避雷器技术规范

1、v1.0 可编辑可修改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/T 613 1997Specification and technical requirementfor import AC gapless metal oxide surge arresters1997-10-01 实施中华人民共和国电力工业部 1997-05-19 批准前言本规范是根据 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 95DB 087 95计划 ） 。本规范是根据我国电力系统运行条件，按国际标准IEC 99 4交流无间隙金属氧化物避雷器和有关国家标准制

2、订的。由于国家标准GB 1103289交流无间隙金属氧化物避雷器与 IEC 99 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 3kV500kV 交流电网进口无间隙金属氧化

3、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v1.0 可编辑可修改示版本均为有效。 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。GB 156 93 标准电压GB 83 高压输变电设备的绝缘配合GB 89 电工名词术语 避雷器GB/T 5582 93 高压电力设备外绝缘污秽等级GB 11032 89 交流无间隙金属氧化物避雷器IEC 71(93) 绝缘配合IEC 99 4

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 kV36103566110220330500系统最高工作电压Um12126252363550kV系统额定频率50Hz 。海拔高度不超过 1000m。环境温度v1.0 可编辑可修改最高温度 不高于 40；最低温度 不低于 -40 ；最大日温差 不大于 25。最高相对湿度25 下为 90%。最大风速不大于 35m/s 。覆冰厚度10mm 和 20mm。日照能量2在风速 s 下为 cm

5、2。避雷器运行在该日照下，瓷套表面的温度一般不超过60。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1234爬电比距cm/kV注：1 污秽分极标准引自 GB 55822 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耐地震能力地震烈度 9 度地区：地面水平加速度v1.0 可编辑可修改地面垂直加速度 。地震烈度 8 度地区：地面水平加速度 ；地面垂直加速度 。地震烈度 7 度地区：地面水平加速度 ；

6、地面垂直加速度 。 地震波为正弦波，持续时间三个周波 ( 安全系数。 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 技术要求避雷器额定电压按 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 。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=， 10s 以上切除故障 k=； 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

7、时过电压值接地方式非直接接地直接接地系335110 2204v1.0 可编辑可修改统 标 称 电 压 kV1066母线暂时过电 压 kVUm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倍发电机额定电压选择。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。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（见条 ）不得小于，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。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

8、非直接接地直接接地v1.0 可编辑可修改地方式10s 及以内切除故障10s 以上切除故障系 统 标 称 电 压 kV3610356636103566110220330500母线线路母线线路避雷 器 额 定 电 压 kV134272510175496(96)102108(192)204216(276)288300(288)300312(396)420444(420)444468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kV1820222426避雷器额定电压kV表 6 变压器中性点避雷器额定电压推荐值v1.0 可编辑可修改中性点绝缘

9、水平全绝缘分级绝缘系统标称电压 kV36103566110220330500避雷器额定电压kV5101754968415084102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v1.0 可编辑可修改10s 以上切除故障时Uc Um (35kV 66kV)Uc (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。避雷器分类按标称放电电流分为 20、10、 5、五类，见表 7。表 7 避 雷 器 分 类标称放电电流 kA20105避

10、雷器额定电压 Ur kV360Ur4683 Ur360Ur96Ur36Ur150适用系统标称电压kV500电站3330电站3 66326保护电机3500保护变压器中性点配电网保护电容器长持续 长线释放见表 11v1.0 可编辑可修改时 间冲击电流耐受冲击电流见表 12大冲击电流 4/10 s kA1001006525保护水平雷电冲击保护水平标称放电电流 (8/20 s) 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(1/5 s) 下的残压值与标称放电电流下的残压值之比不得大于。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。操作

11、冲击保护水平操作冲击电流 (30/60 s) 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 kA201010操作冲击电流A20001000500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v1.0 可编辑可修改数不得小于。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，；T

12、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10v1.0 可编辑可修改(3) 式中： W避雷器每千伏额定电压吸收的能量，kJ/kV 。避雷器绝缘水平 ( 无电阻片 ) 爬电比距。避雷器爬电比距 可按 ( 下) 式确定=L/ Um(4)式中： L瓷套爬电距离， cm。应符合表 2 的规定。工频耐压 (1min) 见表 9。操作耐压 (250/2500 s) 见表 9。 雷电耐压 50s) 见表 9。表 9 避雷器 ( 无电阻片 ) 耐压值标 称 电 压 (有 效 值)36103566

13、11022033050011v1.0 可编辑可修改kV工 频 耐 压 （有 效 值） kV25/1830/2342/3095/80/140/160200/185/395/510 /680/740操 作 耐 压 （峰 值） kV95011751240雷 电 耐 压 （峰 值） kV406075185325350450950117515501675注：工频耐压分子为干试电压值，分母为湿试电压值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12v1.0 可编辑可修改值进行选择，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。脱

14、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 kA20105最大电流kA635040206350402010165最小电流kA6 试验型式试验绝缘电阻试验 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。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

15、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13v1.0 可编辑可修改比参数。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 1mA5mA，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。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

16、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。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) s，其峰值分别近似为、 和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。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 /5 s1 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。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) s，其峰值按表 8 确 定。避雷器在相应电流

17、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 中操作冲击电流的倍下的残压值，供用户校核使用。 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14v1.0 可编辑可修改冲击发生器上进行。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

18、 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

19、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、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 2000 s， 其电流值见表 12 。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15v1.0 可编辑可修改的试验，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

20、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 11 10 、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峰值持续时间 Ts充电电压 U kV101Ur

21、2000Ur102Ur2000Ur103Ur2400Ur204Ur2800Ur205Ur3200Ur注：Ur 是试品额定电压， kV为有效值表 12 5 、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s5配电网7520005电容器注2000电机200， 400200016v1.0 可编辑可修改变压器中性点2002000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+(5)也可按试验或计算所得避雷器电

22、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 Kct1 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 Kct1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 P1

23、r，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*c电压作用下承受 20次波形为 8/20 s 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6015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 /(10 1)s 冲击电流两次， 其值见表 7

24、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。17v1.0 可编辑可修改图2 10kA 1 级放电等级和 5、避雷器的动作负载试验I n标称放电电流图3 10kA 2 、3级放电等级和 20kA 4、5级放电 等级避雷器的动作负载试验I n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

25、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。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18v1.0 可编辑可修改下的雷电冲击残压值，然后试品避雷器在*c电压作用下承受 20次波形为 8/20 s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 4/10 s 大电流冲击试验，极性与电角度的规定同条。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

26、 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

27、动作负载试验程序见图 3。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 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。19v1.0 可编辑可修改图4 10kA 1 级放

28、电等级和 5、避雷器的工频电压耐受时间特性试验程序图5 10kA 2 、 3级放电等级和 20kA 4、5 级放电等级避雷器的工频电压耐受时间特性试验程序当避雷器故障时压力释放试验瓷套密封带有压力释放装置并在大气中使用的避雷器应进行该项试验， 不应引起瓷套粉碎性爆炸。每次试验应在新瓷套组装的试品避雷器上进行， 一只试品避雷器在大电流下试验， 另只试品避雷器在小电流下试验，其值见表10。为在试品避雷器内部引起短路电流， 全部非线性电阻片可用熔丝旁路。 熔丝应在试验电20v1.0 可编辑可修改流导通后第一个 30电角度内熔断，旁路非线性电阻片的熔丝沿着电阻片的轮廓紧贴其外 表面装配。其底座应与一个

29、近似圆形围栏的顶部在同一水平面上，围栏至少高30cm，试品避雷器围在中心，围栏直径等于试品避雷器直径加上 2 倍试品避雷器高度，最小直径应为， 试验后避雷器所有部分都包在围栏内部，即通过试验。压力释放试验应在不同设计的每一种避雷器最长的一节上进行， 并认为该试验结果适用 于同一设计所有额定电压的避雷器。在进行大电流释放试验时， 电流的短路容量应足够大， 当用阻抗可忽略的连线将避雷器 短路时，电流周期分量的有效值在内不会降到规定值的75%以上。试验回路的短路功率因数不应大于。在进行小电流释放试验时，在电流导通后约时测得试品避雷器电流有效值为800A，直到发生放气为止。试验时，电流降低量不得超过起

30、始测量值的10%。密封试验在每节避雷器上都要进行密封试验。 由于国际上没有统一的试验方法， 各制造厂都有自 己的试验方法，因此，该项试验方法由供需双方协商确定。内、外缘绝工频耐压试验该试验应分别在干燥和淋雨状态下进行， 试品避雷器应是洁净的整只避雷器， 并尽可能 按实际情况安装，并无电阻片，内部绝缘构件保留原安装方式。其耐压值按表 9 选取。局部放电量试验避雷器施加额定电压 10s，然后降至倍持续运行电压保持 1min，测量局部放电量， 局部 放电量不得大于 10pC。电压分布试验电压分布是指整只避雷器在持续运行电压下电阻片上的电压分布， 应提供不同安装高度 和周围设备距离情况下的电压分布曲线

31、。电压分布曲线可用计算方法获得，也可用试验获得，试验方法可由供需双方协商确定。 污秽试验目前尚无成熟的污秽试验方法，可由供需双方协商确定。机械强度试验21v1.0 可编辑可修改在整只避雷器端部施加水平力和垂直力，见表13，并计入避雷器本体所受最大风荷载，避雷器所承受的应力的安全系数不小于。表 13 避雷器端部受力值避雷器额定 电压 kV39096 252264468避雷器额定 电压 kV39096 252264468水平力N50010001500垂直力N150300500抗震试验该试验频率为试品避雷器共振频率， 波形为正弦波， 时间为 3 个周波。 试品避雷器不带 基础试验时，应乘以倍的放大系

32、数，并放入25%最大风荷载，安全系数不小于，且按统计法以瓷件抗震强度 3 倍标偏值计算。试验后，基础、瓷件、电阻片及其它部件不应损坏或开裂，一切连接仍应牢固。 脱离器试验脱离器应进行如下试验。冲击电流和动作负载耐受试验该试验应具备 3 只试品脱离器，与避雷器一起进行试验。长持续时间冲击电流按表 12 列出的冲击电流值进行试验，动作负载试验按图6 进行。上述试验，脱离器不应动作。22v1.0 可编辑可修改图 6 5 、避雷器的动作负载试验时间电流曲线试验时间电流曲线参数应在 3个不同的对称起始电流 （有效值 ）下获得： 2010%、20010%、 80010%A，这些电流流经试品脱离器。试验电压

33、可为任一合适值， 只要该值能足以维持避雷器元件的电弧电流， 并足以产生和 维持脱离器动作所决定的间隙的电弧即可。 试验电压应不超过带脱离器的最低额定值的避雷 器的额定电压。脱离器动作前，电流的流通应保持在所要求的水平。 3 个电流等级的每一个都至少应有5 个新的试品脱离器进行试验。对于所有被试样品， 应记录流经试品脱离器的电流有效值和脱离器开始动作的时间， 脱 离器的时间电流特性曲线应经过代表最长时间的点绘成光滑曲线。对于具有相当长的动作时延的脱离器， 时间电流曲线试验应在试品脱离器承受电流的 控制期间内进行，以便确定 3 种电流下的每个最小持续时间，该时间可使脱离器成功动作。 对于确定的时间电流曲线的点， 脱离器的动作应在 5