绝缘配合 第11部分：高压直流系统绝缘配合定义、原则和规则 征求意见稿

5绝缘配合第11部分：高压直流系统绝缘配合定义、原则和规则换流器，如电容换流（CCC）换流器及可控串补换流器(GB/T311.1-2012绝缘配合第1部分：定GB/T311.2-2013绝缘配合第2部分：使用导则（IEC60071-2:1996，MOGB/T11032-2020交流系统无间隙金属氧化物避雷器（IEGB/T13498高压直流（HVDC）输电术语（IEC60633:1998，GB/T16927.1-2011高电压试验技术第1部分:一般定义及试验要求（IECGB/T20990.1-2020高压直流输电晶闸管阀第1部分：电气试验（IEC60700-1:2015，MOD）GB/T22389-2023高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器（IEC60099-9:2014，MO玻璃绝缘子（IEC/TS60815-2绝缘子（IEC/TS60815-3:GB/T40865-2021柔性直流输电6考虑绝缘及其他特性，设备持续运行时承受的直流电压最71/T=f1=0Hzf=50Hz或60Hzcf=50Hz或60HzuaT1ccc8几毫秒或更短持续时间的过电压，通常是高阻尼振荡缓波前过电压（操作）slow-frontov注1：为绝缘配合目的，缓波前过电压可根据其波形来分类，不必考虑其起因。尽管实际系统中出现的波形与标准注2：根据IEC60060-1：CDV，若以波前时间表示快波前过电压（雷电）fast-fronto注1：为绝缘配合目的，对于系统中某给定点因雷电放电或其它原因出现的这类过电压可认为是与雷电冲击试验中注2：为绝缘配合目的，快波前过电压可根据其波形来分类，不必考虑其起因。尽管实际系统中出现的波形与标准特快波前过电压veryfast-fr注1：用于试验的陡波前冲击电压定义在GB/T20990.19注：它被归于具有较高峰值分量（暂时、缓波前假设在绝缘上产生与在运行时由于各种起因产生的某一给定种类的过电压相同绝缘作用效果的过注2：代表性过电压由相应类别的标准波形的电压组成并可以用表示运行条件特性一个数值或一组数值或某一频率配合耐受电压co-ordinationwithstandvUcw要求耐受电压requiredwithstandUrw注1：要求耐受电压与配合耐受电压具有相同波形，并根据标准耐受电压试验的所有条件得以验证通过的试验电压规定耐受电压specifiedwithstandUw避雷器的持续运行电压continuousoperatingvoltUc避雷器等效持续运行电压equivalentcontinuousoperatingvolta金属氧化物避雷器端子间等同于在实际运行电压下产生相同功耗的任何电压波形对应的正避雷器的残压residualvoltageof避雷器配合电流co-ordinationcurren直接保护的设备directlyprotected注2：若在绝缘子的绝缘件上施有高阻层，例如半导电釉，那么该绝缘件视为有效绝缘表面，其表面距离计入爬电KTTTCCC：电容换流换流器（CapacitorCommutatedConveCSCC：可控串联补偿换流器（ControlledSeriesCompensatedConverCCOV：峰值持续运行电压（CrestvalueofContinuousECOV：等效连续运行电压（EquivalentContinuousOHVDC：高压直流（HighVoltageDirectCurreLCC：电网换相换流器（LineCommutatedConvLIPL：雷电冲击保护水平（LightningImpulseProtectiveLevLIWV：雷电冲击耐受电压（LightningImpulseWithstandVoltaPCOV：最大峰值持续运行电压（PeakContinuousOperatingVoltagRLIWV：要求雷电冲击耐受电压（RequiredLightningImpulseRSIWV：要求操作冲击耐受电压（RequiredSwitchingImpulseRSTIWV：要求陡波前冲击耐受电压（RequiredSteep-frontImpulseRUSCD：参考统一爬电比距（ReferenceUnifiedSpecificCreepageDisSIPL：操作冲击保护水平（SwitchingImpSIWV：操作冲击耐受电压（SwitchingImpulSTIPL：陡波前冲击保护水平（Steep-frontImSTIWV：陡波前冲击耐受电压（Steep-frontImpuUSCD：统一爬电比距（UnifiedSpecificCrVSC：电压源换流器（VoltageSourcedConverter）a)确定系统中不同设备实际可能承受的最大稳态、暂时和瞬态过电压水平。b)选择设备的绝缘强度和特性，包括过电压保护装置，以保证设备在过电压下能够安全、经济高压直流换流站的绝缘配合与交流变电站的a)阀组串联的结构，及阀并联的避雷器和远离地电位的不同端子间的？）c)无功补偿设备、交直流侧的滤波器，可能提高过电压并增加谐振的概率；d)使用长距离架空输电线路和/或电缆，不包括开关站，在直流侧可能产生谐振；e)存在换流变压器阀侧不直接连接到地电位、有直流偏置电压的情况；f)换流阀的特性会产生复合电压波形（在某些情况下包括直流电压、基频电压、谐波电压和高g)控制故障可能导致阀丢失触发脉冲、触发失败、电流熄灭；h)快速控制和保护动作减少过电压；i)相比交流，在相同的环境下，直流恒定的电压极性使得直流绝缘子上吸附更多的污秽，导致k)系统的多种运行模式，如单极、双极、并联或多端；a)选择直流回路结构，例如直流平波电抗器位置，直流侧接地位置，换流变压器阀侧绕组（星c)评估换流母线处交流、直流系统的特性，以及它们之间的相互影响，来确定不同代表性过电——直流换流器方案；主要目的是确定换流站设备的规定耐受电压，以达到预期的可靠及传输线路类型，图A.1、A.2、A.3给出了HVDC换流站中几种可能的避雷器的位置。基本配置原则是注1：图中绝缘特性是指内绝缘、外绝缘、自恢复绝缘、非自恢复绝缘、相对地绝缘、相间绝缘、纵绝缘以及绝缘6.5配合耐受电压的确定（Ucw）配合耐受电压是确定绝缘在运行条件下受到代表性过电压作用时能满足绝缘性能指标的最低耐受GB/T311.1给出的绝缘配合程序中使数Kcd（见GB/T311.2-2013的5.——建模和计算过电压时输入数据有限；——过电压波形和持续时间的不同。对于直流，如果Urp的计算值是合理的可能出现的最大值，则认为Ucw等于Urp。对于HVDC系统交流侧，通过过电压的模拟同时结合使用有关6.6要求耐受电压的确定（Urw）与交流系统一样，设备绝缘按GB/T311.在不接地的设备之间。对于阀，避雷器应紧靠阀安装，以消除距离效虑阻性和容性电压分布及其导致的高电压作用。这些高电压应在设备设计及试验时予以考虑。将操作、雷电和陡波前配合耐受电压与相应的因数相由配合耐受电压Ucw乘以外绝缘海拔修正因数Ka和取决于内部及外部绝缘类型的安全因数Ks确定的。注2：对于超特高压直流设备的直流耐受电压按以上保守推荐获取的修安全因数Ks考虑了下列因素:——绝缘老化；考虑快波前和极快波前瞬态过电压对避雷器要求冲击耐受电压与冲击保护水平比值a，c进行耐受电压试验的目的是为了证明在合适的置信度下绝缘的实际耐受电压不低于相应的规定耐除非有关技术委员会另有规定，高压直流系——工频耐受电压试验（除非有关技术委员会另有规定，仅用于交流设备）。通常，耐受电压试验包括在标准条件下（由相关设备委员会规定的部电压的分布。因此为了满足使用，确定绝缘子的类型和形状时需要考虑上述因素。a)换流器交流侧（交流设备）的相对地绝缘：相对地最高持续运行电压的方均根值；c)承受纯直流电压的直流设备的绝缘：设备两端的最高持续直流电压；d)承受包含直流基频和谐波的复合电压波形的绝缘：电压方均根（如阀和直流滤波元件）；e)承受包含交流基频和谐波叠加的复合电压波形的绝缘：电压方均根的最大值（如交流滤波元GB/T26218.1-20108.3对要求的爬电距离进行了规定，为了标准化，规定了五个污电距离75%左右的复合绝缘子能达到满意的性能。复合材料的憎水性使其也适用于湿润不均匀的工况。8.4直流电压或叠加电压下户内绝缘的基准电压没有发生闪络。在任何情况下，电弧距离比爬电路径更适GB/T26218.2和GB/T26218.3分别为用户提供了瓷玻璃绝缘子和复合绝缘子的选择方法：——通过绝缘子形状、尺寸、安装位置等因素对RUSCD进行校正，确定必要的——如有需要，确定合适的试验方法和试验参数对所选绝GB/T311.1，GB/T311.2中详细的GB/T311.2中详细描述了不同电U50=································Uw——绝缘配合研究确定的规定耐受电压（LIWL或SIN——标准偏差倍数。注：标准偏差的倍数取决于设计中确定的操作和雷电冲击下外绝缘的破坏性放电概率。参考GB/T311.2-2013附录B。对于GB/T311.2-2013中推荐的交流应用，空气间隙设计的常规做法是N=1.3，对应于90%的耐受概率。对于高压直流系统，应考虑交流、直流和冲击电压的合成作用[A——交流母线避雷器；FA——交流滤波器避雷器；AEB——换流器中性点避雷器；B——桥避雷器（6AT——换流变阀侧避雷器；DB——直流极母线避CL——低端换流器单元避雷器；ML——低端12脉动桥中点直流母线避雷器（LV桥CH——高端换流器单元避雷器；MH——高端12脉动桥中点直流母线避雷器）；CM——高、低端换流器之间中点直流母线避雷器；虚框——阀区域。EA——交流侧避雷器；DBA——交流侧避雷器；ARARAAVARARAAV给出的空气间隙距离计算示例仅限于标准操作和雷电冲这些示例主要概括了从规定耐受电压Uw到得到最小所需空气间隙距离d的计算步骤。为简单起见，假设已根据GB/T16927.1对规定耐受电压Uw进行了非标准大气条件下的大气修正。B.2操作冲击电压作用下最小空气间隙的50%破坏性放电电压U50。该值是在标准参0.································d——能够耐受操作冲击电压的最小空气间隙距离，B.3雷电冲击电压作用下最小空气间隙的50%破坏性放电电压U50。该值是在标准参····························d——能够耐受雷电冲击电压的最小空气间隙距离，附录给出的空气间隙距离和电压水平值将来可能会C.3操作冲击绝缘水平与最小空气间隙要求的间隙距离可能会限制设备设计、增加成本、妨碍如果运行经验和/或系统设计证明过电压低于表中所列值，或者间隙结构比推荐间隙C.4雷电冲击绝缘水平与最小空气间隙如果运行经验和/或系统设计证明过电压低于表中所列值，或者间隙结构比推荐间隙bbba针对全绝缘设计。b针对非全绝缘设计。c根据系统配置选择相应的值。表C.2额定操作冲击耐受电压和最小相对N=1.3bN=2- -a根据高压直流工程当前实际情况，如果相关设备委员会未规定，建议采用直流系统标称电压（Un）对于安装在高压直流系统交流侧的设备，短时工频耐受电压见GB/T311.1表C.3额定雷电冲击耐受电压与最小相对N=1.3aN=2 ------图D.1典型的避雷器V-I特性