高压输变电设备的绝缘配合2008

GB 311.4—200× 目 次 II前言 11 概述 22 正常和特殊使用条件 23 术语和定义 94 符号和缩写 115 绝缘配合 236 标准耐受电压试验的要求 26附录A （规范性）保证规定的冲击耐受电压的空气间隙 26A.1 概述 26A.2 范围Ⅰ 27A.3 范围Ⅱ 前 言 本标准的全部技术内容为强制性的。 本标准修改采用IEC 60071-1：2006《绝缘配合--第1部分：定义，原则和规则》对GB311.1-1997进行修订。与GB311.1-1997的主要差异如下： —— 增加了有关术语； —— 海拔修正因数采纳IEC60071-1的公式； —— 给出了典型过电压波形和参数； —— 给出了绝缘配合流程及各相关电压的确定原则； —— 增加了Um为800kV和1100kV输变电设备的绝缘水平； —— 增加了附录A：保证规定的冲击电压的空气间隙。 本标准与IEC 60071-1：2006的主要差异如下： —— 按GB/T1.1-2000的规定，对标准的语言表述和格式做了修改； 删除了国际标准的前言，增加了本标准的前言。 本标准中的附录A规范性附录。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准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。 本标准由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会解释。 本标准主要起草单位： 绝缘配合--第1部分：定义，原则和规则 1　 概述 1.1　 范围 本标准适用于设备最高电压在1kV以上的三相交流系统，规定了这些系统中的高压输变电设备和设施的相对地绝缘、相间绝缘和纵绝缘的额定耐受电压的选择原则，并给出了标准耐受电压列表，应从该列表中选择额定耐受电压。 本标准建议选择的耐受电压应与设备的最高电压相关联。该关联仅是为了绝缘配合的目的。本标准中不包括对人员安全的要求。 尽管本标准的原则也适用输电线路的绝缘，但其耐受电压值可以与标准额定耐受电压不同。 在制定各设备标准时，应根据本标准的要求，规定适合于该类设备的额定耐受电压和试验程序。 注： 在GB311.2“使用导则”中详尽阐明了本标准中给出的绝缘配合的所有规则，特别是设备最高电压与标准额定耐受电压之间的关系。如果同一设备最高电压对应几组标准额定耐受电压时，给出了选取最佳一组标准额定耐受电压的导则。 1.1.1　 适用范围 本标准适用于设备最高电压在1kV以上三相交流电力系统中使用的下列户内和户外输变电设备。 a）变压器类：电力变压器、并联电抗器、消弧线圈和电磁式电压互感器； b）高压电器：断路器、隔离开关、负荷开关、接地短路器、熔断器、限流电抗器、电流互感器、封闭式开关设备、封闭式组合电器、组合电器等； c）组合式（箱式）变电站； d）电力电容器、耦合电容器（包括电容式电压互感器）、并联电容器、交流滤波电容器； e）高压电力电缆； f）变电站绝缘子、穿墙套管； g）避雷器绝缘外套。 1.1.2　 不适用范围 a）安装在严重污秽或带有对绝缘有害的气体、蒸汽、化学沉积物的场合下的设备； b）相对湿度较高且易出现凝露场合的户内设备。 1.2　 规范性引用标准 下列标准所包含的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。 GB 156 标准电压 GB/T 16927.1 高电压试验技术——第1部分：一般定义和试验要求 GB/T 16927.2 高电压试验技术——第2部分：测量系统 GB 11032 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB 7327 交流系统用碳化硅阀式避雷器 GB 2900.19 电工术语 高电压试验技术和绝缘配合 GB 311.2 高压输变电设备的绝缘配合使用导则 2　 正常和特殊使用条件 2.1　 正常环境条件 涉及到绝缘配合以及通常可以从表2和表3中选取耐受电压的正常环境条件如下： a)周围空气温度不超过40 ℃且24 h内测到的平均值不超过35 ℃。最低周围空气温度，对于“-10 ℃户外”为-10 ℃；对于“-25 ℃户外”为-25 ℃以及对于“-40 ℃”为-40 ℃。 b)海拔不超过1 000 m。 c)周围空气没有显著地被灰尘、烟雾、腐蚀性气体、蒸汽或盐雾污染。污秽不超过Ⅱ级污秽——GB/T311.2的表1中的中等。 d)通常会出现凝露和沉积。考虑了以露水、凝露、雾、雨、雪或积霜形式出现的沉积物。 注： 沉积物的绝缘特性见GB/T16927.1，其他特性见GB/T311.2。 2.2　 标准参考大气条件 标准化的耐受电压适用的标准参考大气条件为： a）温度： =20 ℃ b）压力： =101.3 kPa（1 013 mbar） c）绝对湿度： 。 2.3　 特殊环境条件 2.3.1 对周围环境空气温度高于40 (C处的设备，其外绝缘在干燥状态下的试验电压应取本标准的额定耐受电压值乘以温度校正因数Kt 式中，T——环境空气温度，(C。 2.3.2 对于海拔高于1000 m，但不超过4000 m处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘，海拔每升高100 m，绝缘强度约降低1%，在海拔不高于1000 m的地点试验时，其试验电压应按本标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数Ka 式中，H——设备安装地点的海拔高度， m。 指数m与电压类型有关： 工频、雷电和相间操作冲击电压 m=1； 纵绝缘操作冲击电压 m=0.9； 相对地操作冲击电压 m=0.75。 2.4 设备适用于电力系统中性点的接地方式，最高电压110 kV以下为非有效接地系统或有效（直接）接地系统，最高电压126kV及以上应为有效（直接）接地系统。 3　 术语和定义 为了便于本标准的使用，下列术语和定义适用。 绝缘配合 insulation co-ordination 考虑所采用的过电压保护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 后，决定设备上可能的作用电压，并根据设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素，从安全运行和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘强度。 [GB2900.19-1994，修改过] 注： 所谓设备的“绝缘强度”指的是分别按3.35和3.36中定义的额定绝缘水平或标准绝缘水平。 外绝缘 externa insulation 空气间隙及设备固体绝缘外露在大气中的表面，它承受作用电压并受大气和其它现场的外部条件，如污秽、湿度、虫害等的影响。 [GB2900.19-1994] 注： 外绝缘可以是气候防护的或者非气候防护的，分别 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 运行在掩体的内部或外部。 内绝缘 internal insulation 不受大气和其它外部条件影响的设备的固体、液体或气体绝缘的内部间隙。 [GB2900.19-1994] 自恢复绝缘 self-restoring insulation 在试验期间的破坏性放电后，经过短的时间，完全可恢复其绝缘特性的绝缘。 [GB2900.19-1994，修改过] 注： 此类绝缘一般是外绝缘，但不是必须的。 非自恢复绝缘 non selfrestoring insulation 在试验期间的破坏性放电之后，丧失或不能完全恢复其绝缘特性的绝缘。 [GB2900.19-1994] 注： 3.4和3.5的定义仅适用于绝缘试验期间由试验电压的作用而引起的放电。然而，在运行时产生的放电可能引起自恢复绝缘部分或完全丧失其原来的绝缘特性。 绝缘结构端子 insulation configuration terminal 可将电压施于绝缘上的任何两个端子间的任一端子。端子的种类有： a）相端子：运行时在其和中性点之间施加系统的相对中性点电压； b）中性点端子：相当于系统中性点或是接到系统的中性点的端子（变压器的中性点端子等）； c）接地端子：在运行中总是固定接地的端子（变压器的箱体，隔离开关的基座，杆塔的构架，接地板等）。 绝缘结构 insulation configuration 运行中由绝缘体和全部端子组成的绝缘的完整的几何结构。它包括影响介电特性的全部元件（绝缘件和导电件）。绝缘结构分以下几类： 3.7.1三相绝缘结构 three-phase insulation configuration 具有三个相端子、一个中性点端子和一个接地端子的结构。 3.7.2相对地（p-e）绝缘结构 phase-to-earth(p-e)insulation configuration 不计两个相端子的一个三相绝缘结构，且除特殊情况外，中性点端子是接地的。 3.7.3相间（p-p）绝缘结构 phase-to-phase(p-p)insulation configuration 不计一个相端子的一个三相绝缘结构。在特殊情况下，中性点端子和接地端子也忽略不计。 3.7.4纵（t-t）绝缘结构 longitudinal(t-t)insulation configuration 具有两个相端子和一个接地端子的绝缘结构。（两个）相端子属于三相系统中的同一相，其被暂时地分为两个独立的带电部分（例如，分闸的开关装置）。属于其它两相的四个端子不计或接地。在特殊情况下，认为两个相端子之一是接地的。 系统的标称电压 nominl voltag of a system 用于表示或识别系统的合适而近似的电压值。 [GB2900.19-1994] 系统的最高电压 Us highest voltage of a system 在正常运行条件下，系统中任一点在任一时刻所出现的相间运行电压（ r.m.s.）的最高值。 [GB2900.19-1994，修改过] 设备的最高电压 highest voltage for equipment Um 根据设备绝缘以及其与相关的设备标准关联的其它特性设计的相间电压的最高有效值。在正常运行条件下由相关的设备委员会规定，该电压可以连续施加到设备上。 [GB2900.19-1994，修改过] 中性点绝缘系统 isolated neutral system 除了用于保护或测量的目的而经高阻抗接地外，中性点无意与地连接的系统。 [GB2900.19-1994] 中性点固定接地系统 solidly earthed neutral system 中性点直接接地的系统。 [GB2900.19-1994] （中性点）阻抗接地系统 impedance earthed(neutral)system 为限制接地故障电流，中性点通过阻抗接地的系统。 [GB2900.19-1994] （中性点）谐振接地系统 resonan earthed(neutral)system 一个或多个中性点通过能够近似补偿单相接地故障电流的容性分量的电抗器接地的系统。 [GB2900.19-1994］ 注： 谐振接地系统中流过故障点的残余电流被限制到空气中弧光故障通常能够自熄的程度。 接地故障因数 earth faul factor K 在一给定系统结构的三相系统的给定点上，在对系统任一点的一相或多相均有影响的故障期间，健全相的相对地最高工频电压有效值与无故障时该点相对地工频电压有效值之比。 [GB2900.19-1994] 过电压 overvoltage 任何电压： -- 一相导体和地之间或者纵绝缘的电压峰值超过系统最高电压除以 ； [GB2900.19-1994，修改过]，或者 -- 相导体之间的电压峰值超过系统最高电压的幅值。 [GB2900.19-1994，修改过] 注： 除非另有明确说明，例如对于避雷器，过电压值用p.u.（等于 ）表示。 电压和过电压分类 classificatio of voltae and overoltage 按其波形和持续时间，电压和过电压可分为下列几种： 注： 表1中也给出了关于下述六个第一电压和过电压更详细的情况。 3.17.1 持续（工频）电压 continuous(power frequency)voltage 有着恒定r.m.s.值、持续地加在某一绝缘结构的任一对端子上的工频电压。 3.17.2 暂时过电压 temporary overvoltage 较长持续时间的工频过电压。 [GB2900.19-1994，修改过］ 注： 过电压可能是无阻尼的或弱阻尼的。在某些情况下，其频率可能比工频低数倍或高数倍。 3.17.3 瞬时过电压 transient overvoltage 几毫秒或更少的短持续时间的过电压，通常是高阻尼振荡的或非振荡的。 [GB2900.19-1994］ 注： 瞬态过电压可能直接跟在暂时过电压后出现，在这种情况下，认为这两种过电压是两个独立的过程。 瞬时过电压分为： 3.17.3.1 缓波前过电压 slow-front ovevoltage SFO 一种瞬态过电压，通常为单向的，到达峰值的时间为20 μs＜ ≤5 000 μs，而波尾持续时间 ≤20 ms。 3.17.3.2 快波前过电压 fast-front overvoltage FFO 一种瞬态过电压，通常为单向的，到达峰值时间为0.1 μs＜ ≤20 μs，波尾持续时间 ＜300 μs。 3.17.3.3 陡波前过电压 very-fast-front overvoltage VFFO 一种瞬态过电压，通常为单向的，到达峰值的时间 ≤0.1 μs，有或者没有叠加的振荡，其振荡频率在30 kHz＜ ＜100 MHz之间。 3.17.4 联合过电压 combined voltage 由同时施加于相间（或纵）绝缘的两个相端子的每一个和地之间的两个电压分量组成。它被归于具有较高峰值分量（暂时、缓波前、快波前和陡波前）的一类。 用于试验的标准电压波形 standard voltage shapes for test 下列电压波形是标准化的： 注： 关于下述三个第一标准电压更详细的情况在GB/T16927.1以及表1中给出。 3.18.1 标准短时工频电压 standard short-duration power-frequency voltage 具有频率在48 Hz到62 Hz之间，持续时间为60s的正弦电压。 3.18.2 标准操作冲击电压 standard switching impulse 具有峰值时间为250 μs和半峰值时间为2 500 μs的冲击电压。 3.18.3 标准雷电冲击电压 standard lightning impulse 具有波前时间为1.2 μs和半峰值时间为50 μs的冲击电压。 3.18.4 标准联合操作冲击电压 standard combined switching impulse 对于相间绝缘，有着相等峰值和相反极性的两个分量的联合冲击电压。 正极性分量是标准操作冲击电压，而负极性分量是峰值时间和半峰值时间不应小于正极性冲击电压的对应值的操作冲击电压。两个冲击应在同一瞬间到达峰值。因而联合电压的峰值是这些分量峰值之和。 3.18.5 标准联合电压 standard combined voltage 对纵绝缘，联合电压是一个端子上为标准冲击电压，另一个端子上为工频电压。冲击分量施加于反极性工频电压的峰值。 典型过电压repesentative overvoltage Urp 假设在绝缘上产生与在运行时由于各种原因产生的某一给定种类的过电压相同介电效应的过电压。 它们由这种类别的标准波形的电压组成并可以用表示运行条件特性的一个数值或一组数值或某一频率分布值来定义。 注： 此定义也适用于表示运行电压对绝缘影响的连续工频电压。 过电压限制装置 overvoltage limiting device 用来限制过电压的峰值或持续时间或两者都限制的装置。它们可以分为防护装置（如预接入电阻器）或保护装置（如避雷器）。 雷电（或操作）冲击保护水平 Upl[或Ups] lightning(or switching)impulse protective level 在规定条件下，保护装置的端子上承受雷电（或操作）冲击的最大允许电压峰值。 [GB2900.19-94] 性能指标 peformance criterion 选择绝缘的基准，以使得作用于设备上的各类电压所引起损伤设备的绝缘或影响连续运行的概率降低到经济上和运行上可接受的水平。通常用术语——绝缘结构可接受的故障率（每年故障数，两次故障之间年数，故障风险率等）来表示这个指标。 耐受电压 withstand voltage 在规定的条件下进行耐压试验时施加的试验电压值，在耐压试验期间规定击穿放电次数是允许的。规定的耐受电压为： a）惯用的设定耐受电压，当允许的破坏性放电的次数为零时。认为其相对应的耐受概率 ＝100％。 b）统计耐受电压，当允许的破坏性放电次数与规定的耐受概率有关时。本标准中规定的概率 ＝90％。 注： 在本标准中，对非自恢复绝缘规定用惯用的设定耐受电压；而对自恢复绝缘规定用统计耐受电压。 配合耐受电压 co-ordination withstand voltage Ucw 在实际运行条件下，对每类电压，绝缘结构的耐受电压值满足性能指标。 配合因数 co-ordination factor Kc 为了得到配合耐受电压值，必须与典型过电压值相乘的因数。 标准参考大气条件 standard reference atmospheric conditions 标准耐受电压适用的大气条件（见5.9）。 要求的耐受电压 required withstand voltage Urw 在标准耐受试验中，绝缘必须耐受的试验电压以保证绝缘满足实际运行条件下和整个运行期间内承受一给定种类过电压时的性能指标。要求的耐受电压具有配合耐受电压的波形，并规定参照所选择的全部标准耐受试验的条件来检验它。 大气校正因数 atmospheric correction factor Kt 用于配合耐受电压的因数，用来考虑运行时平均大气条件和标准参考大气条件之间的差别。 对于所有的海拔，此因数仅适用于外绝缘。 注 1：考虑了试验期间实际的大气条件和标准参考大气条件之间的差异，系数Kt允许对试验电压进行修正。对于系数Kt，考虑的大气条件有大气压力、温度和湿度。 注 2：为了绝缘配合的目的，通常仅需要考虑空气压力修正。 海拔修正系数 altitude correction factor Ka 用于配合耐受电压的的因数，用来考虑运行时海拔相应的平均压力和标准参考压力之间绝缘强度的差异。 注： 海拔修正系数Ka是大气修正系数Kt的一部分。 安全因数 safety factor Ks 用于配合耐受电压的总的因数，应用大气校正因数后（如果需要）得到要求的耐受电压，用来考虑使用寿命期间的运行条件和标准耐受点试验时的条件之间绝缘强度的所有其它差异。 设备和绝缘结构的实际耐受电压 bactual withstand voltage of an equipment or insulation configuration Uaw 标准耐受电压试验中能够施加到设备和绝缘结构上的试验电压最高可能的值。 试验转换系数 test conversion fctorKtc 对于给定的设备和绝缘结构，在选择的耐受电压试验的标准耐受波形是不同类别的过电压的波形时，用于给定过电压类别要求的耐受电压的系数。 注： 对一给定的设备和绝缘结构：标准电压波形（a）到标准电压波形（b）的转换系数必须高于或等于标准电压波形（a）的实际耐受电压和标准电压波形（b）的实际耐受电压的比值。 额定耐受电压 rated withstand voltage 标准耐受电压试验中施加的试验电压值，证明绝缘满足一个或多个要求的耐受电压。是设备绝缘的额定值。 标准额定耐受电压 standard rated withstand voltage Uw 本标准规定了额定耐受电压的标准值（见5.6和5.7）。 额定绝缘水平 rated insulation level 表示绝缘介电强度的一组标准耐受电压。 标准绝缘水平 standard insulation level 本标准中规定的与Um有关的一组标准额定耐受电压（见表2和表3）。 标准耐受电压试验 standard withstand voltage test 在规定条件下，为了验证绝缘满足标准额定耐受电压所进行的绝缘试验。 注 1：本标准包括： -- 短时工频电压试验； -- 操作冲击试验； -- 雷电冲击试验； -- 联合操作冲击试验； -- 联合电压试验。 注 2：在GB16927.1中给出有关标准耐受电压试验更详细的资料（试验电压波形亦可见表1）。 注 3：如有要求，陡波冲击标准耐受电压试验应由相关设备委员会规定。 4　 符号和缩写 4.1　 概述 本清单仅包含了对于绝缘配合有用的、最频繁使用的符号和缩写。 4.2　 下标 p-e 与相对地有关的 t-t 与纵绝缘有关的 max 最大的（IEC 60633） p-p 与相间有关的 4.3　 字母符号 频率 接地故障系数 大气修正系数 海拔修正系数 配合系数 安全系数 试验转换系数 耐受概率 波前时间 降低电压的半值时间 峰值时间 总的过电压持续时间 设备和绝缘结构的实际耐受电压 配合耐受电压 设备的最高电压 系统的标称电压 避雷器的雷电冲击保护水平 避雷器的操作冲击保护水平 典型过电压 要求的耐受电压 系统的最高电压 标准额定耐受电压 4.4　 缩写 FFO 快波前过电压 ACWV 设备或绝缘结构的标准额定短时工频耐受电压 LIPL 避雷器的雷电冲击保护水平 SIPL 避雷器的操作冲击保护水平 LIWV 设备或绝缘结构的标准额定雷电冲击耐受电压 SFO 缓波前过电压 SIWV 设备或绝缘结构的标准额定操作冲击耐受电压 TOV 暂态过电压 VFFO 陡波前过电压 5　 绝缘配合 5.1　 绝缘配合方法 绝缘配合方法有确定性法（惯用法）、统计法及简化统计法。 由于在试验时设备绝缘需要施加的冲击电压次数较多，电压幅值会超过额定耐受电压值，并需对系统的过电压进行广泛深入的研究，故绝缘配合统计法在实际应用上受到某些限制，但用于各种因素影响的敏感度分析是很有效的。 当降低绝缘水平具有显著经济效益，特别是当操作过电压成为控制因素时，统计法才特别有价值。因此，在本标准中统计法仅用于范围II的设备的操作过电压下的绝缘配合。 在所有电压范围内，当设备绝缘主要是非自恢复型时，为检验耐受强度是否得到保证，一般只能加有限次数的冲击（如在给定条件下加3次），因此，尚不能考虑将绝缘故障率作为定量的设计指标，统计法至今仅用于自恢复型绝缘。 5.1.1　 绝缘配合方法的选择 5.1.1.1　 统计法 设备绝缘故障具有统计特性，统计法旨在对绝缘故障率定量并将其作为绝缘设计中的一个性能指标。 当对某种过电压计算绝缘故障率时，需要给出此过电压及设备的绝缘特性两者各自的分布规律。 5.1.1.2　 简化统计法 在简化统计法中，对概率曲线的形状作了若干假定（如已知标准偏差的正态分布），从而可用与一给定概率相对应的点来代表一条曲线。在过电压概率曲线中称该点的纵坐标为“统计过电压”，其概率不大于2%，而在耐受电压曲线中则称该点的纵坐标为“统计冲击耐受电压”，设备的冲击耐受电压的参考概率取为90%。 绝缘配合的简化统计法是对某类过电压在统计冲击耐受电压和统计过电压之间选取一个统计配合系数，使所确定的绝缘故障率从系统的运行可靠性和费用两方面来看是可以接受的。 额定操作和雷电冲击耐受电压宜从本标准5.8条的标准值中选取。 5.1.1.3　 确定性法（惯用法） 绝缘配合的确定性法（惯用法）的原则是在惯用过电压（即可接受的接近于设备安装点的预期最大过电压）与耐受电压之间，按设备制造和电力系统的运行经验选取适宜的配合系数，相应的耐受电压宜从5.7和5.8的标准值中选取。 5.1.2　 持续工频电压和暂时过电压下的绝缘配合 对范围I的设备所规定的短时工频耐受电压，一般均能满足在正常运行电压和暂时过电压下的要求。 为检验设备老化对内绝缘性能、污秽对外绝缘性能的影响所进行的长时间工频试验，应在有关设备标准中规定，下面仅给出应遵循的一般规则。 a）对正常运行条件，绝缘应能长期耐受设备最高电压。 b）设备在预期的寿命期内不致因局部放电而使绝缘显著劣化以及在最苛刻的工况下，绝缘不会失去热稳定性。为尽可能符合实际，应用工频电压试验检验，试验时所加电压可高于 ，而持续时间由系统工况决定。同时应使所有元件上的作用电压与运行时的值成比例。 c）在有关设备标准中可规定设备耐受工频电压升高的允许时间，并确定有关的试验程序、试验电压及试验条件。 5.1.3　 操作和雷电过电压的绝缘配合 在所有情况下，进行绝缘配合时应考虑，设备安装点的预期过电压值、系统与设备的电气特性、类似的系统的运行经验以及所有保护装置的限压效果。 设备的相对地绝缘的额定耐受电压是确定设备的相间绝缘和纵绝缘额定耐受电压的基础。 5.1.3.1　 雷电过电压的绝缘配合 a)相对地绝缘 对受避雷器保护的设备，其额定雷电冲击耐受电压由避雷器的雷电冲击保护水平乘以配合因数KO计算选定。 b)相间绝缘 在所有电压范围内，相间绝缘的额定雷电冲击耐受电压均取相应的相对地绝缘耐受电压值。 c)开关设备的纵绝缘 —— 范围I的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压一般等于相对地绝缘的耐压值，但隔离断口的耐受电压可高于相应的相对地的数值，宜在开关设备标准中规定。 —— 范围II的设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压由两个分量组成，一为相对地的额定雷电冲击耐受电压；另一为反极性的工频电压，其幅值为（0.7(1.0） 。 5.1.3.2　 操作过电压下的绝缘配合 a)相对地绝缘 —— 范围I的设备 根据设备上的统计操作过电压水平或避雷器的操作冲击保护水平和设备的绝缘特性，并取一定的配合因素KC计算、选取额定短时工频耐受电压。 —— 范围II的设备 根据设备上的统计操作过电压水平或避雷器的操作冲击保护水平和设备的绝缘特性，并取一定的配合因素KC计算、选取设备额定操作冲击耐受电压。 b) 相间绝缘 —— 范围I的设备 其相间绝缘的额定短时工频耐受电压取相应的相对地绝缘的耐受电压值。应保证两类绝缘均满足要求。 —— 范围II的设备 其相间绝缘的额定操作冲击耐受电压等于相应的相对地绝缘的耐受电压值乘以系数Kpe，通常Kpe(1.5。 c)开关设备的纵绝缘 —— 范围I的设备 其纵绝缘的额定短时工频耐受电压一般取相应的相对地绝缘的耐受电压值。但隔离断口的耐受电压可高于相应的相对地的数值，宜在开关设备标准中规定。 —— 范围II的设备 其纵绝缘的额定操作冲击耐受电压（表3栏7）由两个分量组成，其一为相对地的额定操作冲击耐受电压，另一为反极性的工频电压，其幅值为 。 配合因数KC 选取KC时应考虑到下列因素：绝缘类型及其特性；性能指标；过电压幅值及分布特性；大气条件；设备生产、装配中的分散性及安装质量；绝缘在预期寿命期间的老化，试验条件及其它未知因素。 对雷电冲击：根据我国情况，一般取KC(1.4； 对操作冲击：一般取KC(1.15。 5.2　 绝缘配合程序的一般概况 绝缘配合程序由选择设备的最高电压以及与之相应的、表征应用需要的设备绝缘特性的一组标准耐受电压组成。图1中画出了程序的框图，5.3到5.6描述了其步骤。选择一组Uw的最佳化可能需要重新考虑某些输入数据及重复此程序的某些部分。 应从5.7和5.8给出的标准额定耐受电压列表中选择额定耐受电压。所选择的这组标准电压构成额定绝缘水平。按照5.10，如果标准额定耐受电压也与相同的 有关，则此组电压构成标准绝缘水平。 注： 括号中的是相应条款号。 要求输入的参量； 实际步骤； 获得的结果。 图1　 确定额定或标准绝缘水平的流程图 5.3　 典型电压和过电压（ ）的确定 应当用包括过电压防护和限制装置的选择和配置在内的系统分析法，按幅值、波形和持续时间来确定作用于绝缘上的电压和过电压。 对于每一类型的过电压，这种分析方法应在考虑了相应于系统中电压和过电压波形不同性能以及表1中给出的标准耐受电压试验施加的标准电压波形的绝缘特性后再确定其典型电压和过电压。 表1　 过电压的类型和波形，标准电压波形以及标准耐受电压试验 类别 低频电压 瞬态电压 连续 暂时 缓波前 快波前 陡波前 电压波形 电压波形范围 f=50Hz或60Hz Tt≥3600s 10Hz＜f＜500Hz 0.02s≤Tt≤3600s 20μs＜Tp≤5000μs T2≤20ms 0.1μs＜T1≤ 20μs T2≤300μs Tf≤100ns 0.3MHz＜f1＜100MHz 30kHz＜f2＜300kHz 标准电压波形 f=50Hz或60Hz Tt* 48Hz≤f≤62Hz Tt=60s Tp=250μs T2≤2500μs T1=1.2μs T2=50μs * 标准耐压试验 * 短时工频试验 操作冲击试验 雷电冲击试验 * * 由有关设备委员会规定。 典型电压和过电压可以用下述表示其特性： —— 设定最大值，或 —— 某一组峰值，或 —— 峰值的完整统计分布。 注： 在最后一种情况下．可能必须考虑过电压波形的附加特性。 当认为采用设定的最大值足够时，各种类型的典型过电压应是： —— 持续的工频电压：有效值等于系统最高电压，且持续时间与设备寿命相当的工频电压。 —— 暂时过电压：有效值等于暂时过电压的设定最大值除以 的标准短时工频电压。 —— 缓波前过电压：具有峰值等于缓波前过电压设定最大峰值的标准操作冲击电压。 —— 快波前过电压：具有峰值等于相对地快波前过电压设定最大峰值的标准雷电冲击电压。 注： 对于三相外壳的GIS和GIL，对于给定的 的绝缘水平选择其中最低的值，可能需要考虑相间过电压。 —— 陡波前过电压：这种类型过电压的特性由有关的设备委员会来规定。 —— 缓波前相间过电压：具有峰值等于缓波前相间过电压设定最大峰值的标准联合操作冲击电压。 —— 缓波前或快波前纵向过电压：由标准操作[或雷电]冲击电压和工频电压组成的一种联合电压，其每一分量的峰值分别等于相对应的设定最大峰值，而其冲击的峰值时刻与反极性工频峰值时刻相一致。 5.4　 配合耐受电压（ ）的确定 配合耐受电压的确定是由在运行条件下当遭受到典型过电压作用时确定满足性能指标的绝缘耐受电压的最低值。 绝缘的配合耐受电压具有相应类型的典型过电压的波形，其值由典型过电压值乘以配合系数得到。配合系数值取决于依据经验对典型过电压的估计精确性或依据统计方法估算的过电压和绝缘特性的分布。 配合耐受电压可用惯用设定耐受电压或统计电压来确定。这影响了确定程序和配合因数的值。 过电压过程的模拟与利用有关的绝缘特性同时估算的失效风险相结合，允许不经确定典型过电压的中间步骤而直接确定统计配合耐受电压。 5.5　 要求的耐受电压（ ）的确定 绝缘所要求的耐受电压的确定，由把配合耐受电压转换到适当的标准试验条件构成。用配合耐受电压乘以补偿绝缘在实际运行和标准耐受试验时的条件间的差别的系数来达到。 施加的系数应通过大气修正系数 来补偿大气条件以及通过安全系数 补偿下述影响。 安全系数 中包括的影响有： —— 设备总装中的差别； —— 产品质量的分散性； —— 安装的质量； —— 在预期寿命期间绝缘的老化； —— 其它未知影响。 然而，如果这些影响不能逐个地估算，应采用根据经验得出的总的安全系数（见GB/T311.2）。 大气修正系数 仅适用于外绝缘。施加的 应考虑标准参考大气条件和预期的运行条件之间的差别。 对于海拔修正，海拔修正系数 仅考虑了所适用的海拔相应的平均空气压力。无论海拔如何，都必须施加海拔修正系数 。 5.6　 额定绝缘水平的选择 额定绝缘水平的选择是指选取足以证明满足全部所要求的耐受电压最经济的一组绝缘的标准额定耐受电压（ ） 设备最高电压选为等于或高于设备所安装的系统的最高电压的下一个标准值 。 对于安装在与绝缘相关的正常环境条件中的设备， 至少应等于 。 对于安装在与绝缘相关的正常环境条件以外的设备，根据所涉及的特殊需要， 可以选择高于下一个等于或高于 的标准值 。 注： 作为例子，如果设备安装在海拔高于1 000 m的场合，为了补偿外绝缘耐受电压的降低，可能出现选择的 高于下一等于或高于 的标准值 。 试验的标准化以及证明满足 的有关试验电压的选择，由有关的设备委员会完成（如污秽试验、局部放电试验等）。 为了验证满足要求的暂时、缓波前及快波前耐受电压的耐受电压，对于相对地、相间和纵绝缘的耐受电压的波形可与要求耐受电压的波形相同，也可以不同，最终应根据绝缘的固有特性来选取。 额定耐受电压值应从5.7和5.8给出的标准额定耐受电压的系列中选取等于或高于下述情况的下一个标准值： —— 相同波形情况下所要求的耐压值； —— 在不同波形情况下所要求的耐受电压乘以有关的试验转换系数。 注： 允许采用单个标准额定耐受电压验证满足多个要求的耐受电压，于是给出减少额定耐受电压数量的可能性，即规定一个额定绝缘水平（例如，见5.10）。 对于用于正常环境条件的设备，额定绝缘水平应优先从与适用的设备最高电压相应的表2和表3中选取，以满足这些额定耐受电压。 验证满足陡波前所要求耐受电压的标准额定耐受电压的选择应由有关的设备委员会考虑。 对于避雷器，绝缘外管要求的耐受电压基于按照设备标准GB11032采用合适的安全系数后的保护水平 和 。因此，总的来说，耐受电压不应从5.7和5.8的清单中选取。 5.7　 标准额定短时工频耐受电压系列 下列为标准化了的以kV表示的工频电压有效值： 10，20，28，38，50，70，95，115，140，185，23O，275，325，36O，395，46O,510，570，630，680，710，740，790，830，880，960，975，1050，1100，1200。 5.8　 标准额定冲击耐受电压的清单 下列为标准化了的以kV表示的耐受电压峰值： 20，40，60，75，95，125，145，17O，200，25O，325，380，450，550，650，75O，85O，95O，1 05O，1 175，1 300，1 425，1 55O，1 675，1 800，1 950，2 100，2 25O，2 400，2 550，2700，2900，3100。 5.9　 设备最高电压的范围 设备最高电压分为两个范围： 范围Ⅰ：1 kV以上252 kV及以下（表2）。此范围包括输电和配电系统。因此，这种不同运行方式应在选择设备额定绝缘水平时予以考虑。 范围Ⅱ：252 kV以上（表3）。此范围主要为输电系统。 5.10　 标准绝缘水平的选择 为了加强标准化以及充分利用按标准设计的系统的运行经验，标准额定耐受电压与设备的最高电压之间的关联已标准化。 标准额定耐受电压与设备的最高电压相关联，对范围I按表2，范围Ⅱ按表3。这些标准额定耐受电压对于正常环境条件有效且已经修正到标准参考大气条件。 只有表中同一横栏中的一组绝缘水平才能构成标准绝缘水平。 此外，下面是相间绝缘和纵绝缘标准化的组合： —— 对于范围I内的相间绝缘，标准额定短时工频和雷电冲击相间耐受电压等于相应的相对地耐受电压（表2）。然而，在括号内的数值可能不足以证明满足所要求的耐受电压而可能需要附加相间耐受电压试验。 —— 对于范围Ⅱ内的相间绝缘，相间标准雷电冲击耐受电压等于相对地雷电冲击耐受电压。 —— 对于范围I内的纵绝缘，标准额定短时工频和雷电冲击耐受电压等于相应的相对地耐受电压（表2）。 —— 对于范围Π内的纵绝缘，联合耐受电压的标准操作冲击分量在表3中给出，而反极性工频分量的峰值为 。 —— 对于范围Π内的纵绝缘，联合耐受电压的标准雷电冲击分量等于相应的相对地耐受电压（表3），而反极性工频分量的峰值为(0.7(1.0)× 。 考虑到不同的性能指标或过电压类型，对大多数设备的最高电压可预计到不只一种优先选用的组合。 对此种优先选用的组合，仅两种标准额定耐受电压足以确定设备的额定绝缘水平： —— 对于范围I内的设备： a）标准额定雷电冲击耐受电压，和 b）标准额定短时工频耐受电压。 —— 对于范围Ⅱ内的设备： a）标准额定操作冲击耐受电压，和 b）标准额定雷电冲击耐受电压。 如果经过技术上和经济上的论证也可以采用其它组合。在每一种情况中应遵循5.1至5.9中的建议。因此，把最后得到的这组标准额定耐受电压称为额定绝缘水平。特殊的例子是： —— 外绝缘，对范围I内较高的 值，规定用标准额定操作冲击耐受电压代替标准额定短时工频耐受电压可能更经济。 —— 对范围Ⅱ内的内绝缘，高的暂时过电压可能要求标准额定短时工频耐受电压。 5.10.1　 设备的绝缘水平与所考虑的设备类型有关,并且无论用统计法或惯用法，这些绝缘水平都可选用。 5.10.2　 对同一设备最高电压，有的在表2和表3中给出两个及以上的绝缘水平。在选用设备的额定耐受电压及其组合时应考虑到电网结构及过电压水平、过电压保护装置的配置及其性能、设备类型及绝缘特性、可接受的绝缘故障率等。 5.10.3　 在某些情况下，可能需要不同于表2或表3中的额定耐受电压值，此时宜从本标准5.7和5.8的标准值中选取。 5.10.4　 各类输变电设备,可取与变压器相同的或高一些的绝缘水平,应在有关设备标准中规定.为便于制定有关设备标准。表4和表5分类给出设备的额定耐受电压值。 5.10.4.1　 各类设备的额定雷电冲击耐受电压列于表4。 对变压器类设备应进行雷电冲击截波耐受电压试验，其幅值可比额定雷电冲击耐受电压值高10%左右。截波刺激试验系统的构成应使记录的冲击截波的跌落时间尽可能短。截波过零系数不大于0.3；截断跌落时间一般不大于0.7(s。 5.10.4.2　 各类设备的短时工频耐受电压列于表5。 5.10.4.3　 分级绝缘电力变压器中性点的绝缘水平列于表6。 表2　 范围Ⅰ（1 kV＜ ≤252 kV）的标准绝缘水平 kV 系统标称电压 （有效值） 设备最高电压 （有效值） 额定雷电冲击耐受电压（峰值） 额定短时工频耐受电压（有效值） 系列I 系列II 3 3.6 20 40 18 6 7.2 40 60 25 10 12.0 60 75 90 30/423); 35 15 17.5 75 95 105 40; 45 20 24.0 95 125 50; 55 35 40.5 185/2001) 80/953); 85 66 72.5 325 140 110 126 450/4801) 185; 200 220 252 (750)2) (325)2) 850 360 950 395 (1 050)2) (460)2) 注: 系统标称电压3-15kV所对应设备的系列I的绝缘水平,在我国仅用于中性点直接接地系统。 1) 该栏斜线下之数据仅用于变压器类设备的内绝缘。 2) 220kV设备，括号内的数据不推荐采用。 3) 为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压。 表3　 范围Ⅱ（ ＞252 kV）的标准绝缘水平 kV 系统标 称电压 (有效值) 设备最 高电压 (有效值) 额定操作冲击耐受电压（峰值） 额定雷电冲击耐受电压（峰值） 额定短时工频耐受电压（有效值） 相对地 相间 相间与相对地之比 纵绝缘2) 相对地 纵绝缘 相对地 1 2 3 4 5 6 7 8 9 103) 330 363 850 1300 1.50 950 850 (+295)1) 1050 见 5.9 规定 (460) 950 1425 1.50 1175 (510) 500 550 1050 1675 1.60 1175 1050 (+450)1) 1425 (630) 1175 1800 1.50 1550 (680) 1675 (740) 750 800 1425 2420 1.70 1550 1425 (+650)1) 1950 (900) 1550 2635 1.70 2100 (960) 1000 1100 1675 2510 1.50 1800 1675 (+900)1) 2250 (1100)/ (1200) 1800 2700 1.50 2400 1） 7中括号中之数值是加在同一极对应端子上的反极性工频电压的峰值。 2） 绝缘的操作冲击耐受电压选取栏6或栏7之数值，决定于设备的工作条件，在有关设备标准中规定。 3） 栏10括号内之短时工频耐受电压值，仅供参考。 表4　 各类设备的雷电冲击耐受电压 kV 系统 标称 电压 （有效值） 设备 最高 电压 （有效值） 额定雷电冲击耐受电压（峰值） 截断雷电冲击耐受电压 （峰值） 变压器 并联 电抗器 耦合电容器、电压互感器 高压电 力电缆 高压 电器 母线支柱绝缘子、穿墙套管 变压器类设备的内绝缘 3 3.6 40 40 40 - 40 40 45 6 7.2 60 60 60 - 60 60 65 10 12 75 75 75 - 75 75 85 15 18 105 105 105 105 105 105 115 20 24 125 125 125 125 125 125 140 35 40.5 185/2001) 185/2001) 185/2001) 200 185 185 220 66 72.5 325 325 325 325 325 325 360 350 350 350 350 350 350 385 110 126 450/4801) 450/4801) 450/4801) 450 450 450 530 550 550 550 550 220 252 850 850 850 850 850 850 950 950 950 950 950 1050 950 950 1050 330 363 1050 1050 1050 1175 1175 1175 1175 1175 1300 1175 1175 1300 500 550 1425 1425 1425 1425 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1675 1675 1675 1675 1675 1675 750 800 1950 1950 1950 1950 1950 1950 2145 2100 2100 2100 2100 2100 2310 1000 1100 2250 2250 2250 2250 2250 2250 2475 2400 2400 2400 2400 2400 2640 注：1) 斜线下之数据仅用于该类设备的内绝缘。 2) 对高压电力电缆是指热态状态下的耐受电压。 表5　 各类设备的短时（1min）工频耐受电压（有效值） kV 系统 标称 电压 （有效值） 设备 最高 电压 （有效值） 内、外绝缘（干试与湿试） 母线支柱绝缘子 变压器 并联 电抗器 耦合电容器、高压电器、电压互感器和穿墙套管 高压电力电缆 湿试 干试 1 2 31） 41） 52） 62） 7 8 3 3.6 18 18 18/25 18 25 6 7.2 25 25 23/30 23 32 10 12 30/35 30/35 30/42 30 42 15 18 40/45 40/45 40/55 40/45 40 57 20 24 50/55 50/55 50/65 50/55 50 68 35 40.5 80/85 80/85 80/95 80/85 80 100 66 72.5 140 160 140 160 140 160 140 160 140 160 165 185 110 126 185/200 185/200 185/200 185/200 185 265 220 252 360 360 360 360 360 450 395 395 395 395 395 495 460 330 363 460 460 460 460 510 510 510 510 570 500 550 630 630 630 630 680 680 680 680 740 740 750 800 900 900 900 900 960 960 1000 1100 1100 1100 1100 1100 注：表中330(1000kV设备之短时工频耐