【国家标准(GB)】 高压套管技术条件

中华人民共和国国家标准
高压套管技术条件
Technical specification of high voltage bushingsGB4109—88
代替GB4109—83
本标准等效采用国际电工委员会（IEC)出版物137《交流电压高于1000V的套管》（1984年版）。1主题内容与适用范围
本标准规定了套管的分类方法、技术要求以及测试这些技术要求的试验方法和检验规则，标志、包装、运输和贮存方法。
本标准适用于额定电压高于1000V、频率为1560Hz的三相交流系统用输变电设备和电气装置中单独供应的电容式套管、液体和气体绝缘套管以及浇铸树脂绝缘套管（以下简称套管）。套管用于非三相系统时应由供需双方协议商定。本标准不适用于汞弧整流器、旋转电机、试验变压器及电力电缆终端用的套管，也不适用于35kV及以下的纯瓷套管和其他特殊场合使用的套管。2引用标准
GB2900.8电工名词术语绝缘子
绝缘子试验方法第1部分：一般试验方法GB775.1
GB775.2绝缘子试验方法第2部分：电气试验方法GB775.3绝缘子试验方法第3部分：机械试验方法GB772
GB7354
高压绝缘子瓷件技术条件
交流高压电器在长期工作时的发热电气用油绝缘强度测定法
局部放电测量
GB5582
3术语
高压电力设备外绝缘污移等级
高压输变电设备的绝缘配合
本标准所用术语的定义按GB2900.8的规定。4分类及规格
4.1套管的分类
套管的分类列于表1。
中华人民共和国机械电子工业部1988-08-10批准1989-07-01实施
4.2套管的规格
GB4109-88
套管的分类
电容式
主绝缘结构
非电容式
安装地点
安装方式
4.2.1套管的额定电压U
套管的额定电压Un应从下列标准值中选取：6,10,20,35,63,110,220,330,500kV。4.2.2套管的额定电流In
套管的额定电流In应从下列标准值中选取：胶粘纸
胶漫纸
油漫纸
浇铸树脂
气体或其他绝缘液体
浇铸树脂
变压器
电抗器
全封闭组合电器
多油断路器
变压器-全封闭组合电器
穿墙（或楼板）
户外-户内
垂直、倾斜、水平
一般地区
污秽地区
100,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600,2000,2500,3150,4000,5000,6300,8000,10000，12500，16000，20000，25000,31500，40000A。5技术要求
5.1套管的使用条件
5.1.1海拔
一端或两端处于环境空气中的套管，适用于在海拔1000m及以下运行。当套管使用于海拔超过1000m时，其外绝缘试验电压应按GB311.1的规定进行校正。套管浸入介质中的部分，不需作海拔校正。
注：由于受套管漫入介质部分的介质击穿强度和闪络电压的限制，使在高海拔使用的套管，无法在比运行地点低的海拔下用试验的方法来检验所增加的绝缘距离是否足够时，供方可用其他方法来说明绝缘距离是否合适。5.1.2环境空气和浸入介质的温度套管在环境温度和漫入介质中运行的极限温度如下：a．环境空气
最高40℃；
最高日平均30℃；
最低一40℃。
b．封闭母线中的空气
最高80℃。
c．变压器中油
最高100℃；
最高日平均90℃。
d.油断路器中油
最高日平均80℃。
e.其他介质
按使用该套管的电器标准规定。GB4109-88
注：漫入介质的日平均温度，取24h连续读数的算术平均值。5.1.3周围空气的湿度
使用于户内环境的套管，其周围空气相对湿度应不大于80%，并应注意避免在绝缘件表面产生凝露。
5.1.4安装角度
对设计为垂直安装的套管，一般允许安装与垂直线的夹角不超过30°。对设计为水平安装的套管，一般允许安装与水平线的夹角不超过15。当需在超过以上规定的角度情况下安装时，应经供需双方协议商定。5.2套管的制造
套管应符合本标准的要求，并按照规定程序批准的图样及文件制造。套管所有外露的金属附件应无毛刺、尖角、开裂，并应有防护层(或镀层）；套管与变压器油接触的金属零件表面应涂耐油性绝缘清漆；胶纸电容芯子表面涂防潮耐油绝缘漆，漆层应光滑，无开裂。5.3套管的瓷套
套管的瓷套应符合GB772的规定。5.4套管的爬电比距
套管户外端最小公称爬电距离与最高工作电压U的比值（爬电比距）应符合GB5582的规定，即：污移等级
肥电比距，mm/kV
注：根据目前生产情况，对于电站设备，允许生产最小公称爬电比距为22mm/kV级的产品。5.5．套管的试验电压
套管的试验电压应符合表2的规定。工频及操作冲击的湿耐受电压仅户外套管有此要求。雷电截波冲击耐受电压仅变压器套管有此要求，且在需方提出要求时才进行此项试验。额定电压
最高工作
GB4109-88
表2套管的试验电压
lmin工频耐受电压（有效值）
变压器及电
其他套管
抗器的套管
5.6套管的介质损耗角正切tano和电容量外绝缘
(千或湿）
雷电冲击耐受电压(峰值）
变压器及电
抗器的套管
其他套管
电力变压器中性点绝缘套管试验电压95
5.6.1套管在1.05Um//3电压下的tan的最大值应符合表3的规定。65
操作冲击
耐受电压
(峰值）
（干或湿）
GB 4109-88
表3套管的tano的最大值
套管主绝缘类型
油浸纸
胶粘纸或胶浸纸
电容式
浇铸树脂
非电容式
浇铸树脂
其他套管
电容式套管的tano增值（△tana)应不大于下列规定：电压从0.5Um//3升高到1.05Um//3时为0.001；电压从0.5Um/3升高到1.50Um/3时为0.003。0.007
tano最大值
0.010(63kV及以下套管为0.015）0.010
由供需双方商定
5.6.3套管的电容量在电压为1.05Um/／3下测量，在高压试验以前和以后所测得的电容量的增大值，应小于一层电容击穿后套管总电容量的增大值。5.7套管的局部放电量
套管的局部放电量应符合表4规定。表4套管的局部放电量
放电量，C，不大于
套管主绝缘类型
在1.05Um/3下
油浸纸或胶浸纸
胶粘纸
浇铸绝缘
注：在1.50Um／3电压下的局部放电量测量仅适用于变压器和电抗器套管。在1.50Um//3下
低于35kV的变压器套管的局部放电量数值以及是否需要进行试验，均由供需双方协议商定。注：如用户有要求时，无线电干扰电压数值由供需双方协议商定。5.8套管抽头绝缘的工频耐受电压试验试验抽头：2kV对地电压，试验持续时间为1min。电压抽头：为抽头额定电压的两倍，但不得低于2kV，试验持续时间为1min。5.9套管的热稳定性能试验
额定电压为220kV及以上的胶粘纸变压器套管和额定电压为330kV及以上的油浸纸或胶浸纸变压器套管，应在室温不低于10℃下进行热稳定性能试验。试验时将套管下部浸入90士2℃的变压器油中，并向套管施加o.7Um电压，套管的tan应稳定。若能以比较试验的结果来确保油浸纸套管的热稳定性能时，则额定电压为330kV及以上的油浸纸套管的热稳定性能试验可免试。5.10套管各部位的发热温度和温升GB4109-—88
套管在长期施加额定电流IN土2%至稳定后，其各部位的发热温度和温升应不大于表5的规定。如果通过以对比试验为基础的计算，能证明符合规定的最高发热温度，则可免做本试验。表5套管各部位允许的发热温度及温升最高允许发热温度，℃
套管部位名称
在空气中
铝或铜
端子表面
与油接触的零部件
不与油接触的零部件
胶纸与油浸纸绝缘
在油中
最高允许温升，K
在油中
油断路器
变压器套管
当套管在环境温度不同于十40℃下使用时，套管的额定电流按附录A规定。套管中导体的最热点温度可由以下公式计算确定。导体的最高温度Q由式（1)和式（2)关系式推导出：Q
[3(+Qa) -Q-Q,])
(Q × Q2)
[( + Q) -Q-Q2
M=[3(+ Qa) - Q - Q:)- Qm
式中：QM—
导体最高温度，℃（下同）；
RA一导体两端间在QA稳定温度时的电阻，Q；Rc
导体载流I.在温度稳定时的电阻，α；测量导体电阻RA时的电阻温度系数；一导体的稳定基准温度，℃；
导体较冷端测量出的温度，℃（下同）；Q2—导体较热端测量出的温度，℃（下同）。在环境空
封闭母线
用套管
（1）
（2）
若式（2)算得的M是正值，则导体的最高温度是QM，且它位于导体两端中任何点。若M是负值或零，则导体的最高温度是Q2。
导体的最高温度点距较冷端之距离LM按式（3)计算：LM
式中：L—导体长度，cm；
1±小Qm
（3）
GB4109—88
LM最高温度点距导体较冷端的距离，cm。5.11套管的密封性能
5.11.1充气体或气体绝缘的套管和充液体或液体绝缘的套管，都应进行密封试验。前者应在周围环境温度下充以最大运行压力的气体，若在规定的时间内，观察到的泄漏压力符合供需双方商定的额定值，则认为套管通过了本试验。试验后者时，套管应施加比运行压力高0.1士0.01MPa的压力，维持1h，不应有任何渗漏现象。
5.11.2作为电器设备（例如开关或变压器）一个组成部分的套管，应对其与整个密封有关的部分进行密封试验。试验时，在套管的中心导杆内施加比运行压力高0.1土0.01MPa的压力（充气体或液体），维持15min，套管的顶部密封部位不应有任何渗漏现象。5.12套管的弯曲耐受负荷
套管应能耐受表6规定的弯曲试验负荷1min。试验时，套管内部应施加比运行压力高0.1士0.01MPa的压力。试验过程中，套管不得有任何渗漏或机械损伤。表6套管的弯曲耐受负荷
额定电流IN，A
63、110
≥330
≤800
1000~1600
2000~2500
弯曲试验负荷，N
注：套管在正常运行时允许最大持久使用的弯曲负荷值为表6规定试验值的50%。5.13套管的热短时电流Ith
≥3150
套管应能耐受热短时电流Ith为额定电流In的25倍、持续时间为1s（变压器套管的持续时间通常为2 s)的试验。
当套管的热短时电流持续时间为t时，其热短时电流值为：I=I
式中：Ith-
标准规定的热短时电流，kA；
标准规定的热短时电流的持续时间，S；在持续时间为t时的热短时电流，kA；持续时间，s。
套管耐受It的能力亦可由式（5)计算证明：t
Q=Q。+α
式中：Q—导体的最终温度，℃；Q。在环境温度40℃下载IN连续运行时的导体温度，℃；o
铜为0.8(K/s)/(kA/cm2)2；
铝为1.8(K/s)/(kA/cm2)2;
一标准规定的热短时电流，kA；Ith-
·（5）
GB4109-88
tth标准规定的热短时电流的持续时间，s；S.与In相适应的总截面积，cm；S。一用于计算集肤效应的等效截面积，cm2。如计算的温度Q不超过180℃，则认为套管能耐受Ia的标准值，试验可以免做。若Q：超过此限度，则须用试验来证明套管是否能耐受此标准值。6试验方法
6.1试验方法
套管的试验方法除应符合本标准规定外，还应符合GB775.1、GB775.2、GB763、GB772和GB507的规定。
6.2试验的一般要求
在进行套管的工频、冲击、操作波和热试验时，必须完整地具备固定法兰或其他固定装置以及在使用时所需的全部附件。试验抽头应接地或者接近于地电位（热稳定试验时，试验抽头接电桥）。充液体和液体绝缘的套管，须用规定质量的绝缘液体充至正常液面。充气和气体绝缘的套管，须用规定类型的气体，充至绝缘气体的最小运行密度，该密度可用20℃下的压力来表示。如试验开始时温度不是20℃，则压力应调到所需相应的密度，对浸入式套管，应漫到尽可能与正常运行相似的介质中。当介质为变压器油时，油的击穿电压值应符合表7的规定。对介质为气体（如六氟化硫)时，经供需双方协议可用油来代替。表7试验用变压器油的击穿电压值油的击穿电压，不小于
套管额定电压
出厂试验用油
≤220
≥330
注：①变压器油的击穿电压试验按GB507要求进行。型式试验用油
②电压等级为110kV及以下的浸入介质部分长度较长的套管，其试验用油的击穿电压值可不低于35kV。对穿墙套管，应按使用状态(水平或直立)安装在模拟的假墙上，假墙及油箱的安装尺寸应保证套管使用时高压引线不致对它们放电。变压器套管试验时应垂直安装，要求安装成其他状态时，应由供需双方协议商定。试验时的室温不得低于10·℃，试验用介质的温度应在10～40℃之间，套管与周围接地部件要有足够的距离（一般不小于1.5倍试品外绝缘距离），以避免经环境空气或浸渍介质对接地部件发生直接闪络。
注：某些地区当试验条件受到限制时，允许试验环境温度的下限为5℃。进行外绝缘试验时，若环境条件与标准大气条件不同，则应按GB775.2进行空气密度和湿度校正。在雷电冲击试验情况下，当修正导致试验电压值低于规定值时，除对外绝缘耐受电压最严格的极性施加修正后的电压外，还应对其相反的极性施加不修正的全电压值。当校正系数大于1时，对正、负极性都应作修正，如修正系数大于1.05时，试验是否继续进行，由供需双方商定。6.3套管的瓷套检查（第5.3条）套管的瓷套应按GB772的规定进行检查。6.4雷电全波（或截波）冲击耐受电压试验（第5.5条）试验时，先正极性后负极性各15次，在任意极性下，如内绝缘未发生击穿或外绝缘闪络次数不超过GB4109-88
两次（变压器套管在负极性下闪络不超过一次），则认为该套管通过本试验。雷电冲击耐受电压试验的详细规定见GB775.2。6.5操作冲击耐受电压试验（第5.5条）试验时，先正极性后负极性各15次，在任意极性下，如内绝缘未发生击穿或外绝缘闪络次数不超过次（变压器套管在负极性下闪络不超过一次），则认为该套管通过本试验。操作冲击蔚受电压试验的详细规定见GB775.2。6.6套管的tan测量（第5.6条）
试验应在室温不低于10℃的条件下，采用准确度与测量值相匹配的西林电桥或其他等效方法进行。测量时高压接在套管的接线板上，套管的试验抽头与电桥连接，连接套简接地。试验时应注意选择直径足够大的高压导线和采取屏蔽措施，以避免线路产生电晕而影响测量结果。6.7套管的局部放电测量（第5.7条）试验时，电压应先升高至最高工作电压Um，维持5s，然后降至1.05Um/√3（变压器类套管为1.50Um/√3），维持5min，并测量视在放电量。测量电路灵敏度应能检测规定允许放电量的20%，电路本身的背景噪声，一般不应大于规定允许局部放电量的50%。若产品的试验规定局部放电量不大于10pC时，则背景噪声允许达到100%。对已知抽外部干扰引起的脉冲，可利用平衡试验线路、带阻滤波器调谐等办法来消除；或用时间窗的方法，从干扰中分离出真正局部放电信号。当使用以pC直接表示的仪表进行读数时，应以其重复出现的最高值为准。
试验时应注意选择直径足够大的高压导线和采取屏蔽措施，以避免线路产生电晕而影响测量结果。局部放电测量方法按GB7354的规定。6.8套管抽头绝缘的1min耐受电压试验（第5.8条）试验时，连接套简接地，抽头接高压引线，施加规定电压。6.9套管热稳定性能试验（第5.9条）试验时，应按本标准第6.2条规定将套管安装在油箱上，先加热油箱中的变压器油至本标准第5.9条规定的温度，油温用漫在低于油面约3cm、距套管约30cm处的温度计测量，在油和套管之间达到热平衡后开始施加电压，并定时测量tano，每次测量时必须记录周围空气温度。当tano相对于环境空气温度连续5h无明显上升趋势时，则认为套管已达到热稳定（以每小时△tano不大于0.0002作为稳定的标准。虫于周围空气温度变化引起tan的波动，应予扣除）。若套管已达到热稳定，并能再次通过表8全部出厂介质试验，且与先前试验结果无明显变化，则认为套管通过了本试验。Atan的测定，需用准确度与测量值相匹配的西林电桥进行。6.10套管温升试验（第5.10条）试验时，套管的各部位应基本上处于地电位。试验应在室温不低于10℃下进行，对一端为浸入式的套管，其下部应浸入比周围空气温度高60士2℃的变压器油中（对变压器套管，最高油温为90士2℃；对融断路器套管，最高油温为80士2℃），油面应接近安装法兰。对两端置于非大气的气体绝缘介质中的套管，通常应将试品置于最小运行密度的气体中。对封闭母线用套管，其空气端在封闭母线内温度为80℃，以距套管接线端子轴向0.5m处，在导杆与外管内壁中间的同：截面上，在导杆周围均匀地测量四点温度，取其平均值作为其周围空气温度。中心导管穿有载流导体的套管，应装配适当的导体，其截面积应与套管承受的额定电流1相适应试验时所用的临时接线、端子材料及其尺寸，不应对所试套管的冷却或发热产生过分的影响（以从套管端部沿连线0.5m范围内，温差不超过2K为准）。要有适当数量的测量装置，沿套管的底座（或均压球）.等电管.中心管、连接套筒、油枕、接线端子布置好，使能正确地测量到套管各部位的温度及与绝缘材料接触的签属部件的最热点，然后施加额定电流IN士2%，一直到温升稳定（以2h温升变化不超过2K为准）。套管金属部件的温度用热电偶或等效的装置测量之。周围空气温度用滞后温度计测量，它放GB4109—88
在容量约0.5L的充油容器中，置于套管中部周围，距套管1～2·m处。试验方法除有上述规定外，其余按GB763的规定进行。如套管经过试验，各部位温升均未超过表5的规定值，且无可见损伤迹象，则认为套管通过了本试验。
6.11套管热短时电流耐受试验（第5.13条）试验时，套管按图1规定安装，导体的截面积应与额定电流I的要求相适应。试验前，先对套管施加一定的电流，使套管预热，并使它保持一个稳定的温度，这个温度应与套管在最高环境温度下额定电流所产生的温度一样。然后迅速将电流升高至本标准第5.13条规定的热短时电流Ith，维持规定时间，用热电偶测量套管的发热温度，并检查套管是否有明显的损坏。如套管没有明显的损坏，且能重复地耐受全部出厂的介质试验，并与以前的试验结果无明显变化，则认为套管通过了本试验。软连接
软连接
图1热短时电流耐受试验的布置图H-—套管长端的长度
6.12密封试验（第5.11条）
对充液体绝缘介质的套管进行密封试验时，套管应按运行状态全部装配好，然后用液压泵（或用氮气瓶经过滤器)经管道分别与套管油枕处的抽气孔或中心导管相连，使套管及导管内压力均匀升至比运GB4109-88
行压力高0.1士0.01MPa的压力，维持规定时间，并仔细检查各部位密封面，若无渗漏现象，则认为套管通过本试验。
6.13套管弯曲负荷耐受试验（第5.12条）试验时，套管应完全装配好，内部充以规定的绝缘介质，垂直或水平地将套管法兰固定在一个合适的装置上，先对套管内部施加比运行压力高0.1士0.01MPa的内压力，然后均匀施加负荷至第5.12条规定值为止，维持1min。力施加于套管接线端子的中部，通过套管的轴线且与其垂直。通常只对引起最高应力的一端加力。
施加负荷的测量，应用传感器直接在电子秤上读数。传感器应尽量靠近套管接线端子，并与套管的轴线相垂直。试验过程中，应用滤纸或白土等方法检查套管各部位，若无渗漏或损坏，则认为套管通过本试验。
注：施加负荷的测量，也可采用其他等效方法，但要保证测量的精确度。7检验规则
7.1套管应由供方技术检验部门验收，供方应保证全部交货的套管符合本标准要求。需方有权按本标准规定，对套管进行试验。如果套管由于设计和使用的原因，不能按本标准规定的条件单独试验时，其试验程序应由供需双方协议商定。7.2套管的试验分为出厂试验和型式试验两种。7.2.1出厂试验
出厂的每一只套管，应按表8顺序进行出厂试验。试验时，如套管有不符合表中规定的任何一项要求时，则此套管不合格。
表8套管出厂试验项目
试验名称
外观及尺寸检查
介质损耗角正切及电容量测量
内绝缘1min工频耐受电压试验
局部放电测量
抽头绝缘1min耐受电压试验
密封试验
试验依据
本标准第5.2，5.3,5.4条
本标准第5.6条
本标准第5.5条
本标准第5.7条此内容来自标准下载网
本标准第5.8条
本标准第5.11.1条
试验方法
本标准第6.6条
本标准第6.2条及GB775.2
本标准第6.7条
本标准第6.8条
本标准第6.12条
在1min工频耐受电压试验以后，应按表8第2项规定再次进行介质损耗角正切和电容量测量，以便检验套管是否发生击穿或其他明显的损伤。气体绝缘套管的1min工频耐压试验和局部放电测量，仅在型式试验时进行。爬电距离应按GB772规定的“瓷件的抽样试验”进行抽样检查。7.2.2型式试验
新产品定型或正常产品修改结构、改变原材料及生产工艺时，应根据改变的性质，进行产品型式试验的全部项目或部分项目试验。试验用的套管应与正常交货的套管相同。型式试验应在通过出厂试验合格后的产品中随机抽取1只，按表9顺序进行试验。试验时，如套管有不符合表中规定的任何一项要求时，则型式试验不合格。
在型式试验后，应按表8第2项规定进行介质损耗角正切和电容量测量，以便检验套管是否发生击
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