【电力行业标准(DL)】 交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则

引用标准
3术语、符号、代号
使用环境条件
电力系统条件
避雷器类型
避雷器选择的一般程序
避雷器特性参数和选择应用
9检验
10带电测量
ICS27.100
中华人民共和国电力行业标准
交流电力系统金属氧化物避雷器使
DL/T804—2002
Application guide of metal oxide surge arresters for a.c.power system2002-04-27批准
2002-09-01实施
中华人民共和国国家经济贸易委员会前
本导则是根据原电力工业部1996年度电力标准制修订项目计划制定的。本导则指导选择和使用交流金属氧化物避雷器。金属氧化物避雷器自20世纪80年代起在我国研制，经过十多年的生产使用，发现了一些问题，也积累了一些经验。本导则在总结经验的基础上，对选择和使用金属氧化物避雷器中易混淆的性能参数进行了详细的解释，并给出了部分推荐数值。本导则由电力行业避雷器标准化技术委员会提出并负责起草。前言
本导则由电力行业避雷器标准化技术委员会负责解释。主要起草人：李启盛、张学鹏、张翠霞、张宝全、樊力、幺虹。目
引用标准
术语、符号、代号
使用环境条件
正常使用环境条件
异常使用环境条件
电力系统条件
系统标称电压（U.）和系统最高工作电压（Um）系统额定频率
系统接地方式
接地故障因数
接地故障持续时间
避雷器类型
无间隙避雷器
有间隙避雷器
避雷器选择的一般程序
无间隙避雷器
有间隙避雷器
避雷器特性参数和选择应用
无间隙避雷器
有间隙避雷器
型式试验
定期试验
抽样试验
例行试验
验收试验
交接试验
预防性试验
带电测量
中华人民共和国电力行业标准
交流电力系统金属氧化物避雷器DL/T804—2002
使用导则
Application guide of metal oxide surge arresters for a.c.power system中华人民共和国国家经济贸易委员会2002-04-27批准2002-09-01实施
本标准是选择和使用交流电力系统金属氧化物避雷器(以下简称避雷器)的指导性文件。
本标准适用于系统标称电压为3kV～500kV无间隙避雷器以及系统标称电压为3kV～35kV有间隙避雷器，但不包括线路用避雷器。2
引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB311.1—1997
GB2900.19—1982
GB4585.2—1991
GB7327—1987
GB11032—2000
GB2900.12—1989
GB50150—1991
高压输变电设备的绝缘配合
电工名词术语
高电压试验技术和绝缘配合
高压绝缘子人工污移试验方法
交流系统用碳化硅阀式避雷器
交流无间隙金属氧化物避雷器
电工名词术语
避雷器
固体层法
电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB/T16927.1—1997
GB / T5582—1993
DL/ T 596—1996
DL/ T 613—1997
DL/T620—1997
JB/T8952—1999
ZBK49005—1990
IEC 99—4(1991)
术语、符号、代号
第一部分：一般试验方法
高电压试验技术
高压电力设备外绝缘污移等级
电力设备预防性试验规程
进口交流无间隙金属氧化物避雷器技术规范交流电气装置的过电压保护和绝缘配合35kV及以下交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷交流有串联间隙金属氧化物避雷器交流无间隙金属氧化物避雷器
名词术语、符号、代号与所引用的标准一致。使用环境条件
正常使用环境条件
a)环境温度不高于十40℃，不低于一40℃，日温差不超过25℃；b)在太阳光的辐射下，避雷器外套表面的温度一般不超过60℃：c)海拔高度不超过1000m；
d)地震烈度为7度及以下地区；
e)最大风速不超过35m/s；
f)覆冰厚度不大于2cm；
g)IV级及以下污移等级。
异常使用环境条件
在下列异常条件下工作的避雷器，使用单位在订货时应预先说明，由厂家按合同要求提供。
a)环境温度超过十40℃，或低于一40℃；b)海拔高度超过1000m；
c)可能使绝缘表面或安装金具产生腐蚀的烟气或蒸汽；d)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；e)粉尘、煤气或烟气的爆炸性混合物；f)异常机械条件（烈度7度以上地震、振动，最大风速超过35m/s，覆冰厚度超过2cm等）；
g)热源靠近避雷器；
h)用于油中。
电力系统条件
系统标称电压(U.)和系统最高工作电压(Um)系统标称电压和系统最高工作电压见表1。表1
系统额定频率
系统标称电压和系统最高工作电压10
系统额定频率为50Hz。
系统接地方式
kV(有效值）
按中性点接地阻抗的不同，电力系统分为中性点直接接地系统和中性点非直接接地系统。系统中性点接地方式与系统标称电压的关系见表2。表2
中性点接地方式与系统标称电压的关系系统中性点接地方式
系统标称电压
中性点直接接地系统
中性点直接接地系统
3～20，110～500
kV(有效值）
中性点非直接接地系统
3～66
中性点直接接地(包括经低值阻抗接地)的系统，通常其零序电抗与正序电抗的比值(Xo/X)≤3，零序电阻与正序电抗的比值(Ro／X,）≤1。5.3.2
中性点非直接接地系统
中性点绝缘(包括经高值阻抗或经消弧线圈接地)的系统，通常其零序电抗与正序电抗的比值(Xo/X)>3，零序电阻与正序电抗的比值(Ro/X)>1。5.4
接地故障因数
a)中性点直接接地系统的接地故障因数通常不大于1.4；b)中性点非直接接地系统的接地故障因数通常不大于1.73，但当接地电阻为电网总容抗的37%时，该接地故障因数最大值可达1.82～1.90。从理论上讲，若Xo／X,的比值在1～一20之间时，由于接近谐振点Xo/X三一2，故谐振条件可能出现，此时接地故障因数会高于1.90。通常Xo／X，的比值离引起谐振的范围值很远，所以在选取避雷器时不考虑这种状态。
1)(1.05~1.10)
接地故障持续时间
系统的接地故障持续时间见表3，表3
系统中性点接地方式
接地故障持续时间
系统的接地故障持续时间
中性点直接接地系统
中性点非直接接地系统
*经高电阻或消弧线圈接地系统中，使用单相选线跳闸时，接地故障持续时间可能<10s6
避雷器类型
无间隙避雷器
a)结构简单。
b)保护性能好，电阻片有良好的非线性伏安特性，正常工作电压下通过避雷器的电流小(以容性分量为主)，无需串联间隙，消除了因间隙击穿特性变化所造成的影响，保护特性仅由残压所决定。
c)吸收能量大，非线性金属氧化物电阻片单位体积吸收能量较碳化硅非线性电阻片大5～10倍，同时，电阻片或避雷器均可并联使用，使吸收能力成倍提高。d)保护效果好，只要过电压超过避雷器额定电压，保护作用就开始，这对降低频繁作用在被保护设备上的过电压，减少异常绝缘击穿，对延长设备的寿命有积极作用。e)运行检测方便，能通过带电试验检测避雷器特性的变化。f)由于没有串联间隙，电阻片不仅要承受雷电和操作过电压作用，还要承受正常持续运行电压和暂时过电压，因而存在着这些电压作用下的劣化和热稳定问题。6.1.2
标称放电电
避雷器
无间隙避雷器按其标称放电电流及使用的场合来分类，见表4。表4
420≤U
避雷器分类
5kA等级
1.5kA等级
额定电压
(有效值)
避雷器类别
≤468
≤468
电站用
发电机用
配电用
并联补偿
电容器用
≤108
电站用
电动机用
发电机中
性点用bzxZ.net
a)电站用避雷器：用以限制作用在发变电所3kV～500kV设备的雷电过电压和除谐振过电压及暂态过电压以外的相对地过电压。b)配电用避雷器：用以限制作用在3kV～20kV配电设施，主要是配电变压器、分段开关、刀闸及电缆头的雷电过电压和除谐振过电压及暂态过电压以外的相对地过电压。c)并联补偿电容器用避雷器：用以限制投切电容器组时可能产生的过电压，用于不同容量和电压等级电容器组的避雷器，其方波通流容量有不同的要求。d)发电机用避雷器：用以限制作用在发电机的雷电过电压和除谐振过电压以外的相对地过电压，并可限制升压变压器的传递过电压。e)电动机用避雷器：用以限制3kV～10kV投切电动机时的操作过电压。f)发电机中性点用避雷器：用以限制发电机中性点的雷电侵入波过电压，同时对发电机整个绝缘也有一定的保护作用。在正常运行工况下，作用在避雷器上的电压很低。g9)变压器中性点用避雷器：主要用以限制中性点为分级绝缘的变压器(包括中性点接有低于其设备绝缘水平的设备，如消弧线圈）雷电过电压。在正常运行工况下，作用在避雷器上的电压很低。
h)其他特殊用途避雷器：避雷器还可用于下列设备的过电压保护，如输电线路、串联电抗器、串联电容器、电缆护层、电流互感器低压和高压侧匝间、发电机灭磁回路等。6.2
有间隙避雷器
根据被保护对象的特点，如输电线路和谐振过电压多发的地方等，可选用有串联间隙的避雷器。对于绝缘较弱，要求残压较低时，还可选用有并联间隙避雷器。6.2.1
a)有串联间隙的避雷器与无间隙避雷器相比，增加了串联间隙，使电阻片与带电导线隔离，可避免系统单相接地引起的暂时过电压和弧光接地或谐振过电压对电阻片的直接作用。但使用串联间隙后，也就不再具备无间隙避雷器的优点。b)有并联间隙的避雷器：在一部分电阻片上并联间隙，在雷电流达到一定幅值时，这部分电阻片上的残压使间隙放电而短路。在雷电流幅值等于标称放电电流时，避雷器的残压值可以低于无间隙避雷器的残压，在保护雷电冲击绝缘水平较低的设备，如发电机等，有定的优越性，但结构较复杂。
c)与普通碳化硅阀式避雷器相比，具有相近保护特性时，避雷器可以没有续流或续流很小。如果保持续流相近，则残压值可比碳化硅阀式避雷器低，在中性点非直接接地系统中，残压值还可以比无间隙避雷器的残压低，d)有串联间隙避雷器：由于放电电压与电阻片的残压相近，给工频放电电压试验带来一定的困难，放电电压较难检测。e)有间隙避雷器一般用于线路或3kV～66kV中性点非直接接地系统中的保护。6.2.2
有间隙的避雷器主要分为如下四种类型：a)电站用避雷器：用以限制作用在3kV～66kV中性点非直接接地系统发变电所的雷电过电压。
≤207
变压器中
性点用
b)配电用避雷器：用以限制作用在3kV20kV配电设施，主要是配电变压器、分段开关、刀闸及电缆头的雷电过电压，其性能优于普阀式避雷器。c)发电机用避雷器：用以限制作用在发电机的雷电过电压。d)线路用避雷器：并联连接在线路绝缘子的两端，用以限制线路上的雷电过电压及(或)操作过电压，以降低线路跳闸率。7
避雷器选择的一般程序
无间隙避雷器
a)按照使用地区的气温、海拔、风速、污移和地震等环境条件，确定避雷器的使用条件。
b)根据被保护对象选择避雷器的类型。c)按照系统中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，d)估算避雷器安装点的暂时过电压的幅值和持续时间，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。e)估算通过避雷器的雷电放电电流幅值，选择避雷器的标称放电电流。f)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。g)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。h)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。i)按照避雷器安装处的污移情况，选择避雷器外套的爬电比距。在外绝缘选择中，要考虑设备外绝缘与海拔高度的关系。j)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k)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办法予以改进：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；增加避雷器的台数等。
7.2有间隙避雷器
a)按照使用地区的气温、海拔、风速、污移和地震等环境条件，确定避雷器的使用条件。
b)根据被保护对象选择避雷器的类型。c)对于有并联间隙或串联间隙上有并联电阻的避雷器，按照系统中长期作用在避雷器上的最高工作电压，确定避雷器的持续运行电压。d)估算避雷器安装点过电压的幅值及间隙遮断续流的能力，对有串联间隙避雷器，考虑避雷器电阻片部分；对有并联间隙避雷器，考虑避雷器无并联间隙的电阻片部分的额定电压。
e)估算通过避雷器的雷电放电电流幅值，选择避雷器的标称放电电流。)若避雷器在部分操作过电压下动作，应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。g)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。h)根据被保护设备的绝缘水平，确定有串联间隙避雷器雷电冲击放电电压上限。i)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)，确定避雷器工频放电电压下限。
j)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k)按照避雷器安装处的污情况，选择避雷器外绝缘的爬电比距。在外绝缘选择中，要考虑设备外绝缘与海拔高度的关系。1)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。8
避雷器特性参数和选择应用
无间隙避雷器
持续运行电压(U.)
避雷器持续运行电压是充许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值对于无间隙避雷器，运行电压直接作用在避雷器的电阻片上，会引起电阻片的劣化，因此充许持续作用在避雷器上的电压是一个很重要的参数。为了保证一定的使用寿命，长期作用在避雷器上的电压不得超过避雷器的持续运行电压，以免引起电阻片的过热和热崩溃避雷器的持续运行电压一般相当于额定电压的75%～80%。a)中性点直接接地系统：在中性点直接接地系统中，接在相对地的无间隙避雷器，其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。b)中性点非直接接地系统：在中性点非直接接地系统中，如果单相接地故障在10s及以内切除，无间隙避雷器其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。有的系统为了安全供电的需要，当单相接地故障时，一般不瞬时跳闸，接地故障的持续时间有的在2h及以上，这时作用在健全相避雷器上的电压就等于或高于系统的线电压。在3kV～20kV系统中，中性点大多不直接接地，当零序电抗(Xo)与正序电抗(Xi)之比在一20～一之间，在健全相上的电压可达线电压的1.1倍。在35kV～66kV系统中，中性点一般经消弧线圈接地，且在过补偿下运行，健全相上的电压一般不高于线电压，即：10s及以内切除故障：U≥Um／序;10s以上切除故障：U.≥1.1Um(3kV～20kV系统)；U.≥Um(35kV～66kV系统)。在进口无间隙金属氧化物避雷器时，也应按照上述原则选取。8.1.2
额定电压(U)
避雷器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地工作。它是表明避雷器运行特性的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。由于电力系统的标称电压是该系统相间电压的标称值，而避雷器一般安装在相对地之间，正常工作下承受的是相电压和暂时过电压，并且避雷器有它本身的特点，因此其额定电压与电力系统的标称电压以及其他电器(变压器、断路器等)的额定电压有不同的意义。按国际电工委员会(IEC99-4)及GB11032对无间隙金属氧化物避雷器的规定，避雷器在60℃的温度下，注入标准规定的能量后，必须能耐受相当于额定电压数值的暂时过电压至少10s。
在相同的系统标称电压下，避雷器的额定电压选得越高，在运行中通过避雷器的漏电流越小，对减轻避雷器的劣化有利，可以提高运行的可靠性。但另一方面，避雷器的额定电压高了，残压也相应增高了，在同样的绝缘水平下，保护裕度会降低，这两方面是矛盾的。般考虑的原则是：只要满足保护绝缘的配合系数(8.1.7.3)，避雷器的额定电压可选得高一些。
中性点直接接地系统
在中性点直接接地系统中，单相接地故障在10s及以内切除，可以只考虑单相接地接地
系统标
称电压
时非故障相的电压升高和部分甩负荷、长线效应引起的暂时过电压。额定电压可以等于或大于暂时过电压。
中性点非直接接地系统
在中性点非直接接地系统中，如果单相接地故障在10s及以内切除，也可以应用以上原则；如果单相接地故障在10s以上切除，额定电压还应乘上一个系数k。无间隙金属氧化物避雷器的额定电压可按式(1)选择，暂时过电压U.的推荐值见表5，避雷器额定电压的建议值见表6。U≥kU
切除单相接地故障时间系数；10s及以内切除，k=1.0，10s以上切除，k=1.25～式中：k—
1.3(k=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)；暂时过电压(kV)。
接地方式
系统标称电压
暂时过电压U.推荐值
非直接接地系统
3～20
110～220
避雷器额定电压U.的建议值
非直接接地系统及小阻抗接地系统10s及以内切除故障
10s以上切除故障
保护发电机用避雷器
kV(有效值)
直接接地系统
330～500
母线侧
kV(有效值）
线路侧
直接接地系统
母线侧
线路侧
母线侧
保护发电机用的避雷器的额定电压按1.25倍发电机额定电压选择，建议值见表7。表７
发电机额定电压
保护发电机用避雷器额定电压U.建议值6.3
中性点用避雷器
kV(有效值)
a)变压器中性点用避雷器的额定电压，一般直接接地系统不低于系统最高工作相电压，非直接接地系统不低于系统最高工作电压。变压器中性点避雷器的额定电压建议值见表8。表8
变压器中性点用避雷器额定电压U.建议值kV(有效值）
线路侧
中性点绝缘水平
系统标称电压
全绝缘
注：括号中数使用于中性点150kV等级绝缘。110
分级绝缘
84(210)
b)发电机中性点避雷器的额定电压，一般按发电机额定相电压1.25倍选择。建议值如表9。
发电机额定电压
发电机中性点用避雷器额定电压U.建议值6.3
kV(有效值)
当上列建议值(或GB11032一2000典型值)的额定电压不能满足实际要求，需要另外选取避雷器的额定电压时，只要符合GB11032的额定电压级差也是允许的。其直流1mA参考电压及相应的保护特性，可按邻近的典型额定电压推算。8.1.3
参考电压(Urer)
工频参考电压
工频参考电压是避雷器在工频参考电流下(由制造厂确定)测出的避雷器的工频电压最大峰值除以2。这一数值应不低于避雷器的额定电压值。在GB11032中以及国外避雷器的产品型录中，一般都不列出这一数值，但出厂试验报告中应给出测量值。8.1.3.2
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上的电压。直流参考电流的数值，由制造厂规定。国内一般都采用1mA。直流1mA参考电压值一般不小于避雷器额定电压的峰值。
工频电压耐受时间特性
这个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以后，耐受暂时过电压的能力。如8.1.2所述的，避雷器可耐受数值等于额定电压的暂时过电压10s。如果暂时过电压的时间短了，可以耐受的幅值就可以高，反之就可能低。因此，在必要时，如果暂时过电压的幅值高于或低于避雷器额定电压，而其作用时间短于或长于10s，可以用工频申压耐受时间特性曲线校核。各个制造厂的避雷器工频电压耐受时间特性是不同的，所以必须用制造厂提供的曲线来校核。图1为一个工频电压耐受时间特性曲线的例子。1.3H
U,的倍数
耐受时间(s)
图1中性点直接接地系统用避雷器的工频电压耐受时间特性的例子
在超高压系统中，一般使用暂态网络分析仪或计算机对操作过电压和暂时过电压进行计算，得到操作过电压的能量及暂时过电压的幅值和作用时间，就可以用避雷器的工频电压耐受时间特性进行校核，使选用的避雷器具有足够的耐受操作过电压能量和暂时过电压的能力。
能量吸收能力
避雷器的能量吸收能力包括操作冲击(长持续电流冲击)与大电流冲击两个方面。一般认为对超高压系统的避雷器，操作冲击对能量吸收的要求较严酷。大电流冲击则由于残压较高，电阻片侧面容易发生闪络。8.1.5.1
长持续时间电流冲击吸收能力
无间隙金属氧化物避雷器(特别是用在高压和超高压中性点直接接地系统中)应具有在下列操作过电压下吸收操作冲击电流能量的能力：a)空载线路分合闸(重合)闸：
b)空载变压器和并联电抗器分闻：c)线路非对称故障分闸和振荡解列；d)投切并联电容器组；
e)中性点非直接接地系统的弧光接地，1)线路放电耐受能力。对10kA和20kA等级避雷器和5kA等级(额定电压90kV及以上)避雷器，为了考验避雷器在实际运行条件下承受线路上所储存的过电压能量的能力。GB11032参照IEC标准作了线路放电试验规定。采用分布参数的链型冲击电流发生器来模拟输电线路，改变冲击发生器各链的参数，可以模拟不同的线路长度和波阻抗，并根据不同的电压等级按比例模拟不同的过电压倍数，然后向被试避雷器比例单元放电，形成近似操作过电压的长持续时间冲击电流。避雷器在操作过电压中吸收的能量，按GB11032的8.6.5及IEC99-4的7.5.5操作冲击动作负载试验规定，每次试验均需施加二次长持续时间电流冲击(GB11032中图2)，两次之间时间很短(50～60s)，实际上是绝热过程，因此避雷器吸收能量的能力是两次冲击能量之和，并大于TNA(暂态网络分析仪)计算要求的比能量。其计算过程如下：
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