【其他行业标准】 ±800kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合导则

备案号：CEC54-2007
国家电网公司企业标准wwW.bzxz.Net
±800kV
144—2006
特高压直流换流站过电压保护
和绝缘配合导则
Guide for overvoltage protection and insulationcoordination of±800kV UHV DC converter station2006-09-26发布
2006－09－26实施
中华人民共和国国家电网公司
关于发布《土800kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合导则》等七项公司技术标准的通知
国家电网科［2006]825号
公司各单位、总部有关部门：
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根据《国家电网公司技术标准管理办法（试行）》有关规定，《土800KV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合导则》、《土800kV直流架空输电线路电磁环境控制值》、《高压直流换流站无功补偿与配置技术导则》、《高压直流输电用土800KV级换流变压器通用技术规范》、《高压直流输电系统用土800kV级油浸式平波电抗器通用技术规范》、《高压直流输电系统用土800kV干式平波电抗器通用技术规范》和《高压直流输电用土800KV级穿墙套管通用技术规范》已经编制完成并通过审查，现批准为国家电网公司企业标准并予公布，自发布之日起实施。附件：1.Q/GDW
144一2006±800kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合导则145—2006±800kV直流架空输电线路电磁环境控制值146—2006高压直流换流站无功补偿与配置技术导则4.Q/GDW
147—2006高压直流输电用土800kV级换流变压器通用技术规范5.Q/GDW
148—2006
1492006
150—2006
高压直流输电系统用士800kV级油浸式平波电抗器通用技术规范高压直流输电系统用土800kV干式平波电抗器通用技术规范高压直流输电用土800kV级穿墙套管通用技术规范国家电网公司（印）
二00六年九月二十六日
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Q/GDW 1442006
范围，
规范性引用文件
定义和术语
符号和缩写。
字母符号
±800kV特高压换流站的过电压保护5.1避雷器的布置和功能
其他过电压保护措施
5.3避雷器参数的选择
土800kV特高压换流站过电压
±800KV特高压换流站过电压研究方法6.2
500KV交流侧过电压
800KV直流侧过电压
绝缘配合
确定要求的耐受电压(Um)
确定额定耐受电压
确定直接保护的设备的裕度系数7.4直接保护的设备及其保护的避雷器避雷器要求
交流母线避雷器（A)）
交流滤波器避雷器(Fac1和Fac2)阀避雷器（V1、V2、V3）
上组换流单元避雷器（C2)）
上、下12脉动换流单元中间母线避雷器（CB1A、CB1B)平波电抗器阀侧直流母线避雷器（CB2)高电位换流变阀侧避雷器（A2）高电位12脉动换流单元中间母线避雷器（M2)低电位12脉动换流单元中间母线避雷器（M1）下组换流单元避雷器（C1)
中性母线平波电抗器阀侧避雷器[EIH（高能量）、E1)
中性母线高能量避雷器(E2H)
中性母线避雷器(E2)
金属回线避雷器(EM)
接地极线路避雷器(EL)
直流平波电抗器避雷器（DR2和DR1）直流滤波器避雷器(Fdc1和Fdc2)）C
换流站直流侧最小空气间隙
10换流站直流侧爬电比距
附录A（规范性附录）800kV换流站避雷器的两种配置方案A1避雷器配置方案1
A2避雷器配置方案2，
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本标准《土800kV特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合导则》为第一次制定。国家电网公司组织编写了本标准。本标准是在总结土500kV换流站过电压和绝缘配合工程经验以及±800kV过电压研究的初步成果基础上制定的。本标准由国家电网公司建设运行部（特高压办公室)提出本标准由国家电网公司科技部归口。本标准起草单位：国家电网公司、国网武汉高压研究院、中国电力科学研究院本标准主要起草人：刘振亚、余军、周沛洪、聂定珍、蒋卫平、张翠霞。本标准由国家电网公司基建部负责解释。IV
1范围
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特高压直流换流站过电压保护和绝缘配合导则800kv:
本标准给出了土800kV换流站的过电压保护方案，避雷器参数的选择原则和方法；列出了确定换流站保护水平、配合电流和能量的过电压形式、起因和计算中应考虑的主要因素；规定了直流换流站设备绝缘配合原则和过程；提出了避雷器和换流站空气间隙和直流侧爬电比距的要求。本标准适用于与直流架空线路相连接的额定电压为土800kV的双极换流站，每个极有额定电压为400kV的两个十二脉动换流单元。换流站过电压主要由无间隙氧化锌避雷器保护。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。GB11032—2000交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T13498—1992高压直流输电术语DL/T605—1996高压直流换流站绝缘配合导则DL/T620—1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合IECTS60071—5绝缘配合第5部分高压直流换流站绝缘配合程序3定义和术语
下述定义和术语适用于本标准。需要更多相关信息，请查阅IECTS60071—5相应术语。3.1
直流系统电压d.c.systemvoltage最高的极线对地平均电压或平均运行电压，不包括谐波和换相过冲。持续运行电压峰值(PCOV)peakvalueof continuesoperatingvoltage在换流站直流侧设备上持续运行电压的最高峰值，包括换相过冲。持续运行电压幅值（(CCOV)crestvalue of continues operatingvoltage在换流站直流侧设备上持续运行电压的最高幅值，不包括换相过冲。过电压overvoltage
单相导体对地或相-相导体之间超过交流系统最高运行电压的峰值或直流换流站直流侧的持续运行电压峰值(PCOV）的电压。
暂时过电压（ToV)temporaryovervoltage相对持续时间较长的工频过电压。3.4.2
缓波前过电压slow-frontovervoltage查标准上建标网
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半峰值时间T22<50ms。在绝缘
瞬态过电压，通常是单极性的，波前时间为20μs快波前过电压fast-front overvoltage由于雷电放电或其他原因在系统中特定位置引起的过电压，在绝缘配合中按类似于雷电冲击试验标准波形来考虑。
瞬态过电压通常是单极性的。波前时间为0.1μs极快波前过电压veryfast-frontovervoltage半峰值时间T2<300μs
瞬态过电压，通常是单极性的，波前时间为T1<0.1μs，总持续时间<3ms，其振荡频率为30kHz陡波前过电压steep-front overvoltage瞬态过电压，归类于快波前过电压，达到峰值时间为3ns代表性过电压representativeovervoltage该过电压对绝缘电介质效应等同于系统在运行时由于不同原因产生的某一给定类型的过电压。在本标准中，代表性过电压一般都是通过模拟计算或实测的最大值来表征。3.5.1
代表性缓波前过电压(RSLO)representativeslow-front设备端子上具有标准的操作冲击波形的电压。3.5.2
代表性快波前过电压(RFAO)representativefast-front设备端子上具有标准的雷电冲击波形的电压。3.5.3
代表性陡波前过电压(RSTO)representativesteep-front
overvoltage
overvoltage
overvoltage
电压波形的波前时间应小于标准雷电冲击而大于极快波前过电压的电压。注：用于试验的陡波前冲击电压如IEC607001中图1所示。波前时间是由系统研究决定。3.6
避雷器的持续运行电压（Ue）continuousoperatingvoltageofanarrester根据国标GB11032一2000允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值。3.7
包括谐波的避雷器持续运行电压（u.）continuous operating voltage of an arresterincludingharmonics持久地施加在避雷器两端的工频和谐波电压组合的电压有效值。3.8
避雷器的直流参考电流(Ire)
referenceDC currentofanarrester直流参考电流用于确定避雷器直流参考电压，直流参考电流通常为1mA～20mA。注：参考电流由避雷器内的阀片直径大小和并联柱数决定。3.9
避雷器的直流参考电压（Ume）
reference DC voltage of an arrester在直流参考电流下测出的避雷器上的电压。3.10
避雷器的残压residual voltage of an arrester放电电流通过避雷器时避雷器两端出现的最大电压峰值。避雷器配合电流co-ordinationcurrentsofanarrestelQ/GDW
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对给定系统中每一种类型的过电压进行研究时，确定代表性过电压时通过避雷器的电流。国标GB11032一2000中给出了陡波前、雷电和缓波前冲击电流标准波形。3.12
直接保护的设备directlyprotectedequipment与避雷器直接并联的设备，它们之间的距离可以忽略。且任何代表性过电压等于相应的避雷器的保护水平。
避雷器保护水平protectivelevelsof anarrester对各电压等级的避雷器，对应于配合电流下的避雷器两端的残压。下述3.13.1到3.13.3定义在HVDC换流站设备使用。
操作冲击保护水平(SIPL)switchingimpulseprotectivelevel当操作冲击配合电流通过避雷器时，出现在避雷器上的残压。3.13.2
雷电冲击保护水平(LIPL)lightingimpulse
protective
当雷电冲击配合电流通过避雷器时，出现在避雷器上的残压。3.13.3
陡波前冲击保护水平（STIPL）
(steep-front impulse protective level)当陡波前冲击配合电流通过避雷器时，出现在避雷器的残压。3.14
配合耐受电压（Uew)co-ordinationwithstandvoltage
在实际运行条件下，绝缘结构满足性能指标的每类电压的耐受电压值。3.15
要求的耐受电压（Uw）
required withstand voltage
在标准耐受试验中确保绝缘耐受满足实际系统运行的配合耐受电压的试验电压值。3.16
额定耐受电压specified withstand voltage经过适当选择的高于或等于要求的耐受电压的试验电压（见3，15）。注1：对于交流设备，额定耐受电压标准值见GB311.1。对于高压直流设备，额定耐受电压没有标准值，而是取舍到方便的可行值。
注2：设备耐受试验的标准波形及试验程序在GB/T16927.1和GB311.1中规定，但对一些直流设备（如晶闸管阀）为了能够更为真实的反映实际运行情况，其标准冲击波形可以修正。3.16.1
额定操作冲击耐受电压（SSIWV)specifiedswitchingimpulsewithstandvoltage标准操作冲击波形的绝缘耐受电压。3.16.2
额定雷电冲击耐受电压（SLIWV)specifiedlightingimpulsewithstandvoltage标准雷电冲击波形的绝缘耐受电压。3.16.3
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额定陡波前冲击耐受电压(SSFIWV)specified steep-front impulsewithstandvoltage国标《高压直流晶闸管阀一电气试验》标准中规定了绝缘耐受电压和波形。3.17
6脉动换流桥6pulseconverterbridge实现6脉动桥式换流联结的设备。3.18
12脉动换流单元12pulseconverterunit实现直流电能和交流电能相互转换的工作单元，包括两个具有30°相位差的6脉动换流桥及其换流变压器，独立换流单元控制设备，基本的保护、旁通断路器、旁通隔离开关、十二脉动换流单元隔离开关。
晶闸管阀保护触发(PF)thyristorvalveprotectivefiring在预先设定的电压下触发晶闸管，保护晶闸管免受正向过电压的方法。3.20
旁通断路器bypasscircuitbreaker跨接在上或下400kV十二脉动换流单元端子间的断路器。在上或下十二脉动换流单元退出工作过程中，该断路器将换流单元短路，在上或下十二脉动换流单元投入工作过程中，该断路器与控制器相配合，将工作电流转移至换流单元。
旁通隔离开关
bypassdisconnect
通过十二脉动换流器隔离开关与旁通断路器并联的隔离开关。4符号和缩写
4.1字母符号
4.2缩写
大气校正系数
确定性配合系数
安全系数
理想空载直流电压
考虑交流电压的测量容差和换流变分接头一级电压偏差的Uaio最大值。配合耐受电压
要求的耐受电压
交流系统的最高电压
换流变压器阀侧相对相空载电压（不包括谐波电压）延迟角
超前角
熄弧角
重叠角
雷电冲击保护水平
持续运行电压峰值
触发保护
必备的雷电冲击耐受电压
必备的操作冲击耐受电压
RSFIWV
SSFIWV
必备的陡波前冲击耐受电压
操作冲击保护水平
陡波前冲击保护水平
额定雷电冲击耐受电压
额定操作冲击耐受电压
额定陡波前冲击耐受电压
±800kV特高压换流站的过电压保护5.1避雷器的布置和功能
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避雷器布置的原则是：交流侧产生的过电压由交流侧的避雷器限制：直流侧产生的过电压由直流侧的避雷器限制；重点保护设备由紧靠它的避雷器直接保护。一般由保护其他设备的几种类型避雷器串联来实现换流变压器阀侧绕组的保护。最高电位的换流变阀侧绕组可安装紧靠它的避雷器直接保护。
土800kV双极每极由额定电压400kV的两组十二脉动换流单元串联构成。换流站单极交流侧和直流侧可能的避雷器类型和布置及各节点编号见图1。图1中单极交直流设备均由紧靠的避雷器直接保护，可根据设备的过电压耐受能力及其他避雷器串联对该设备的过电压保护情况，省去某类型避雷器。也可根据被保护设备与避雷器之间距离对限制快波前或陡波前过电压的影响，增加某类型避雷器。
LAC-Bu
5.1.1交流侧避雷器
A2向v3
离开关
400kVde
肉Fdc2
由EIH(高能低)
800kV极线
12EM电
宁由Fde2
中性母线
由E2H(高能盘)
图1换流站单极交流侧和直流侧典型的避雷器布置EM电EL
极线2
a）交流侧A型避雷器用于保护换流站交流侧设备；装于每台换流变网侧、换流站交流母线和交流滤波器母线。
b）交流滤波器Fac1和Fac2避雷器用于保护交流滤波器内部元件。c）换流变网侧中性点避雷器。当三台单相换流变中性点经一点接地时，考虑雷电侵入波在中性点产生的过电压，可在远离接地点端装中性点避雷器。5
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5.1.2装在12脉动换流单元的避雷器a）阀两端的V型阀避雷器直接保护阀组，同时与其他类型避雷器串并联保护换流变压器阀侧绕组；V避雷器按能量大小可分为V1、V2和V3型。b）上组十二脉动换流单元的6脉动换流桥M2型避雷器保护上组两个6脉动换流桥间的直流母线，同时与V3型避雷器串联保护上组高电位换流变压器阀侧Y绕组。当阀导通时保护直流极母线设备；M2避雷器装于阀厅内，为可选择的避雷器。c）下组十二脉动换流单元的6脉动换流桥M1型避雷器保护下组两个6脉动换流桥间的直流母线同时与V3型避雷器串联保护下组高电位换流变压器阀侧Y绕组，为可选择的避雷器。d）直流母线中点避雷器CB1用于保护上下组十二脉动换流单元之间的直流母线设备，包括旁通断路器、隔离开关和穿墙套管等；限制上组十二脉动换流单元旁通断路器合闸或旁通对投入的操作过电压和下组十二脉动换流单元单独运行时直流极母线的操作和雷电过电压；CB1与V3型避雷器串联保护上组换流变压器阀侧△绕组。CB1有两种选择方案：方案（1）、装CB1B”和“CB1A”分别保护上、下组之间的直流母线；方案（2）、仅装CB1A。详见第8.5条。e）上组十二脉动换流单元的上下6脉动换流桥B型避雷器（图1中未画出）保护上下6脉动换流桥两端。由于它与阀避雷器并联，一般因作用不大而不装。f）在上、下400kV十二脉动换流单元单独运行工况下，上、下组十二脉动换流单元的C2和C1型避雷器保护上、下组额定电压为400kV的十二脉动换流单元。C1换流单元的保护功能与CB1相同，为可选择的避雷器。
5.1.3装在直流极线的避雷器
a）直流极母线避雷器CB2保护直流极母线设备，包括穿墙套管、旁通断路器和隔离开关等，为可选择的避雷器。
b）直流线路DL型和直流母线DB型避雷器分别装于平波电抗器线路侧和直流母线侧，用于直流开关场的雷电和操作波保护。可根据雷电侵入波的计算选择DB避雷器的数量和在直流母线的布置位置。c）跨接于直流极母线平波电抗器两端的DR2型避雷器用于雷电和操作波保护。若选用户外型干式空芯电抗器时，因单台电抗器的电抗值小，可能需装4台，则两台可装在中性母线上。若使用油浸式平波电抗器时，因上组换流单元旁通开关和隔离开关装于户外，油浸式平波电抗器套管不再插入阀厅，也可安装DR2避雷器。DR2避雷器为可选择的避雷器。5.1.4装在中性母线的避雷器
a）跨接于直流中性母线平波电抗器两端DR1型避雷器用于来自中性母线的雷电和操作波保护，为可选择的避雷器。
b）金属回线避雷器EM安装在金属回线回路上；主要用于来自金属回线的雷电侵入波保护。可根据雷电侵入波计算结果确定EM的数量和安装位置。c）中性母线E2H（高能量）避雷器用于吸收双极和单极运行方式下线路或阀厅内接地故障下的操作冲击能量。可设计E2H避雷器伏安特性曲线低于EM、EL和E2避雷器。E2H为高能量避雷器，由多个避雷器并联，在制造和出厂试验时需保证多个并联的避雷器特性一致。d）接地极线避雷器EL安装在接地极线回路上，主要用于来自接地极线路的雷电侵入波保护e）低能量中性母线避雷器E2主要用于中性母线的雷电侵入波保护。可根据雷电侵入波计算结果确定数量和安装在中性母线上的位置。例如在两组直流滤波器底部各装一只，限制经直流滤波器传递到中性母线上的雷电过电压。该避雷器在操作过电压下不动作，仅用于雷电波保护；也可选E2避雷器的伏安特性与EM、EL和E2H一样。f）中性母线装有平波电抗器时，E1H（高能量）型避雷器接于中性母线平波电抗器阀侧用于保护阀的底部设备并与V3型避雷器串联保护下组换流变压器阀侧△绕组。E1H型避雷器为高能量避雷器，由多个避雷器并联，装在阀厅外，在制造和出厂试验时需保证多个并联的避雷器特性一致。6