器的长持续时间冲击电流耐受试验共进行18次放电，其中每3次为1组，共分6组。
每两次动作之间的时间间隔应为50s～60s，每组之间的时间间隔应能使试品避雷器冷却到接近环境温度，在试验过程中，均应录取第1次和第18次放电时试品避雷器的电压和电流示波图。
图1长线释放等级及比能量
在进行长持续时间冲击电流耐受试验后，当试品避雷器冷却到接近环境温度时，为了便于与试验前的测量值进行比较，应对试品避雷器重新进行残压试验。
残压值的变化不应超过5%。
试验完成后，应对试品避雷器进行检查，金属氧化物电阻片应无击穿、闪络、开裂或其它损坏痕迹。
对标称放电电流为20kA和10kA的避雷器，其长线释放试验参数见表11。
对不同长线释放等级的试验，避雷器吸收的比能量W′（二次长线释放能量之和）与避雷器操作冲击残压Ures和避雷器额定电压Ur之比值存在一定的关系，见图1。
对于5、2.5、1.5kA避雷器长持续时间冲击电流耐受试验，其电流峰值的视在持续时间为2000μs，其电流值见表12。
6.1.6动作负载试验
对避雷器施加规定次数的规定冲击电流，并同时施加规定的工频电压，以模拟运行条件的试验，在施加工频电压过程中，电压的变化不得大于1%。
动作负载试验在3只完整的避雷器或避雷器比例单元上进行。
试验时试品避雷器周围的静止空气温度为（20±15）℃，试验前试品避雷器在烘箱中预热，使试验开始时试品避雷器温度为（60±3）℃。
如果整只避雷器的额定电压不小于3kV，则试品避雷器的额定电压至少应为3kV，但无需超过12kV。
也可在避雷器比例单元上进行。
避雷器能否通过动作负载试验的重要参数是电阻片的功率损耗。
因此动作负载试验应该在没有老化的电阻片上，在提高的试验电压U*c和U*r下进行。
电阻片在该电压下与老化过的电阻片在正常Uc和Ur电压值下，具有相同的功率损耗。
提高的试验电压值应由加速老化试验确定。
表1110、20kA避雷器长持续时间冲击电流耐受试验参数
标称电流
kA
长线释放等级
线路冲击阻抗Z
Ω
峰值持续时间T
μs
充电电压U
kV
10
1
4.9Ur
2000
3.2Ur
10
2
2.4Ur
2000
3.2Ur
10
3
1.3Ur
2400
2.8Ur
20
4
0.8Ur
2800
2.6Ur
20
5
0.5Ur
3200
2.4Ur
注：
Ur是试品额定电压，kV为有效值
表125、2.5、1.5kA避雷器长持续时间冲击电流值
标称电流
kA
避雷器保护对象
电流峰值
A
持续峰值时间
μs
5
配电网
75
2000
5
电容器
注
2000
2.5
电机
200，400
2000
1.5
变压器中性点
200
2000
注：
根据电容器容量和保护接线方式确定方波电流值
加速老化试验在加热到（115±4）℃的3只试品避雷器上进行，施加电压Uct。
Uct值与被试避雷器的总高L（m）有关，可由（下）式确定
Uct=Uc（1+0.05L）（5）
也可按试验或计算所得避雷器电阻片上的电压分布不均匀系数确定，在施加电压Uct后1h～2h内测量Uct下电阻片的功率损耗P1ct，并在相同的条件下测量老化1000（0+100）h后电阻片的功率损耗P2ct，在这个过程中试品加压不得间断，令Kct=P2ct/P1ct；选取3个功率损耗比值中的最大值。
若Kct＞1时，为补偿由于老化而引起的功率损耗的增长，在进行动作负载试验时将Uc和Ur提高到U*c和U*r；若Kct≤1时，Uc和Ur就不进行修正。
U*c和U*r值由以下方法试验中最大值确定。
在环境温度下，对3个新的电阻片分别测量在电压Uc和Ur下的功率损耗P1c和P1r，然后将电压增长到U*c和U*r，使在该电压下的功率损耗P2c和P2r符合下列关系
P2c/P1c=Kct，P2r/P1r=Kct
6.1.6.1雷电冲击动作负载试验
在进行雷电冲击动作负载试验前，在环境温度下测定3只试品避雷器在标称放电电流下的雷电冲击残压值，然后试品避雷器在1.2U*c电压作用下承受20次波形为8/20μs标称电流值的冲击放电试验，放电时间间隔为50s～60s。
冲击电流的极性应与工频半波的极性相同，并且冲击电流应在工频电压峰值前60°±15°电角度内施加。
在环境温度为（20±15）℃时，对每个试品避雷器施加（4±0.5）/（10±1）μs冲击电流两次，其值见表7规定，误差不超过10%，该冲击电流与上述规定试验具有相同的极性，在两次冲击之间，避雷器比例单元应冷却或预热到（60±3）℃。
在最后一次大电流冲击之后，应尽快（不超过100ms）在试品避雷器上施加修正过的额定电压（U*r）和修正过的持续运行电压（U*c），此电压保持时间分别为10s和30min。
图210kA1级放电等级和5、2.5、1.5kA避雷器的动作负载试验
In—标称放电电流
图310kA2、3级放电等级和20kA4、5级放电
等级避雷器的动作负载试验
In—标称放电电流
试验时，应监视电阻片的温度或电流的阻性分量或功率损耗，以判断是否热稳定。
完成上述试验后，当试品避雷器冷却到环境温度时，重新进行残压测量，其值与试验前残压值相比，变化应不大于5%。
雷电冲击动作负载试验程序见图2。
6.1.6.2操作冲击动作负载试验
在进行操作冲击动作负载试验之前，在环境温度下测量3只试品避雷器在标称放电电流下的雷电冲击残压值，然后试品避雷器在1.2U*c电压作用下承受20次波形为8/20μs的标称电流值的冲击放电试验，放电间隔为50s～60s，再承受2次由表7规定幅值的4/10μs大电流冲击试验，极性与电角度的规定同6.1.6.1条。
将进行过上述试验的试品避雷器预热到（60±3）℃，试品避雷器应承受表11规定的长持续时间冲击电流2次，放电时间间隔为50s～60s，并使长持续时间冲击电流与上述规定冲击电流具有相同极性。
在第二次长持续时间冲击电流试验后，避雷器比例单元必须在3倍峰值视在持续时间（即6T），脱离试验线路，然后在100ms之内立即接到工频电源上，对试品避雷器施加修正过的额定电压（U*r）和修正过的持续运行电压（U*c），电压持续时间分别为10s和30min。
试验时，应监视电阻片的温度或电流的阻性分量或功率损耗，以判断是否热稳定。
完成上述试验后，当试品避雷器冷却到接近环境温度时，重新进行残压测量，其值与试验前残压值相比变化应不得大于5%。
操作冲击动作负载试验程序见图3。
6.1.7工频电压耐受时间特性试验
工频电压耐受时间特性曲线包括从0.1s～20min的范围，对中性点非直接接地系统，时间应扩展至24h。
用比例单元作为试品，对试品避雷器施加不同的工频电压和持续时间，施加最高电压不得低于比例单元额定电压的1.2倍。
试品避雷器预热到（60±3）℃，在承受了大电流冲击或长持续时间冲击电流后，紧接着施加预定的工频电压和持续时间，然后降至持续运行电压U*c30min，试品避雷器应无损坏或发生热崩溃。
试验程序见图4和图5。
曲线至少由3个试验数据绘出，并在曲线上注明施加工频电压之前试品避雷器吸收的能量。
图410kA1级放电等级和5、2.5、1.5kA
避雷器的工频电压耐受时间特性试验程序
图510kA2、3级放电等
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