GB22389-2008高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则.pdf

I C S2 9 ．0 8 0 ．9 9 K4 9 a 雪 中华人民共和国国家标准 G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8 2 0 0 8 - 0 9 - 2 4 发布 E j 同压直流换流站无间隙 金属氧化物避雷器导则 G u i d e l i n e so fm e t a lo x i d es u r g ea r r e s t e r s w i t h o u tg a p sf o rH V D Cc o n v e r t e rs t a t i o n s 2 0 0 9 - 0 8 - 0 1 实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局世士 中国国家标准化管理委员会及仲 目次前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- - ，⋯一1 范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-3 ．1 额定电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 ．2 持续运行电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-3 ．3 持续电流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 ．4 配合电流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 符号和缩略语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 ．1 字母符号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 ．2 缩略语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 ．3 直流换流站布置图中避雷器的符号⋯⋯5 避雷器布置及其所受的应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 ．1 避雷器布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 ．2 避雷器的作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 ．3 持续运行电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 ．d 暂时过电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 ．5 瞬态过电匪⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 避雷器运行条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 ．1 正常运行条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 ．2 异常运行条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯7 技术要求⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 7 ．1 避雷器外套的绝缘耐受性能⋯⋯⋯⋯⋯7 ．2 避雷器的参考电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．3 避雷器的阻性电流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．4 避雷器的0 ．“ 7 5 倍直流参考电压下泄漏电流7 ．5 避雷器的残压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．6 避雷器的局部放电和无线电于扰电鹾⋯⋯7 ．7 避雷器的密封性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．8 多柱避雷器的电流分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．9 避雷器的热稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．1 0 能量耐受⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．1 1 大电流冲击耐受⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．】2 动作负载⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-7 ．1 3 避雷器的暂时过电压耐受时间特性⋯-7 ．1 4 压力释放⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．1 5 避雷器的机械性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．1 6 避雷器的耐污秽性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8Ⅲ111l1222222335678000l1ll1111111122222 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 87 ．1 7 避雷器外套的外观要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ．1 8 复合外套避雷器的热机试验和沸水煮试验要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，⋯7 ，1 9 复合外套避雷器外套的耐电痕化和蚀损要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 测量设备及试品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 ．1 测量设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 ．2 试品⋯⋯r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．9 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．1 避雷器外套的外观检查⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．2 避雷器外套的爬电距离检查⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．3 阻性电流试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯94 工频参考电压试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ，5 直流参考电压试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．60 ．7 5 倍直流参考电压下泄漏电流试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．7 局部放电和尤线电干扰电压试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．8 残压试验⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．9 能量耐受试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯- -9 ．I o 大电流冲击耐受试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 9 ．1 1 动作负载试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ．-9 ．】2 暂时过电压耐受试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 ．13 避雷器外套的绝缘耐受试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，⋯⋯⋯⋯9 ．1 4 压力释放试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- - ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 ．1 5 多柱避雷器的电流分布试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．1 ．5 机械负荷试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．17 人工污秽试验⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．1 8 密封试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 ．1 9 热机试验和沸水煮试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-9 ．2 0 复合外套避雷器外套的耐电痕化和蚀损试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-1 0 检验规则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 ．1 总则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-l o ．2 例行试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-1 0 ．3 型式试验⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- - ⋯⋯-1 0 ．4 验收试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯一1 05 抽样试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 l 标志、包装、运输保管及保修期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 标志⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-1 1 ．2 包装⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ．】1 ．3 随产品提供的技术文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．4 运输和保管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．5 保修期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- -附录A 资料性附录 避雷器能量应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- -附录B 规范性附录高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器型号编制方法Ⅱ挖地n ”nM nMHH MM “坫L 三加加趵钌n 打n 龃拈孔孔孔孔站筋孙筋聃拍打钾髂姐 w w w . b z f x w . c o m 刖吾G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8本标准在主要技术内容上参照国际大电网会议技术报告C i g r e3 3 ／1 4 ．0 5 高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器使用导则 C I G R EP U B I ，I C A T I O NN O3 4 ，1 9 8 9 及G B1 1 0 3 22 0 0 0 交流无问隙金属氧化物避雷器 e q vI E C6 0 0 9 9 4 1 9 9 9 进行制定。请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本标准的附录A 为资料性附录；附录B 为规范性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准南全国避雷器标准化技术委员会归订。本标准主要起草单位西安电瓷研究所、中国电力科学研究院。本标准参加起草单位西安高压电器研究所、北京网联直流工程技术有限公司、中国南方电网有限责任公司、北京电工综合技术经济研究所。本标准主要起草人贾东旭、何计谋、车文俊、郑劲、赵杰、宋继军、李凡、苟锐峰、肖遥、方晓燕、张一呜、程文怡。Ⅲ w w w . b z f x w . c o m 高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 81 范围本标准规定了高压直流换流站无问隙金属氧化物避雷器 以下简称避雷器 的技术要求、试验方法、检验规则等内容。本标准适用于高压直流换流站用避雷器，不适用于气体绝缘金属封闭避雷器。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，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文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。G B ／T1 9 12 0 0 8 包装储运图示标志 1 S O7 8 0 19 9 7 ，M O D G B ／T7 7 22 0 0 5 高压绝缘子瓷件G B ／T7 7 5 ．12 0 0 0 绝缘子试验方法第1 部分一般试验方法G B ／T7 7 5 ．32 0 0 6 绝缘子试验方法第3 部分机械试验方法G B ／T2 9 0 0 ．1 22 0 0 8电工术语避雷器、低压电涌保护器及元件G B ／T2 9 0 0 ．1 91 9 9 4电工名词术语高电压试验技术和绝缘配合G B ／T6 5 5 32 0 0 3 评定在严酷环境下使用的电气绝缘材料耐电痕化和蚀损的试验方法 I E C6 0 5 8 7 19 8 4 ，I D T G Bl 1 0 3 22 0 0 0 交流无问隙金属氧化物避雷器 e q vI E C6 0 0 9 94 1 9 9 9 G B ／T16 9 2 7 ．119 9 7 高电压试验技术第一部分一般试验要求 e q vI E C6 0 0 6 0 1 1 9 8 9 G B ／T1 6 9 2 7 ．21 9 9 7 高电压试验技术第二部分测量系统 e q vI E C6 0 0 6 0 2 1 9 9 4 1 E C6 0 6 3 3 1 9 9 8 高压直流输电术语3 术语和定义G B ／T2 9 0 0 ．1 22 0 0 8 、G B ／T2 9 0 0 ．1 91 9 9 4 、G B1 1 0 3 22 0 0 0 及I E C6 0 6 3 3 1 9 9 8 确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3 ．1额定电压r a t e dv o l t a g e施加到避雷器端子间的最大允许工作电压，它是表明避雷器运行特性的一个重要参数。3 ．2持续运行电压c o n t i n u o u so p e r a t i n gv o l t a g e高压直流换流站直流侧避雷器持续运行电压是由直流电压迭加谐波电压组成的。其持续运行电压分为三个不同的值a 最大峰值持续运行电压p e a kc o n t i n u o u so p e r a t i n gv o l t a g e ，P C O V最大峰值持续运行电压是指包括换相过冲的最高持续运行电压峰值。b 峰值持续运行电压c r e s tv a l u eo fc o n t i n u o u so p e r a t i n gv o l t a g e ，C C O V1 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8峰值持续运行电压是指不包括换相过冲的最高持续运行电压峰值。c 等效持续运行电压e q u i v a l e n tc o n t i n u o u so p e r a t i n gv o l t a g e ，E C O V等效持续运行电压是指等同于在实际运行电压下产生相同功耗的电压值。注1 既可选用工频电压，也可选用直流电压，或者两者的组合。注2 电压值和功耗可采用计算方法或通过特殊试验回路的试验确定。3 ．3持续电流c o n t i n u o u sc u r r e n t施加持续运行电压时流过避雷器的电流。它由阻性分量和容性分量组成，包括由谐波产生的分量。3 ．4配合电流c o - o r d i n a t i n gc u r r e n t用于系统绝缘配合，确定避雷器最大残压的电流称为配合电流。配合电流分为以下四种a 陡波冲击电流s t e e pc u r r e n ti m p u l s e按G B l l 0 3 22 0 0 0 中2 ．2 0 的规定。b 雷电冲击电流l i g h t n i n gc u r r e n ti m p u l s e按G B1 1 0 3 22 0 0 0 中z ．1 1 的规定。c 操作冲击电流s w i t c h i n gc u r r e n ti m p u l s e按G B1 1 0 3 22 0 0 0 中2 ．3 2 的规定。d 缓波前操作冲击电流s l o wf r o n ts w i t c h i n gc u r r e n ti m p u l s e视在波前时问为10 0 0p s 1 0 0 ／* s ，半峰值时间约为波前时间2 倍的冲击电流峰值。4 符号和缩略语仅涵盖了最频繁使用的符号和缩写，高压直流换流站无问隙金属氧化物避雷器导则中采用的其他的符号，详见引用标准。4 ．1 字母符号a延迟角 触发角T周期u 。。一持续运行电压峰值u “理想空载直流电压u v等效持续运行电压值u P c 。。持续运行电压最大峰值u ，避雷器额定电压u “避雷器参考电压u s c c o v避雷器比例单元的持续运行电压峰值u 。。m 。避雷器比例单元的等效持续运行电压值／2换相角 重叠角4 ．2 缩略语C C O V峰值持续运行电压E C O V等效持续运行电压P C O V最大峰值持续运行电压4 ．3 直流换流站布置图中避雷器的符号A交流母线避雷器B换流桥避雷器2 w w w . b z f x w . c o m 换流器避雷器换流器直流母线避雷器直流母线避雷器直流线路避雷器平波电抗器避雷器中性母线避雷器交流滤波器避雷器直流滤波器避雷器直流中点母线避雷器阀避雷器5 避雷器布置及其所受的应力G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 85 ．1 避雷器布置高压直流换流站 包括相连接的交、直流线路 可划分为以下四个部分 见图1 ，即a 交流网络；b 换流站交流侧，包括交流滤波器、断路器和换流变压器网侧绕组；c 换流站直流侧，包括换流器、换流变压器阀侧绕组、平波电抗器、直流滤波器和中性母线；d 直流线路。直流侧的避雷器按其持续运行电压可划分为以下网组 见图2 a 跨接在阀两端和跨接在6 或1 2 脉动换流器两端或跨接在6 或1 2 脉动换流器的高压端到换流站接地网之间的避雷器 V 、B 、C 、M 和C B ；b 在高压直流极线与换流站接地网之间连接的避雷器 D B 、D L ；c 无显著持续运行电压的避雷器 E 和D R ；d 跨接直流滤波器的一部分，但要承受显著持续运行电压的避雷器 F D 。对于背靠背高压直流换流站 见图3 ，直流侧通常只需要阀避雷器 V ，但有时还需配备换流器避雷器 c 或换流桥避雷器 B 。在换流站的交流侧 见图4 ，安装有相对地避雷器 A 和跨接一个或两个交流滤波器电抗器的交流滤波器避雷器 F A 。平波电抗嚣变流滤波器／、～o 一坡墒自学誊中羔接地{到另一极空流阿络换流站交流侧a b 换流站直流侧图1连接于交、直流线路的高压直流换流站的一极路直流线路d c ∞雎砚隙E 队mMv w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8{r 中j当j逸V暨n肌。肌。上上l扣F D JrJf F D 【～1 ；习t砷。r 古t_ zt 鎏垫I ～一。| { ～，珈I1 ‘i 唐i冲图2高压直流换流站直流侧r 古t逸；i 肌I ～i 庙i 店{i 肌【唐ii 古；；肌i 庙2习i 永图3 背靠背高压直流换流站直流侧 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8图4 高压直流换流站交流侧5 ．2 避雷器的作用5 ．2 ．1阀避雷器用于保护阀免受过电压的损坏。该避雷器加上晶闸管的正向保护触发构成阀的过电压保护。阀避雷器还决定换流变压器阀侧所需的相问绝缘水平。换流变压器阀侧绕组及换流器内各点所需的对地绝缘水平取决于阀避雷器和其他避雷器串联的保护水平。5 ．2 ．2 直流中点母线避雷器直流中点母线避雷器用于保护1 2 脉动换流器下部的6 脉动换流器免受过电压的损坏。阀避雷器和直流中点母线避雷器一起决定与上部6 脉动换流器所对应的换流变压器阀侧绕组所需的对地绝缘水平，该点的保护水平为这两种避雷器保护水平之和。5 ．2 ．3 换流桥避雷器用于保护所跨接的6 脉动换流器免受过电压的损坏 在图2 中用虚线标出 。5 ．2 ．4 换流器直流母线避雷器用于保护平波电抗器的换流器侧高压直流极线上连接的电器设备免受过电压的损坏。5 ．2 ．5 换流器避雷器用于限制侵入到阀厅的雷电过电压幅值。对于较低电雎的换流器，或没有雷电侵入闻厅的危险，可不安装该避雷器 在图2 中用虚线标出 。5 ．2 ．6直流母线避雷器、直流线路避雷器用于保护与直流极线相连接的直流开关场的设备免受过电压的损坏。由于距离效应，通常要安装不止一只避雷器。线路人口处安装的避雷器称为直流线路避雷器。5 ．2 ．7 中性母线避雷器用于保护中性母线和与它连接的电器设备免受过电压的损坏。当双极对称运行时，中性母线的运行电压接近于零。但在单极运行方式下，需要考虑其运行电压。发生接地故障时，该避雷器会受到很大的能量冲击，通常要安装多只避雷器。5 ．2 ．8 直流滤波器避雷器用于保护直流滤波器的电抗器和电阻器免受过电压的损坏。该避雷器还可保护低压电容器，这取决于使用滤波器的类型。5 ．2 ．9 平波电抗器避雷器用于保护平波电抗器免受过电压的损坏。在某些工程中，因为换流器直流母线避雷器和直流母线5 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8避雷器已为该电抗器提供了充分的保护，可不安装该避雷器。5 ．2 ．1 0 交流母线避雷器安装于靠近交流网络进线终端并靠近换流变压器处，用于保护交流母线和换流变眶器免受过电压的损坏，在某种程度上还对断路器操作引起的快速瞬态过电压起限制作用。如果换流变压器有连接无功补偿或滤波装置的第三绕组，则在它的端子上通常也要安装避雷器。交流母线避雷器需要与交流稠络中已有的避雷器相配合，它的保护水乎一般选得比交流刚络中已有的避雷器低。这样可以使已有的避雷器不致因为换流站大容量电容器组的存在而承受过重的应力，同时可降低阀避雷器的应力。使换流器得到最佳的保护。5 ．2 ．1 1 交流滤波器避雷器用于保护交流滤波器的电抗器和电阻器免受过电压的损坏。该避雷器还可保护低压电容器，这取决于使用滤波器的类型。5 ．3 持续运行电压5 ．3 ．1阀避雷器的持续运行电压阀避雷器的持续运行电压波形如图5 所示。其L ，c c o 。与u 。⋯成正比，可表达为u “o v 一} U ‰。，。，⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯- - 1 图5 整流运行时阀避雷器的持续运行电压波形u “一与持续运行电压的直流分量之比为2 ．2 ～3 ．3 。在较大延迟角下运行会加大换向过冲，使P C O V 值进一步提高。5 ．3 ．2 直流中点母线避雷器的持续运行电压直流中点母线避雷器的持续运行电压的波形如图6 所示。如忽略接地极线路上的电压降，则它的C C O V 与阀避雷器相同。这个电压由直流电压分量迭加纹波构成，u 。。。。与持续运行电压的直流电压分量之比为1 ．1 ～1 ．2 。图6 直流中点母线避雷器的持续运行电压波形5 ．3 ．3 换流器直流母线避雷器的持续运行电压换流器直流母线避雷器的持续运行电压的波形如图7 所示。它是由直流电压分量迭加纹渡构成。6 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8当a 口很小时，理论上U c c 0 。为U c c 。V 一等U ‰m “c O s l 5 。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“2 对于1 2 脉动换流器来说，u ⋯与直流分量之比约为1 ．0 7 。此外，对于P C O V 来说，还必须考虑换向过冲的影响。换向过冲图7 换流器直流母线避雷器的持续运行电压波形5 ．3 ．4 直流母线避雷器的持续运行电压直流母线避雷器的持续运行电压没有换向过冲，仅迭加有换流器产生的很小的6 或1 2 脉动纹波。5 ．3 ．5中性母线避雷器的持续运行电压中性母线避雷器的持续运行电压通常很低。单极运行时，其持续运行电压值是由接地极引线或金属返回线E 产生的较低的直流电压与换流器产生的较低的6 或1 2 脉动纹波决定的。5 ．3 ．6 直流滤波器避雷器的持续运行电压直流滤波器避雷器的持续运行电压是由通过滤波器的一个或几个较低的谐波电压构成，其频率对应于该滤波支路的调谐频率。该避雷器的特性通常由瞬态过电压决定。5 ．3 ．7 平波电抗器避雷器的持续运行电压平波电抗器避雷器的持续运行电压主要是来自换流器很小的脉动电压。该避雷器的特性由瞬态过电压决定。5 ．3 ．8 交流滤波器避雷器的持续运行电压交流滤波器避雷器的持续运行电压为很低的工频电压迭加对应于该滤波支路调谐频率的谐波电压构成。该避雷器的特性通常由瞬态过电压决定。5 ．4 暂时过电压5 ．4 ．1交流侧产生的暂时过电压与高压直流换流站直流侧比较，交流侧比较频繁地产生暂时过电压。暂时过电压的产生与突然甩掉全部负荷相关，这种甩负荷可能由交流系统或直流系统的故障而引起的。换流器因故障闭锁，通常会产生很高的过电压。换流器直流侧故障，在交流侧产生的暂时过电压通常较低。交流侧故障切除后，如果换流器可迅速恢复，并将直流功率恢复到故障前水平，则暂时过电压的持续时间和幅值都可减小。但是，如果换流器闭锁时滤波器不能同时切除，突然甩全负荷，可产生较严重的暂时过电压。换流站都装有容量很大的滤波器和电容器组，它们和交流系统的共同作用，可能产生低频谐振。如果不采取特别的措施，这时的暂时过电压要比交流系统类似工况时严重。安装交流滤波器，对减小电压畸变从而降低避雷器所受的电压应力是有效的。当由于控制或保护动作 如将滤波器切除 使暂时过电压的持续时间被限制到仅几个周波时，避雷器所承受的电压应力也可做为瞬态过电压应力来处理。产生于换流站交流侧的暂时过电压，对交流母线避雷器是决定性的。7 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8换流器在解锁状态，交流侧的暂时过电压就会作用于阀避雷器。这一点对直流中点母线避雷器和换流器直流母线避雷器也成立。然而当交流电压过高时，通过控制触发角可将这些过电压自动降低，但加大触发角会增大换向过冲。换流器可用两种方式闭锁带旁通对和不带旁通对。当换流器带旁通对，在发生故障时，控制脉冲会使一对串联的阀导通，形成换流器直流侧短路。非导通阀上的避雷器在这种情况下要承受全部的相间电压。当换流器闭锁且不带旁通对，就没有开通脉冲迭加到阀上，所有的阀都不导通。因而每个阀避雷器上的电压会低于带旁通对闭锁的情况。交流侧暂时过电压通常是与造成交流电压不对称和畸变的故障同时产生的。如果换流器处于解锁状态，它就会在直流侧产生不同频率的交流电压分量。交流侧的负序电压分量会在直流侧产生二次谐波电压分量，它又会在直流侧产生相应的二次谐波电流，这个电流通过换流器反过来又在交流侧产生三次谐波电流。这会导致平波电抗器避雷器、直流滤波器避雷器、中性母线避雷器以及交流滤波器避雷器上出现暂时谐波过电压。5 ．4 ．2 直流侧产生的暂时过电压在发生某些导致逆变器闭锁的故障时，直流极线会产生暂时性的电压升高。典型情况是对端闭锁时整流器无控制充电。对于电缆输电的情况来说，这种事件理论上可以产生2 倍以上的过电压。另外，大电流时闭锁逆变器而不开通旁通对，会导致基频电压加到逆变端，如果直流侧存在等于或接近于基频的谐振时，直流母线避雷器承受的电压应力最高。电流消失后，高电压会维持相当长的时问，在架空线路或电缆的电容电荷通过泄漏路径泄放干净之前，它一直作用于直流母线避雷器。如果整流器的控制系统设计适当，则直流极线上的这种暂时过电压可大幅度降低。5 ．5 瞬态过电压5 ．5 ．1 不同的输电接线方式高压直流输电接线可分为两大类a 架空输电线路或电缆输电线路；b 背靠背接线。5 ．5 ．2 阀避雷器上的瞬态过电压在避雷器上产生较高的电流及能量负载的事件有a 交流侧接地故障和故障切除，从交流侧传递的操作冲击电压；b 换流变压器阀侧高电位绕组某相的接地故障，可导致直流线路通过避雷器放电；c 仅一个换相组内的电流熄灭。如换流器带旁通对闭锁，交流侧传递的操作冲击电压会使避雷器受到较高的应力，当系统条件不利时，这种情况会导致在交流滤波器、并联电容器、换流变压器及交流网络阻抗之间的铁磁谐振。过电压的持续时问由交流滤波器保护切除时问决定。应该指出，通常只有换流器闭锁 在切除故障之后 时，交流侧才会产生过高的过电压。如故障后换流器继续运行，它会使过电压衰减，总的放电能量会小得多。使避雷器出现最大通流的工况常常发生在换流器带旁通对永久闭锁时。这种闭锁意味着换流变压器的断路器会在几个周波后断开，当故障切除后，避雷器就不会承受任何运行电压。换流器最高直流电位连接的换流变压器阀侧发生相对地故障时，上部换流器上的阀避雷器会受到很高的过电压作用。首先，换流器和阀的杂散电容放电，形成一个作用于故障相阀上的持续时间短 约lp s 、波头很陡的冲击。接着，直流滤波器和直流线路通过直流平波电抗器和换流变压器的漏抗放电，形成一个操作型冲击，在1m s 时达到峰值。后一种放电可能使联在其他相的一个避雷器通过最大的电流和能量。某些参数，如故障瞬问的直流电压u “、平波电抗器的电感、换流变压器的漏抗及线路参数，可以决定上端三个避雷器中哪个承受的应力最大以及这些应力的幅值。这种故障的放电能量取决于直8 G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8流滤波器的电容、直流线路的长度及电压。由于某种原因一个换相组的三个阀电流都熄灭了，而与之串联的换相组的阀仍在导通电流，此时电流被迫转人与不导通阀并联的避雷器，如果这个电流不能迅速降低到零，则该避雷器消耗的能量可能相当大。导致一个换相组的阀电流熄灭的事件是a 一个阀开通失败，例如阀控单元失效引起的阀开通失败；b 一个换流器所有的阀都闭锁，而没有将旁通对导通。这种事件可能使换流器电流在某些暂时条件下接近零，会使电流仅在串联的换相组中熄灭。最严重的能量应力是在逆变器闭锁而设有开通旁通对时产生。如果电流熄灭无法避免，则可以加上冗余开通回路，利用保护动作强迫阀开通，以显著降低电流熄灭的危险。5 ．5 ．3 直流中点母线避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受应力a 交流网络传来的操作冲击电压；b 下部6 脉动换流器电流熄灭；c 绕击引起的雷电冲击电压。电流熄灭意味着操作冲击作用于该避雷器，它对于该避雷器的操作保护水平是决定性的。其能量要求也由这种工况决定。这种工况下，故障之后避雷器不承受任何运行电压。绕击引起的雷电冲击电压对该避雷器不会产生决定性的应力。5 ．5 ．4 换流器直流母线避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受应力a 交流网络传来的操作冲击电压；b 绕击引起的雷电冲击电压。这两种事件都不会产生较重的避雷器负载，避雷器必须能承受这些事件之后的持续运行电压。如果单极由两个串联的1 2 脉动换流器组成，每个1 2 脉动换流器可用跨接在它上面的避雷器 换流器避雷器 保护。如果是这种情况，除了上述两类事件外，该避雷器在下述事件下也会承受应力a 1 2 脉动换相组电流熄灭；b 另一个1 2 脉动换相组短路时直流线路放电。5 ．5 ．5 直流母线避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受应力a 直流线路放电，例如另一极发生接地时；b 从线路侵入的雷电冲击电压。该避雷器必须能在上述事件之后耐受持续运行电压。5 ．5 ．6中性母线避雷器上的瞬态过电压中性母线避雷器通常分为几只避雷器，分别连接在中性母线的不同点上。这样使得其中的一只避雷器承受操作冲击的电流和能量，而另外几只仅承受雷电冲击电压。中性母线避雷器在下述事件中承受操作型的冲击电压a 直流母线或直流线路接地故障；b 换流变压器阀侧某交流相接地故障；c 单极运行时失掉返回路径。仅上述第一种事件要求避雷器能够耐受持续运行电压。所有这些故障都会产生很高的能量负载。中性母线避雷器在下述事件中会承受雷电型的冲击电压a 直流母线或直流线路接地故障； G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 8b 从直流线路或接地极引线侵入的雷电冲击电压。这些事件通常给出较大的放电电流，但其能量较小。55 ．7 直流滤波器避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受冲击电压a 直流母线接地故障或直流母线与中性母线间短路时滤波电容器放电；b 从直流线路侵入的雷电冲击电压波；c 直流母线上的操作冲击电压。前两种情况会产生雷电型冲击电压，而第三种则产生操作型冲击电压。雷电侵入波的极性可能与直流极的极性相反，这一点在确定避雷器参数时应加以考虑。第一种工况，避雷器承受的通流容量较大。5 ．5 ．8 平波电抗器避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受应力a 从直流线路侵入的同极性或反极性的雷电冲击电压；b 在直流母线接地故障时产生的冲击电压。第一种工况对避雷器会产生决定性的应力。5 ．5 ．9 交流母线避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受应力a 交流系统故障切除产生的操作冲击电压；b 从交流线路侵入的雷电冲击电压。当换流器交流母线上或靠近它的地方发生接地故障时，换流变压器会有一定的剩磁存在，其幅值取决于事故发生的时刻。当切除故障，电压恢复时，变压器会饱和，产生谐波电流。在不利情况下，它会产生相当高幅值的过电压。这种类型的过电压只有改变系统布置才能避免。例如切除滤波器，或加大系统阻尼 如快速再起动换流器 ，因此，在故障过程中闭锁换流器而在故障切除后立即重新起动。551 0交流滤波器避雷器上的瞬态过电压该避雷器在下述事件中会承受冲击电压a 滤波器母线接地故障后滤波器支路电容器放电；b 交流母线上的雷电冲击电压；c 交流母线上的操作冲击电压。其中第一类事件产生雷电型冲击电压。避雷器承受的通流容量与直流滤波器避雷器类似，6 避雷器运行条件6 ．1 正常运行条件符合本导则的避雷器在下述正常运行条件下应能正常运行。a 环境温度不高于 4 0 ℃，不低于一4 0 ℃；b 太阳光的辐射；注太阳最大照射7 次能量耐受，一各次放电问冷却到环境温度 2 5 ℃1 0 ℃]冷却到环境温度 2 5 ℃1 0 ℃组装成3 只比例单元＼1 次1 0 0k A 4 ／1 0l as 大电流冲击5 0s ～6 0s＼1 次1 0 0k A 4 ／1 0ps 大电流冲击冷却到环境温度 2 5 ℃1 0 ℃1 0k A 雷电冲击电流试验、、～试样检查 1 试品置于敞开空气中； 2 试品封装或置于敞开空气中； 3 试品组装为比例单元。图11无显著持续运行电压避雷器的动作负载试验程序 G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 89 ．1 1 ．6 ．2 预备性试验预备性试验中，试品应经受7 次能量耐受，其值不小于规定的能量耐受值。2 次之间间隔时间应能使电阻片冷却到环境温度2 5 ℃1 0 ℃。对于多柱并联的避雷器，可以在避雷器比例单元或电阻片上进行试验，确定所使用的能量时，要考虑电流分布不均匀系数而进行修正。试验可以在静止空气温度为2 5 ℃1 0 ℃的敞开空气中对电阻片进行。能量耐受采用2m s 方波冲击电流波形，见G B1 1 0 3 22 0 0 0的规定。能量耐受试验完成后，试品冷却到环境温度2 5 ℃1 0 ℃，组装3 只比例单元。9 ．1 1 ．6 ．3 施加冲击在动作负载试验开始时，比例单元的温度应在2 5 ℃土l o ℃范围内。比例单元应耐受l o ok A 的规定波形大电流冲击2 次，2 次冲击的时问问隔为5 0s ～6 0S 。试验应在环境温度为2 5 ℃1 0 ℃下进行。预备性试验和随后的冲击电流应施加相同的极性。对于无显著持续运行电压的避雷器，热稳定的验证可以省略。每次冲击应记录电流波形。同一试品的电流波形不应出现显示试品击穿或闪络的差异。在完成整个试验程序且在试品冷却到环境温度 2 5 ℃1 0 ℃ 后，重复试验程序开始时的残压试验。如达到热稳定，试验前后测得的残压变化不大于5 ％，且试验后检查试品，电阻片无击穿、闪络或破碎痕迹，则认为避雷器通过了本试验。9 ．1 1 ．7 热稳定验证对于各类避雷器在图9 、图1 0 、图1 1 所示程序中，至少在施加升高的C C O V 或E C O V 的摄后1 5r a i n 期问内，如果泄漏电流的阻性分量峰值或功率损耗或电阻片的温度稳定地降低，则认为经受动作负载试验的避雷器比例单元是热稳定的，且认为通过了本试验。施加电压的稳定性和环境温度的变化对泄漏电流的阻性分量有很大影响。因此，在某些情况下，在施加电匪结束时，仍不能明确地判断避雷器是否热稳定。如果出现这种情况，施加电压的时间应延长，直到能够确认电流或功率损耗或温度稳定降低为止。如果在施加电压3h 以后，电流或功率损耗或温度尚未观察到明显增加趋势，则认为比例单元是稳定的。9 ．1 2 暂时过电压耐受试验本试验不是型式试验所必需的项目。供需双方协商确定并提供电压时间特性曲线，试验程序可参见G B l l 0 3 22 0 0 0 附录D 的规定。9 ．1 3 避雷器外套的绝缘耐受试验避雷器应尽可能按实际运行情况安装。试验时，避雷器外套的外表面应清洁干燥，避雷器内部电阻片及其他元件应除去。具体试验方法应符合G B ／T1 6 9 2 7 ．卜19 9 7 中的有关规定。9 ．1 4 压力释放试验9 ．1 4 ．1瓷外套避雷器的压力释放试验试验方法应符合C B1 1 0 3 22 0 0 0 中8 ．7 的规定。9 ．1 4 ．2 复合外套避雷器的压力释放试验复合外套避雷器压力释放试验方法参照G B1 1 0 3 22 0 0 0 中8 ．7 的规定。试验的判定方法如下试验后试品不应发生猛烈破碎，试品碎片应落在规定的围栏内。允许下列碎片落在围栏外a 陶瓷材料碎片如电阻片或外套的硬质碎片，每片质量小于1 0g ；b 压力释放装置排气口的盖板或薄膜；c 复合外套的柔软部分。试品及碎片必须在试验结束后2r a i n 内自行熄灭。2 0 G B ／T2 2 3 8 9 - - 2 0 0 89 ．1 5 多柱避雷器的电流分布试验本试验应对所有并联的电阻片组或避雷器元件进行，一个并联电阻片组指的是各柱问没有中间电连接的装配好的一部分。制造厂应规定一个适当的冲击电流值，其值为通过每柱的电流1 0 0A ～l0 0 0A范围。在该电流下测量通过每柱的电流，并且计算出的各柱之间的电流分布不均匀系数卢应不大于本导则7 ．