避雷器技术标准说明.docx

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避雷器技术标准说明

附件8：

110（66）kV～750kV避雷器技术标准

（附编制说明）

国家电网公司

110（66）kV～750kV避雷器技术标准

1总则

1.1为适应电网的发展要求，提高设备运行的安全可靠性，加强输变电设备技术管理，特制定本技术标准。

1.2本标准是依据国家和国际的有关标准、规程和规范并结合近年来国家电网公司输变电设备评估分析、生产运行情况分析以及设备运行经验而制定的。

1.3本标准对金属氧化物避雷器、碳化硅阀式避雷器设备的设计选型（运行选用）、订货、监造、出厂验收、包装运输、现场安装和现场验收等环节提出了具体的技术要求。

1.4本标准适用于国家电网公司系统的110（66）kV～750kV金属氧化物避雷器以及交流电力系统标称电压110（66）kV～500kV碳化硅阀式避雷器。

35kV及以下电压等级避雷器可参照执行。

2引用标准

以下为输电设备设计、制造及试验所应遵循的国家、行业和企业的标准及规范，但不仅限于此：

GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合

GB2900.12-1989电工名词术语避雷器

GB2900.19-1982电工名词术语高电压试验技术和绝缘配合

GB7327-1987交流系统用碳化硅阀式避雷器

GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器

GB16434-1996高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准

GB/T16927.1-1997高电压试验技术第一部分：

一般试验方法

GB50150-1991电气装置安装工程电气设备交接试验标准

DL474.5-1992现场绝缘试验实施导则避雷器试验

DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL/T804-2002交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则

DL/T815-2002交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器

DL/T864-2004标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则

JB2440-1991避雷器用放电计数器

JB/T4035-1999阀式避雷器用碳化硅

JB5892-1991高压线路有机复合绝缘子技术条件

JB/T8177-1999绝缘子金属附件热镀锌层通用技术条件

JB/T8460-1996高压线路用棒形复合绝缘子尺寸与特性

JB/T9669-1999避雷器用橡胶密封件及材料规范

JB/T9670-1999金属氧化物避雷器电阻片用氧化锌

Q/GDW109-2003750kV系统用金属氧化物避雷器技术标准

国家电网公司电力生产设备评估管理办法（生产输电[2003]95号）

国家电网公司关于加强电力生产技术监督工作意见（生产输电[2003]29号）

国家电网公司预防110（66）kV～750kV避雷器事故措施（国家电网生[2004]641号）

3避雷器类型

3.1金属氧化物避雷器

3.1.1无间隙金属氧化物避雷器

系统标称电压（Un）不小于110（66）kV的无间隙金属氧化物避雷器按其标称放电电流及使用场合分类见表1。

表1系统标称电压不小于110（66）kV的无间隙金属氧化物避雷器分类

标称放电电流In

20kA等级

10kA等级

5kA等级

1.5kA等级

避雷器额定电压Ur

kV（有效值）

420≤Ur≤648

90≤Ur≤468

84≤Ur≤90

84≤Ur≤108

60≤Ur≤207

避雷器类别

电站及线路用

并联补偿电容器用

电站及线路用

变压器中性点用

3.1.2带串联间隙金属氧化物避雷器

系统标称电压（Un）不小于110（66）kV的带串联间隙金属氧化物避雷器主要用于输电线路中限制雷电过电压及（或）操作过电压。

3.2碳化硅阀式避雷器

系统标称电压（Un）不小于110（66）kV的碳化硅阀式避雷器按照放电间隙的种类可分为磁吹阀式避雷器和普通阀式避雷器。

4使用环境条件

4.1正常使用环境条件

不同类型避雷器的正常使用环境条件见表2。

表2避雷器的正常使用环境条件

金属氧化物避雷器

碳化硅阀式避雷器

110（66）kV≤Un≤500kV

Un＝750kV

海拔高度

≤1000m

≤2000m

≤1000m

环境温度

≤＋40℃，≥－40℃

≤＋40℃，≥－25℃

≤＋40℃，≥－40℃

最大日温差

≤25K

≤32K

≤25K

日照强度

≤1.1kW/m2

≤1kW/m2

≤1.1kW/m2

电源频率

≤62Hz，≥48Hz

50Hz

50Hz

工作电压

长期工作电压不超过持续运行电压

长期工作电压不超过持续运行电压

系统短时工频电压升

高不超过额定电压

地震烈度

≤7度

≤8度

≤7度

最大风速

≤35m/s

≤34m/s

≤35m/s

覆冰厚度

≤2cm

≤1cm

≤2cm

污秽条件

Ⅳ级及以下污秽等级

Ⅲ级及以下污秽等级

（海拔2000m时）

Ⅳ级及以下污秽等级

4.2异常使用环境条件

本标准所规定的异常使用条件包括系统标称电压110（66）kV～500kV金属氧化物避雷器、碳化硅阀式避雷器，不包括系统标称电压750kV金属氧化物避雷器。

（1）环境温度超过+40℃，或低于-40℃；

（2）海拔高度超过1000m；

（3）可能使绝缘表面或安装金具产生腐蚀的烟气或蒸汽；

（4）因烟气、灰尘、盐雾、严重水雾或其他导电物质引起的严重污染；

（5）粉尘、煤气或烟气的爆炸性混合物；

（6）异常机械条件（烈度7级以上的地震、振动，最大风速超过35m/s，覆冰厚度超过2cm及高弯曲负载等）；

（7）避雷器带电冲洗；

（8）异常运输或贮存；

（9）额定频率低于48Hz或高于62Hz；

（10）电源靠近避雷器；

（11）对于线路用金属氧化物避雷器的异常运行条件还包括：

110kV及以上无避雷线的线路；

（12）对于碳化硅阀式避雷器的异常运行条件还包括以下两点：

1）湿热带强雷地区；

2）使用点的系统短时工频电压升高有可能超过避雷器的额定电压。

5避雷器选择的一般程序

（1）按照使用地区的气温、海拔、风速、污秽条件和地震等环境条件，确定避雷器的使用条件。

（2）根据被保护对象选择避雷器的类型。

（3）对于无间隙金属氧化物避雷器应按照系统长期作用在避雷器上的最高电压确定避雷器的持续运行电压。

（4）对于无间隙金属氧化物避雷器应根据安装点的暂时过电压的幅值和持续时间的估算结果，选择避雷器的额定电压，并与工频电压耐受时间特性进行校核。

对于碳化硅阀式避雷器或带串联间隙金属氧化物避雷器应根据安装点过电压的幅值及间隙遮断续流的能力，考虑避雷器或避雷器本体的额定电压。

（5）估算通过避雷器的雷电放电电流幅值和持续时间，选择避雷器的标称放电电流。

（6）估算通过避雷器的操作冲击电流和能量，选择避雷器的线路放电等级、方波冲击试验电流幅值以及能量吸收能力。

（7）根据被保护设备的额定雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压，按照绝缘配合的要求，确定避雷器雷电冲击保护水平和操作冲击保护水平。

（8）根据被保护设备的绝缘水平，确定碳化硅阀式避雷器及带串联间隙金属氧化物避雷器的雷电冲击放电电压上限。

（9）根据被保护设备可耐受的操作过电压倍数（避雷器不应动作），确定碳化硅阀式避雷器及带串联间隙金属氧化物避雷器工频放电电压下限。

（10）按照避雷器安装处的最大故障电流，选择避雷器的压力释放等级。

（11）按照避雷器安装处的污秽等级，选择避雷器外绝缘套的爬电比距。

外绝缘选择中，应考虑设备外绝缘与海拔高度的关系。

（12）按照避雷器安装处的引线拉力、风速和地震条件，选择避雷器的机械强度。

（13）当避雷器不能满足绝缘配合要求时，可采取以下一种或几种方法予以改进：

调整避雷器的位置；选择保护性能较好的避雷器；适当降低避雷器的额定电压；增加避雷器的只数等。

6技术要求

6.1无间隙金属氧化物避雷器

6.1.1额定电压（Ur）

避雷器的额定电压是施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器能在所规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确动作。

它不等于系统的标称电压。

额定电压一般的考虑原则是：

只要满足保护绝缘的配合系数（6.1.7），避雷器的额定电压可选得高一些。

无间隙金属氧化物避雷器的额定电压可按式

（1）选择。

Ur≥kUt

（1）

式

（1）中，k为切除单相接地故障时间系数。

对于110kV～750kV系统、10s及以内切除故障的66kV系统，k＝1.0；对于66kV系统10s以上切除故障时，k＝1.25～1.3（1.25主要用于保护并联补偿电容器及其他绝缘较弱设备的避雷器）。

Ut为暂时过电压（kV）。

暂时过电压（Ut）的推荐值见表3，表3中Um为系统最高工作电压。

对于直接接地系统的变压器中性点用无间隙金属氧化物避雷器的额定电压一般不低于系统最高工作相电压，66kV变压器中性点用无间隙金属氧化物避雷器的额定电压应不低于系统最高工作电压。

无间隙金属氧化物避雷器额定电压推荐值见表4、表5。

表3暂时过电压Ut推荐值（有效值）

系统标称电压（kV）

66

110～220

330～750

母线侧

线路侧

Ut

Um

1.4Um/

1.3Um/

1.4Um/

表4无间隙金属氧化物避雷器额定电压Ur的建议值（有效值）（kV）

系统标

称电压

66

110

220

330

500

750

10s及以内

切除故障

10s以上

切除故障

母线侧

线路侧

母线侧

线路侧

母线侧

线路侧

Ur

72

96

102

204

300

312

420

444

462

498

表5变压器中性点用无间隙金属氧化物避雷器额定电压Ur建议值（有效值）（kV）

系统标称电压

66

110

220

330

500

Ur

96

72

144

84（210）

102

注：

括号中数使用于中性点150kV等级绝缘

6.1.2持续运行电压和持续电流

6.1.2.1持续运行电压（Uc）

持续运行电压是允许持久的施加在避雷器端子间的工频电压有效值。

一般相当于避雷器额定电压的75%～80%。

对于110kV～750kV系统，无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。

对于66kV的系统，10s及以内切除故障时，Uc≥Um/

；10s以上切除故障时，Uc≥Um。

6.1.2.2持续运行电流

在持续运行电压下通过避雷器的持续电流应不超过规定值，该值由制造厂规定和提供，所提供值应包括全电流和阻性电流基波分量的峰值。

交接试验时，在系统运行电压下测量持续电流即运行电压下的交流泄漏电流应不大于出厂试验值的30%。

6.1.3参考电压（Uref）

6.1.3.1工频参考电压

工频参考电压是避雷器在工频参考电流下测出的避雷器的工频电压最大峰值除以

。

工频参考电流由制造厂确定，对于单柱避雷器，参考电流的典型范围为每平方厘米电阻片面积0.05mA～1.0mA。

工频参考电压应不低于避雷器的额定电压值。

6.1.3.2直流参考电压

直流参考电压是避雷器在直流参考电流下测出的避雷器的电压。

直流参考电流的数值由制造厂规定。

通常取1mA～5mA，国内一般取1mA。

直流1mA参考电压值一般不小于避雷器额定电压的峰值，同时不应小于附录表A1的规定值。

交接试验的直流参考电压不应大于出厂值的±5%。

6.1.3.30.75倍直流参考电压下漏电流

漏电流也可称为泄漏电流。

无间隙金属氧化物避雷器在0.75倍直流1mA参考电压下的漏电流不应大于50μA。

额定电压大于216kV时，漏电流由制造厂和用户协商规定。

6.1.4标称放电电流的选择

标称放电电流是用来划分避雷器等级的波形为8/20的雷电冲击电流峰值。

无间隙金属氧化物避雷器按远方雷击侵入波的概率统计及电站的重要性，一般可按表6进行选择。

表6无间隙金属氧化物避雷器标称放电电流的选择

系统标称电压（kV）

66～110

220

330～500

750

变压器中性点

标称放电电流（kA）

5

10

10～20

20

1.5

注：

在雷电活动特别强烈地区、重要变电所、进线保护不完善或进线段耐雷水平达不到规定时，110（66）kV～110kV系统中，避雷器的标称放电电流可选10kA，330kV～500kV系统中，避雷器的标称放电电流可选20kA。

6.1.5残压

残压是放电电流通过避雷器时，其端子间最大电压峰值。

避雷器在陡波、雷电及操作冲击电流下的残压值应不大于附录表A1的规定值。

6.1.6工频电压耐受时间特性

工频电压耐受时间特性是表明避雷器在运行中吸收了规定的操作过电压能量后，耐受暂时过电压的能力。

当暂时过电压的幅值高于或低于避雷器额定电压而作用时间短于或长于10s时，可以用工频耐受时间特性曲线校核，该曲线必须由避雷器制造厂提供。

6.1.7保护水平与绝缘配合

6.1.7.1雷电过电压保护水平

避雷器雷电过电压的保护水平取下列两项数值的较高者：

（1）陡波冲击电流下最大残压除以1.15；

（2）标称放电电流下的最大残压。

6.1.7.2操作过电压保护水平

避雷器的操作过电压保护水平是规定的操作冲击电流下的最大残压。

避雷器的操作冲击电流残压试验所用的操作冲击电流的波头时间为30μs～100μs。

其电流幅值则按避雷器的不同标称电流系列、不同类型以及不同额定电压分别规定了不同的数值。

6.1.7.3配合系数（ks）

配合系数为设备的绝缘水平与避雷器的保护水平之间应有的裕度。

等于被保护设备的绝缘水平除以避雷器的保护水平。

（1）雷电过电压的配合系数

1）中性点避雷器ks>1.25

2）避雷器非紧靠保护设备ks>1.4

（2）操作过电压的配合系数ks>1.15

对于330kV及以上电压等级变电所、带电缆段的变电所及全封闭组合电器（GIS）的配合系数，应通过模拟计算对绝缘配合状态进行校核，也可用统计法求出变电所的危险概率。

6.1.8能量吸收能力

6.1.8.1长持续时间电流冲击吸收能力

避雷器应耐受在型式试验时校核的长持续时间电流冲击的考核。

对于5kA等级（额定电压90kV及以上）、10kA及20kA无间隙金属氧化物避雷器，应根据标称放电电流及用户要求的线路放电等级通过线路放电试验验证长持续时间耐受能力。

对于1.5kA、5kA等级（额定电压90kV以下）无间隙金属氧化物避雷器，应通过2000μs方波电流冲击试验验证长持续时间耐受能力。

长持续时间电流冲击耐受试验后，电阻片应无击穿、闪络、破碎或其他明显损伤的痕迹，且试验前后各种冲击电流下的残压变化应不大于5%。

6.1.8.2大电流冲击耐受能力

无间隙金属氧化物避雷器电阻片需进行波形为4/10的大电流冲击耐受抽样试验。

电阻片在大电流冲击下，不应有击穿或闪络等破坏。

在动作负载试验中，也要施加大电流冲击，试验只施加两次冲击，试品不应有击穿、闪络等损坏。

大电流冲击耐受试验数值见表7。

表7大电流冲击耐受试验数值

避雷器标称放电电流等级（kA）

大电流冲击电流值（峰值，kA）

20

100

10

100（65）

5

65（40）

1.5

10

注：

（1）括号内电流峰值为不推荐值；

（2）根据运行条件电流峰值可取其它值（较低或较高）。

6.1.9动作负载

6.1.9.1动作负载试验

无间隙金属氧化物避雷器应能耐受动作负载试验所示的运行中出现的各种负载。

这些负载不应引起避雷器的损坏或热崩溃。

对于1.5kA、5kA（额定电压90kV以下，并联补偿电容器用避雷器除外）以及强雷电负载避雷器，用大电流冲击动作负载试验验证。

对于5kA（额定电压90kV及以上）、10kA、20kA等级及并联补偿电容器用无间隙金属氧化物应用操作冲击动作负载试验验证。

如果达到热稳定，试验后检查试品，若电阻片无击穿、闪络或破损的痕迹，试验前后的各种冲击电流下的残压变化不大于5%，则避雷器通过试验。

6.1.9.2动作负载试验中的热稳定评价

对于各种类型避雷器在试验程序中，至少在施加升高的持续电压（Uc*）的最后15min期间，如漏电流的阻性分量峰值或功率损耗或电阻片的温度稳定降低，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。

在某些情况下，在施加Uc*结束时，仍不能明确的判断避雷器是否热稳定。

施加电压Uc*的时间应延长直到确认电流或功率损耗或电阻片的温度稳定降低为止。

如果在施加电压3h后，电流或功率损耗或温度尚无明显增加趋势，则认为是稳定的。

6.1.10并联补偿电容器用避雷器的参数选择

6.1.10.1保护接线

通常采用图1所示的Ⅰ型保护接线方式，可以有效的限制单相重燃，同时也可能降低两相重燃的几率，将电容器组和电抗器上的过电压限制在一定的范围内。

图2所示的Ⅱ型保护接线方式既能限制电容器相对地过电压，也可限制极间过电压。

但避雷器在两相重燃过电压中要吸收很大的能量，所以避雷器应具有较大的方波通流能力。

图1Ⅰ型保护接线方式

图2Ⅱ型保护接线方式

6.1.10.2主要参数的选择

6.1.10.2.1额定电压和直流1mA电压

并联补偿用避雷器的额定电压和直流1mA电压的选择可参照6.1.1及6.1.3的原则，Ⅰ型接线方式中的避雷器额定电压可按照表8选取。

Ⅱ型接线方式中相间避雷器SA2和中性点对地避雷器SN的额定电压可取6.1.1中推荐值的1/2，或通过计算确定。

表8典型的并联补偿电容器用避雷器参数（参考）

避雷器额定电压Ur

（有效值，kV）

避雷器持续运行

电压Uc（有效值）

标称放电电流5kA等级

雷电冲击电流残压

操作冲击电流残压

直流1mA参考电压

（峰值）不大于

不小于

84

67.2

221

176

121

90

72.5

236

190

130

6.1.10.2.2保护水平

并联补偿用避雷器的雷电冲击残压可按普通阀式避雷器考虑。

操作冲击保护水平：

电容器对地绝缘水平一般为4倍最高相电压的峰值；电容器极间绝缘水平按2.15倍电容器额定电压峰值选取。

6.1.10.2.3方波通流能力

Ⅰ型和Ⅱ型两种接线方式中，避雷器方波通流能力可近似按表9选取。

表9并联补偿电容器用避雷器的方波通流能力

系统标称电压kV（有效值）

66

电容器组容量kVar

Ⅰ型

40000

600

Ⅱ型

40000

800

注：

在某一系统标称电压下，当电容器组容量大于表8所列值时，应重新计算对避雷器方波通流能力的要求。

6.1.11多柱避雷器的电流分布

制造厂应规定多柱避雷器一柱中的最大电流值。

6.1.12避雷器的热稳定性

经用户和制造厂协商，可进行专门的热稳定试验。

6.1.13压力释放要求

避雷器所能耐受的短路电流应大于避雷器安装处的最大短路电流，并按此选择避雷器的压力释放电流等级。

最大短路电流应为安装处10年内系统发展可能达到的最大值（周期分量的有效值）。

不同标称放电电流的压力释放等级见表10，最大电流的持续时间不应小于0.2s。

表10压力释放试验的电流值

标称放电电流（kA）

20

10

5

1.5

大电流压力释放预期对称电流（有效值，kA）

80

63

40

20

40

20

10

16

5

小电流压力释放电流（有效值，A）

800

6.1.14外绝缘和耐污要求

6.1.14.1电瓷绝缘外套

正常使用条件下，避雷器电瓷外绝缘的雷电冲击水平不得低于1.2倍的标称电流下的残压值；工频耐受水平、系统标称330kV及以上避雷器电瓷外绝缘的操作冲击水平应符合表11的规定。

表11电瓷绝缘外套工频及操作冲击耐受水平

系统标称电压（有效值，kV）

操作冲击耐受电压（峰值）

短时（1mi（14）工频耐受电压1）（有效值，kV）

66

140

160

110

185/2002）

220

360

395

330

850

950

460

510

500

1050

1175

630

680

740

注：

（1）工频干耐受及工频湿耐受；

（2）斜线下的数据为干耐受电压。

对于变压器中性点用避雷器，雷电冲击耐受电压为避雷器雷电冲击保护水平乘以1.4；耐受工频电压（峰值）为避雷器雷电冲击保护水平乘以0.88，持续时间1min。

在避雷器安装处的海拔高度超过1000m，或地震烈度在7级以上，最大风速超过35m/s以及覆冰厚度超过2cm时，应与制造厂协商，对避雷器外绝缘机械强度重新核算。

避雷器电瓷绝缘外套的最小公称爬电比距见表12。

表12避雷器电瓷外绝缘的最小公称爬电比距

污秽等级

最小公称爬电比距（mm/kV）

Ⅰ

17

Ⅱ

20

Ⅲ

25

Ⅳ

31

选择爬电比距时应注意外绝缘的有效绝缘长度以及其有效性。

在Ⅲ级及以上重污秽地区使用的避雷器，其型式试验应包括人工污秽试验。

6.1.14.2复合绝缘外套

6.1.14.2.1表征伞套形状的尺寸

（1）等径伞的伞间距应不小于40mm，大小伞结构的两相邻大（小）伞间距应不小于70mm。

（2）爬电系数C.F一般应不大于3.2，重污区不大于3.5。

注：

爬电系数C.F等于总的爬电距离除以电弧距离（避雷器两电极间沿空气放电的最短距离）。

6.1.14.2.2伞套材料的要求

（1）体积电阻率≥1×1012Ω·m；

（2）击穿强度≥20kV/mm；

（3）耐漏电起痕及电蚀损不低于TMA3.5级；

（4）抗撕裂强度≥7kN/m；

（5）机械扯断强度≥3Mpa；

（6）拉断伸长率≥100%；

（7）邵氏硬度≥50。

6.1.14.2.3外套憎水性能

憎水性能按喷水分级法（HC法），一般应为HC1～HC2级。

6.1.14.2.4绝缘耐受性能

无间隙金属氧化物避雷器复合外套的绝缘耐受电压应符合表9的规定。

6.1.14.2.5复合外套表面缺陷要求

复合外套表面单个缺陷面积（如缺胶、杂质、凸起等）不应超过5mm2，深度不大于1mm，凸起表面与合缝应清理平整，凸起高度不超过0.8mm，粘接缝凸起高度不应超过1.2mm，总缺陷面积不应超过复合外套面积的0.2%。

6.1.14.2.6最小公称爬电比距

对于Ⅰ、Ⅱ级污区，复合外套的最小公称爬电比距为20mm/kV，Ⅲ、Ⅳ级污区的最小公称爬电比距为25mm/kV。

Ⅲ级及以上重污区应作人工污秽试验。

6.1.14.2.7伞套起痕和电蚀要求

复合外套应能耐受1000h伞套起痕和电蚀试验。

如果每只试品不超过3次过流中断，不产生起痕，复合外套未被蚀穿，无伞裙击穿，则试验通过。

6.1.15无线电干扰和局部放电性能要求

出厂试验中，无间隙金属氧化物避雷器的局部放电量不大于10pC。

无线电干扰电压不大于500μV。

用户认为必要时，无间