GBT 22382-2017 额定电压72.5 kV 及以上气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器之间的直接连接

代替GB/T22382—2008额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器之间的直接连接enclosedswitchgearforratedvoltagesof72.5kVandabove(IEC62271-211:2014,High-voltageswitchgearandcontrolgear—P211:Directconnectionbetweenpowertransformersandgas-insulatedmetal-enclosedswitchgearforratedvoltagesab2017-07-12发布GB/T22382—2017前言 Ⅲ1概述 11.1范围 11.2规范性引用文件 12正常和特殊使用条件 13术语和定义 14额定值 34.1概述 34.2额定电压(U,) 34.3额定绝缘水平 34.4额定频率(f,) 34.5额定电流(I,)和温升 34.6额定短时耐受电流(I)和额定热短时电流(Im) 34.7额定峰值耐受电流(Ip)和额定动稳定电流(Ia) 34.8额定短路持续时间(t)和额定持续时间(tm) 44.9绝缘用气体的额定充入压力(pm) 45设计和结构 45.1概述 45.2压力耐受要求 45.3气体和真空密封 45.4作用在连接界面上的机械力 45.5作用在套管法兰上的机械力 55.6水平和垂直位移 55.7振动 65.8标准尺寸和公差 66型式试验 66.1概述 66.2绝缘试验 76.3悬臂负荷耐受试验 76.4气体密封试验 77出厂试验 77.1概述 77.2套管的外部压力试验 87.3密封试验 88选用导则 89随询问单、标书和订单提供的资料 8IⅡGB/T22382—2017 811安全性 812产品对环境的影响 8附录A(规范性附录)供应方界限 图1气体绝缘金属封闭开关设备和电力变压器之间典型的直接连接 9图2气体绝缘金属封闭开关设备和电力变压器之间典型的直接连接的标准尺寸 图3三相电力变压器与单相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差 图4三相电力变压器与三相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差 表1作用在套管法兰和变压器上的力矩和力 5表2标准尺寸 表3三相电力变压器与单相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差 表4三相电力变压器与三相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差 表A.1供应方的界限(参见图1) Ⅲ本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准代替GB/T22382—2008《额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器之间的直接连接》,与GB/T22382—2008相比，主要技术变化如下：——额定值中增加了“额定频率f,”、“额定热短时电流Im”——表1中增加了“额定电压800kV”作用在套管法兰和变压器上的力矩和力的相关参数；——表2中增加了“额定雷电冲击耐受电压(峰值)800kV”标准尺寸的相关参数。本标准使用重新起草法修改采用IEC62271-211:2014《高压开关设备和控制设备第211部分：额定电压52kV以上气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器之间的直接连接》。本标准与IEC62271-211:2014的技术性差异及其原因如下：——关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情●用修改采用国际标准的GB/T1094代替了IEC60076(见6.1、A.1);●用等同采用国际标准的GB/T2900.8—2009代替了IEC60050-471:2007(见3.1/3.2);●用修改采用国际标准的GB/T4109—2008代替了IEC60137Ed.6.0(见第4章、5.4、5.5、第9章);●用修改采用国际标准的GB/T7674—2008代替了IEC●用修改采用国际标准的GB/T11022—2011代替了IEC62271-1:2007(见第2章、第3章、第4章、第6章、第7章、第10章、第11章、第12章);●用修改采用国际标准的GB13540—2009代替了IEC62271-2:2003(见5.4);——根据我国电网实际情况，删除了IEC62271-211:2014中的额定频率60Hz的有关内容(见——删除了与我国电网无关的额定电压值，按照GB/T11022—2011中所列的电压给出。但是对1100kV的这种连接装置，由于相关要求目前尚不明确，故本标准中这部分内容暂时空缺(见——将IEC62271-211:2014的第5章中“非线性电阻的数值和特性应由开关设备制造商确定”删——将IEC62271-211:2014图2中的尺寸、形位公差、基准的注法按我国机械制图标准作了修改。并且，为保证密封性能，将该图中的密封面的表面粗糙度由Ra改为32my;——基于IEC62271-211:2014的图2的表的内容，根据我国相关标准，对该表中的额定雷电冲击耐受电压(峰值)具体明确如下：额定电压72.5kV时为325kV、380kV;额定电压126kV时为550kV;额定电压252kV时为1050kV;额定电压363kV时为1175kV;额定电压550kV时为1550kV;额定电压800kV时为2100kV。并将该表中的尺寸按我国机械制图标准的注法作了修改。——将IEC——将IEC62271-211:2014的5.1“供应方界限”移至本标准的附录A中；62271-211:2014的第8章“标准尺寸和公差”移至本标准的5.8中；62271-211:2014的图1拆分成本标准的图1和表A.1,图2、图3和图4拆分成本标准的图2、图3和图4和表2、表3和表4。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国高压开关设备标准化技术委员会(SAC/TC65)归口。本标准起草单位：新东北电气集团高压开关有限公司、西安高压电器研究院有限责任公司、西安西电开关电气有限公司、西安西电高压开关有限责任公司、机械工业高压电器设备质量检测中心、特变电工沈阳电气技术研究院有限公司、北京北开电气股份有限公司、特变电工中发上海高压开关有限公司、ABB(中国)有限公司、日升集团有限公司、厦门ABB高压开关有限公司、浙江开关厂有限公司、浙江时海思源高压开关有限公司。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：—GB/T22382-2008。1额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器之间的直接连接1概述1.1范围本标准规定了额定电压72.5kV及以上、额定频率为50Hz的气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器之间的直接连接的使用条件、额定值、设计和结构、试验、随询问单、标书和订单提供的资料、运本标准适用于额定电压72.5kV及以上的气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)和电力变压器间的单相和三相直接连接，目的是确立变压器连接的电气和机械的互换性以及供应方界限。直接连接的一端浸在变压器油或绝缘气体中，另一端浸在开关设备的绝缘气体中。变压器可分为单相封闭布置的单相变压器、带有三个变压器套管的三个单相封闭布置或三相封闭布置的三相变压器。本标准满足GB/T7674—2008气体绝缘金属封闭开关设备、GB1094系列电力变压器以及GB/T4109完全浸人式套管的要求。1.2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/T1094(所有部分)电力变压器[IEC60076(所有部分)]GB/T2900.8—2009电工术语绝缘子(IEC60050-471:2007,IDT)GB/T4109—2008交流电压高于1000V的绝缘套管(IEC60137Ed.6.0,MOD)GB/T7674—2008额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备(IEC62271-203:2003,MOD)GB/T11022—2011高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求(IEC62271-1:2007,MOD)GB/T13540—2009高压开关设备和控制设备的抗震要求(IEC62271-2:2003,MOD)IEC61936-1:2007交流电压高于1000V的电力装置第1部分：通用规则(Powerinstallationsexceeding1kVa.c.—Partl:Commonrules)2正常和特殊使用条件GB/T11022—2011的第2章适用。3术语和定义GB/T2900.8—2009和GB/T11022—2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了某些术语和定义。2套管bushing可以使一根导体穿过变压器箱体并使导体与变压器箱体绝缘的装置。与箱体连接的装置(法兰或固定装置)属于套管的零部件。注：改写GB/T2900.8—2009的定义471-02-01。完全浸入式套管completelyimmersedbushing两端均浸在周围空气以外的绝缘介质(例如油或气体)中的套管。注：改写GB/T2900.8—2009的定义471-02-04。气体绝缘开关设备的外壳gas-insulatedswitchgearenclosure气体绝缘金属封闭开关设备的部件，它保持处于规定条件下的绝缘气体以安全地维持要求的绝缘水平，保护设备免受外部影响并对人员提供安全防护。[GB/T7674—2008,定义3.103]主回路末端maincircuitendterminal(见图1中的序号1)形成连接界面部分的气体绝缘金属封闭开关设备的主回路的部件。与变压器连接的外壳transformerconnectionenclosure(见图1中的序号6)容纳装在电力变压器上的完全浸入式套管的一端和主回路末端的气体绝缘金属封闭开关设备的部件。最高运行气体压力maximumoperatinggaspressure在最高周围空气温度下，开关设备-电力变压器连接装置承载其额定电流运行时，浸入式套管一端的气体绝缘介质的最高压力。用来确定外壳设计的相对压力。注1:它至少应等于在规定的最严酷使用条件下绝缘气体所能达到的最高温度时外壳内部的最高压力。注2:改写GB/T7674—2008的定义3.113。在投运前充人总装的绝缘压力(Pa),折算到+20℃和101.3kPa标准大气条件下，可以用相对压力或绝对压力表示。注：改写GB/T11022—2011的定义3.6.5.1。绝缘用的最低功能压力p(或密度pm)minimumfunctionalpressurepforinsulation(ordensityp)用Pa表示的用于绝缘的压力(或密度),大于或等于此压力时开关设备和电力变压器连接保持其额定特性，折算到+20℃、101.3kPa的标准大气条件下，可以用相对压力或绝对压力表示。绝缘连接insulatedjunction使变压器与开关设备绝缘的所有部件，包括但不限于绝缘法兰。3普氏密度proctordensity与土壤的含水量及给定夯实强度有关的土壤的湿度-密度关系。4额定值开关设备与电力变压器直接连接的额定值组成如下：a)额定电压(U,);b)额定绝缘水平；c)额定频率(f₁);d)额定电流(I,)和温升；e)额定短时耐受电流(I)和额定热短时电流(Im);f)额定峰值耐受电流(Ip)和额定动稳定电流(Ia);g)额定短路持续时间(tx)和额定持续时间(t);h)绝缘用气体的额定充入压力(pm);额定电压应为开关设备的额定电压，并从下列标准值(kV)中选择：72.5,126,252,363,550,800,1100。与变压器连接的外壳的GIS部件的额定绝缘水平应符合GB7674—2008的4.3。变压器套管的额定绝缘水平应符合GB/T4109—2008的4.9。直接连接的额定绝缘水平至少要满足GB7674—2008的要求。GB/T11022—2011的4.4适用。4.5额定电流(I,)和温升图2与表2中规定的连接界面的尺寸允许额定电流的最大值为3150A。GB/T4109—2008的4.2已列入这个最大值。该连接界面如图1中的序号3和序号4。为保证互换性，连接界面的接触表面应该镀银或镀铜，或为裸铜。对于额定电流，开关设备和电力变压器间的连接应设计成与变压器连接的外壳和连接界面的温度不超过GB/T7674—2008的4.5中给定的值。4.6额定短时耐受电流(I)和额定热短时电流(Im)与变压器连接的GIS部件的额定短时耐受电流应符合GB/T11022—2011的4.6;套管的额定热短时电流应符合GB/T4109—2008的4.3。推荐GIS的额定短时耐受电流和套管的额定热短时电流使用相同值。4.7额定峰值耐受电流(Ip)和额定动稳定电流(Ia)与变压器连接的GIS部件的额定峰值耐受电流应符合GB/T11022—2011的4.7;套管的额定动稳4定电流应符合GB/T4109—2008的4.4。推荐GIS的额定峰值耐受电流和套管的额定动稳定电流使用相同值。4.8额定短路持续时间(tr)和额定持续时间(tm)与变压器连接的GIS部件的额定短路电流持续时间应符合GB/T11022—2011的4.8;套管的额定持续时间应符合GB/T4109—2008的4.3。推荐GIS的额定短路电流持续时间和套管的额定持续时间使用相同值。4.9绝缘用气体的额定充入压力(pm)绝缘用气体的额定充入压力pμ应由开关设备制造商规定。如果使用SF作为绝缘气体，则用于确定变压器套管绝缘设计的供绝缘用的最低功能压力pme,对于72.5kV～800kV整个范围内不应高于0.25MPa(20℃,表压)。对于更高的额定雷电冲击耐受电压(BIL),最低功能压力可提高。如果使用另一种不同于SF。的气体或混合气体，所选的最低功能压力应具有相同的绝缘强度，且最低功能压力应低于最高运行压力和外壳设计压力。5设计和结构气体绝缘金属封闭开关设备和电力变压器之间典型的直接连接见图1。5.2压力耐受要求用于确定套管机械强度的最高运行气体压力应至少为0.75MPa(20℃,表压)。与变压器连接的外壳和所有承压连接部件应满足GB/T7674—2008的5.103的要求，其设计压力由开关设备制造商按GB/T7674—2008的5.103.2确定。与变压器连接的外壳的设计压力应低于用来确定套管机械强度的最高运行气体压力。5.3气体和真空密封GB/T7674—2008的5.15适用于下列情况。在最高运行气体压力下，套管应阻止绝缘介质(如气体)扩散到变压器内。套管应阻止绝缘介质(如气体或油)进入GIS。当与变压器连接的外壳抽真空时，作为充气过程的一部分，套管应能耐受真空条件；当变压器抽真空时，作为充气或充油过程的一部分，套管也应能耐受真空条件。在使用气体绝缘变压器的情况下，变压器气体隔室应与开关设备完全分隔并独立控制。5.4作用在连接界面上的机械力在连接界面处(图1的序号3和序号4)作用于套管的正常负荷由GB/T4109—2008的表1中等级I给出(见悬臂运行负荷);无论径向或轴向作用于连接界面上，最小正常负荷不应小于2kN。GB/T4109—2008的表1给出了套管安装成与垂线夹角≤30°的值。如果连接界面需要更高的正常负荷，应从GB/T4109—2008的表1中等级Ⅱ(重负荷)选择。对于如短路电流或地震的异常负荷，应采用GB/T4109—2008的表1悬臂试验负荷中的等级Ⅱ。针对地震要求，有必要进行地震计算以确定机械加强位置，见GB/T13540—2009。5开关制造商应保证不会超出规定的额定负荷，或者与套管制造商就套管可以耐受更高的负荷达成考虑到在套管两端相与地间以及三相共箱的相间出现的最大短路负荷，变压器制造商有责任选择合适的套管。在GIS与变压器有不同耐受电流的情况下，可采用更高的耐受电流。5.5作用在套管法兰上的机械力除了要承受5.2中规定的最高运行气体压力外，与变压器连接的外壳相连的套管法兰在运行中还要承受下列负荷：——不由开关设备本身的支撑结构承受的开关设备的重量部分；——如果适用，不由开关设备本身的支撑结构承受的风力负荷部分；——由变压器箱体的温度变化产生的膨胀或收缩应力。考虑到出现的最低环境温度(例如变压器停止运行)和运行中变压器箱体出现的最高平均温度(例如一般90℃,参考温度为20℃),对变压器箱体这些热应力的准确估算应基于变压器箱体材料的热膨胀系数。变压器材料低碳钢的热膨胀系数为12×10~6/K。假定变压器每天进行一次膨胀和收缩循环。注1:假定开关设备和变压器未连接，不考虑排放变压器油或抽空变压器箱体所产生的高度或位置的变化。其他的膨胀和收缩循环需由用户提供给GIS制造商。这些负荷同时作用时，在套管法兰的中心处产生：——弯矩M。; 剪切力F,;——拉力或压力F。运行时，套管和变压器应该能够承受表1中规定的M。、F,和F.值，并且开关设备制造商应保证不超过这些值。异常负荷(如短路、安装或地震)应是表1中正常负荷的2倍。注2:按表1中给出的由开关设备外壳施加在变压器套管法兰上的力，远大于由按照GB/T4109—2008、具有相同注3:正常负荷与异常负荷的比率应与GB/T4109—2008表1中悬臂运行负荷与悬臂试验负荷的比率的相关要求表1作用在套管法兰和变压器上的力矩和力额定电压U,拉力或压力F.57457注：额定电压1100kV的数据正在考虑中。针对地震要求，有必要进行地震计算以确定机械加强位置，见GB/T13540—2009。5.6水平和垂直位移通过合适的土建设计可避免变压器和开关设备基础间的相对位移。6在直接连接的设计中，应考虑到运行期间变压器和开关设备基础间出现最大5mm的相对垂直沉降。变压器和开关设备基础下的地基应夯实到100%的普氏密度，目的是满足变压器和开关设备基础间最大5mm的垂直沉降的要求。本标准中不包括由地震活动引起的不同基础的相对位移。考虑到基础相对转动和倾斜仅在地震期间发生，所以二者也不在本标准范围内。注：如果把充油后未连接开关设备的变压器安装在基础上并静置两周，则能避免变压器基础相对于开关设备的大部分垂直沉降。励磁的变压器内部产生的振动通过变压器的油和箱壁传递给刚性固定在该箱壁上的套管和开关设备。开关设备制造商和变压器制造商应就这些振动达成共识。注：变压器会在多倍电网频率下产生振动。5.8标准尺寸和公差5.8.1油变压器与开关设备间的单相直接连接与单相变压器连接的外壳、主回路末端、套管末端和套管法兰的标准尺寸见图2与表2。5.8.2油变压器与开关设备间的三相直接连接考虑到三个如图2所示的单相套管，油变压器与开关设备间三相直接连接的最小尺寸由最小相间距离取dg和最小相对地距离取d₃/2确定。5.8.3气体绝缘变压器和开关设备间的连接如果采用气体绝缘变压器，电力变压器与气体绝缘金属封闭开关设备间直接连接的细节尺寸可以在开关设备制造商和变压器制造商间协商。该连接可使用隔板而不是套管。注：目前，气体绝缘变压器与开关设备间的直接连接经验不足。在准备运行的变压器及套管安装后，图3、图4、表3和表4所示的公差为允许的参考公差。应为直接连接的变压器提供用于提升的合适千斤顶以及为基础上的变压器提供用于固定的合适角度；允许使用工具进行水平和垂直移动以满足与开关设备连接的需要。应注意，当直接与开关设备连接时，基础上变压器的安装不受限于图3、图4、表3和表4中的允许公差。安装在轨道上的变压器通常不参照此要求。在安装期间，为了满足变压器水平移动的要求并且不干涉室内或室外安装过程，最好在土建中应用锚固螺栓以及有加强筋的固定框架。6.1概述变压器、套管和开关设备的试验应分别按GB/T10947GB/T22382—20172008进行，并作下列补充。6.2绝缘试验套管的绝缘试验应在充以4.9中规定的最低功能压力绝缘气体的外壳中进行。如果屏蔽罩是套管设计的必备部件，则试验期间它应安装在运行位置。如果套管制造商要求，为了方便试验，直径为d₂(见图2和表2)的圆筒形延伸件可以连接在裸露的末端顶部。套管末端应被接地的金属圆筒包围，圆筒的直径应不超过d₃(见图2和表2)。金属圆筒的最小长度应参照l₄(见图2和表2)。为了使单个套管在三相封闭系统内(例如安装在公共平台上)使用，应通过计算证明其绝缘耐受能力不低于单相系统。也要考虑相间和相对地的电场。6.2.2单相外壳变压器连接的绝缘试验与变压器连接的外壳和主回路末端可以在没有套管但有直径等于d₂(见图2和表2)的试验用圆柱形延伸件的情况下经受绝缘试验。绝缘试验应在4.9中规定的最低功能压力pme下进行。6.2.3三相外壳变压器连接的绝缘试验如果计算出三相布置比单相布置有更高的电场，应修改设计或对该结构进行型式试验。计算以及型式试验结果只要符合要求都应是有效的。6.3悬臂负荷耐受试验为了验证符合5.4的规定，套管应按GB/T4109—2008的8.9表1中规定的悬臂试验负荷进行试验，但最小试验负荷为4kN。为了验证表1中规定的耐受弯矩，应按如下进行附加试验。套管应按试验要求安装，但内部不充气体。套管应垂直安装，使其变压器侧法兰刚性地固定到合适装置上。在环境温度下，用来连接到开关设备的浸入气体的套管末端应按正常运行状态安装在箱体中。箱体应充人0.75MPa(20℃,表压)的合适介质，并且试验负荷应施加于箱体上，以便在开关设备侧套管的法兰处产生等于表1中M。两倍的弯矩、并保持1min。施加的剪切力应达到两倍F。接收准则应按GB/T4109—2008的8.9.3执行。6.4气体密封试验气体密封试验按GB/T11022—2011的6.8进行。注：不要求对整个直接连接的外壳和变压器套管进行试验。例如在典型法兰连接上的密封试验可作为型式试验。如果用于套管和开关设备间连接的密封系统与开关设备中所用的一致，就不要求额外的型式试验。7.1概述套管和开关设备的试验应分别按GB/T4109—2008和GB/T7674—2008进行，并作下列补充。87.2套管的外部压力试验该试验应在气体密封试验之前进行。在环境温度下，浸入气体的套管一端应按正常运行状态安装在箱体中。箱体应充入1.15MPa(20℃,表压)的气体或液体(由供应方选择)、并保持1min。如果没有机械损伤(如变形、破裂),则认为套管通过了试验。7.3密封试验根据相关产品标准，设备应进行出厂密封试验。因为部件的装配最终要在现场进行，所以直接连接的密封试验只能在现场完成并只与套管密封面到相邻两隔室有关。气体填充隔室的出厂试验应按GB/T11022—2011的7.5.3进行。8选用导则本标准不适用。9随询问单、标书和订单提供的资料参考GB/T7674—2008的第9章和GB/T4109—2008的第5章。另外，用户应指明变压器箱体和接地的开关设备外壳之间是否需要绝缘连接。对于其他的变压器套管参考轴垂直方向的尺寸公差，参考图3、图4、表3和表4。套管制造商应额外提供一份包括三相布置的最小相间距离和最小相对地距离的数据表单。GB/T11022—2011的第10章适用。安装后，套管残余的潮湿物对SF气体湿度的影响不要超过GB/T11022—2011的5.2的要求。11安全性GB/T11022—2011的第11章适用。12产品对环境的影响GB/T11022-2011的第12章适用。9X外壳供应方界限图2气体绝缘金属封闭开关设备和电力变压器之间典型的直接连接的标准尺寸表2标准尺寸额定电压(有效值)/额定雷电冲击耐受电压(峰值)/kVLi(大)Lz(小)520士1S(大)Ls⁶dg(小)L(大)注：额定电压1100kV的数据正在考虑中。根据开关设备制造商的惯例，可提供或不提供深至3mm的凹座。图4三相电力变压器与三相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差一表3三相电力变压器与单相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差套管法兰的平行度A变压器套管相间中心距离变压器与套管组的中心线在X方向距离变压器与套管组的中心线在Y方向距离不同套管的中心线在Y方向距离套管法兰高度套管间的垂直距离孔周偏移公差表4三相电力变压器与三相气体绝缘金属封闭开关设备的典型直接连接的变压器公差尺寸单位为毫米套管法兰的平行度A变压器套管相间中心距离变压器与套管组的中心线变压器与套管组的中心线在Y方向距离套管法兰高度套管间的垂直距离套管中心距直径孔周偏移公差士1(规范性附录)供应方界限典型的直接连接见图1。开关设备制造商和变压器制造商供应的界限应按照图1和