《高原型电缆分支箱绝缘配合技术导则》

1高原型电缆分支箱绝缘配合技术导则本文件规定了高原型电缆分支箱（以下简称“分支箱”）绝缘配合的术语和定义、基本原则、环境适应性要求、绝缘水平确定、绝缘配合设计、试验验证、安装与运行维护要求及附则。本文件适用于海拔2000m～5000m、交流额定电压10kV～35kV、频率50Hz的高原型电缆分支箱，包括固体绝缘环网柜型、空气绝缘型等各类结构形式分支箱的绝缘配合相关设计、选型、试验及运维活动。海拔超过5000m的高原地区可参照本文件执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1094.3电力变压器第3部分:绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙GB/T16422.2塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯GB/T16927.1高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T16927.2高电压试验技术第2部分：测量系统DL/T1884.3现场污秽度测量及评定第3部分：污秽成分测定方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1高原型电缆分支箱plateau-typecablebranchbox适应海拔2000m～5000m高原环境，针对高海拔导致的空气绝缘强度下降、低温脆裂、强紫外线老化等问题进行专项设计，具备可靠绝缘性能和环境适应性的电缆分支箱。3.2绝缘配合insulationcoordination综合考虑分支箱所在高原环境条件、系统电压等级、过电压水平、绝缘特性及设备寿命等因素，合理确定设备绝缘水平，使绝缘在正常运行电压、过电压作用下可靠工作，同时兼顾经济性与安全性的设计优化过程。3.3海拔修正系数altitudecorrectionfactor用于修正高海拔环境下空气绝缘强度下降对设备绝缘水平影响的系数，其值与海拔高度相关，用于确定高原型分支箱的实际绝缘耐受水平。3.4等效海拔equivalentaltitude将低海拔地区的试验条件换算为高原实际环境条件时，对应的等效海拔高度，用于试验过程中模拟高原环境对绝缘性能的影响。3.5电晕起始电压coronainceptionvoltage高原环境下，分支箱绝缘表面开始出现电晕放电的最低电压，是评估高原型分支箱绝缘性能的关键指标之一。24绝缘配合基本原则4.1安全性优先原则绝缘配合应确保分支箱在正常运行电压、操作过电压、雷电过电压及高原特殊环境耦合作用下，不发生绝缘击穿、闪络等故障，保障电力系统安全稳定运行。4.2环境适配原则充分考虑高原地区海拔高度、大气压力、环境温度、紫外线辐射强度、昼夜温差、污秽等级等环境因素对绝缘性能的影响，针对性开展绝缘设计与配合。4.3技术经济性平衡原则在满足绝缘可靠性要求的前提下，合理选择绝缘材料、结构及过电压保护措施，兼顾设备制造成本、运维成本及使用寿命。4.4与系统协调原则绝缘水平的确定应与所在电力系统的额定电压、过电压限制措施、接地方式及相邻设备绝缘水平相协调，避免因绝缘水平不匹配导致故障扩大。4.5全生命周期原则绝缘配合应覆盖分支箱的设计、制造、试验、安装、运行及维护全生命周期，考虑绝缘性能的老化衰减规律，确保全生命周期内绝缘可靠性。5环境适应性要求5.1海拔与大气压力适应海拔2000m～5000m，对应大气压力50kPa～80kPa；海拔每升高1000m，空气绝缘强度下降约10％～15％，绝缘配合设计应考虑该衰减特性。5.2环境温度工作环境温度-40℃~+40℃,极端最低温度-50℃,极端最高温度+45℃；昼夜温差≤25℃,应考虑温度变化导致的绝缘材料热胀冷缩及性能波动。5.3紫外线辐射年紫外线辐射总量≥6000MJ/m2，绝缘材料应具备抗紫外线老化能力，经紫外线老化试验后，绝缘性能保留率≥85％。5.4污秽等级根据高原地区实际污秽情况，按DL/T1884.3划分污秽等级，分支箱外绝缘爬电比距应匹配相应污秽等级要求，具体推荐值如表1所示。表1不同污秽等级对应的外绝缘爬电比距推荐值2>0.25域5.5其他环境因素3应适应高原地区大风（瞬时最大风速≥30m/s）、覆冰（覆冰厚度≤10mm）等环境，避免绝缘结构因机械载荷受损；同时具备防沙尘、防雨雪渗透的密封性能，密封等级不低于IP54。6绝缘水平确定6.1确定依据6.1.1依据所在电力系统的额定电压（Un）、最高运行电压（Umax）、操作过电压水平（Uop）、雷电过电压水平（Uli），结合高原环境海拔修正系数，确定分支箱的额定绝缘水平。6.1.2参考GB/T1094.3的相关规定，结合分支箱的结构形式（固体绝缘、空气绝缘）、绝缘材料特性，针对性确定内、外绝缘水平。6.2海拔修正系数计算6.2.1对于空气绝缘部件，海拔修正系数Ka按公式（1）计算。Ka=1−0.012×(H−2000)/1000·············································(1)式中：Ka——海拔修正系数；H——海拔高度，单位为米（m）；当H＜2000m时，取Kas=1；当H＞5000m时，按H=5000m计算。6.2.2对于固体绝缘部件，海拔修正系数Kas按式（2）计算。Kas=1−0.005×(H−2000)/1000·············································(2)式中：Kas——海拔修正系数；H——海拔高度，单位为米（m）；当H＜2000m时，取Kas=1；当H＞5000m时，按H=5000m计算。6.3额定绝缘水平要求6.3.110kV～35kV高原型电缆分支箱的额定绝缘水平（修正后）应符合表2规定。表210kV～35kV高原型电缆分支箱额定绝缘水平值kV）≥28×Ka（空气绝缘）/≥28×Kas≥75×Ka（空气绝缘）/≥75×Kas≥50×Ka（空气绝缘）/≥50×Kasas≥80×Ka（空气绝缘）/≥80×Kasas6.3.2内绝缘水平应不低于外绝缘水平，固体绝缘部件的局部放电量应≤10pC（1.1倍额定电压下）。6.3.3电晕起始电压应高于系统最高运行电压的1.2倍，避免正常运行时出现电晕放电导致绝缘老化。7绝缘配合设计7.1外绝缘设计7.1.1空气绝缘部件的间隙距离应根据海拔修正后的绝缘水平确定，10kV～35kV分支箱各部位最小空气间隙距离推荐值如表3所示。表3不同海拔下分支箱最小空气间隙距离推荐值47.1.2外绝缘表面应采用防污涂层或选用防污型绝缘件，涂层厚度≥0.5mm，附着力≥1级（划格试验防污涂层应具备耐紫外线、耐低温、耐老化性能。7.1.3户外型分支箱的绝缘子、套管等外绝缘部件，应选用耐低温、抗紫外线的高强度瓷质或复合绝缘材料，复合绝缘材料的芯棒应采用环氧玻璃纤维增强材料，护套采用高温硫化硅橡胶。7.2内绝缘设计7.2.1固体绝缘部件应选用耐低温、低介损、抗老化的绝缘材料，如环氧树脂、硅橡胶等，材料的玻璃化转变温度（T9）≤-50℃,介损角正切值（tanδ)≤0.003（20℃,1MHz）。7.2.2固体绝缘结构应优化电场分布，采用倒圆角、屏蔽电极等措施，降低局部场强，局部场强应不超过材料电气强度的1/3；绝缘浇注工艺应控制气泡、杂质等缺陷，浇注体的局部放电量应≤5pC。7.2.3空气绝缘内部应采用密封防潮设计，充入干燥空气或惰性气体（如氮气），气体露点≤-40℃;密封材料选用耐低温氟橡胶，密封部位的泄漏率≤1×10-7Pa·m3/s。7.3过电压保护配合设计7.3.1分支箱应配置金属氧化物避雷器（MOA）进行过电压保护，避雷器的额定电压、持续运行电压应与系统电压匹配，雷电保护水平应低于分支箱的额定雷电冲击耐受电压，操作保护水平应低于分支箱的额定操作冲击耐受电压。7.3.2避雷器的安装位置应靠近分支箱的进、出线端口，缩短过电压作用路径；对于35kV分支箱，应在每路进、出线端口分别配置避雷器；10kV分支箱可根据系统过电压水平酌情配置。7.3.3高原环境下，避雷器的通流容量应提高10％～15％，低温下（-40℃)的残压值变化率应≤5%,确保过电压保护的可靠性。7.4电缆附件绝缘配合7.4.1分支箱内的电缆终端、接头等附件的绝缘水平应与分支箱本体绝缘水平匹配，其额定短时耐受电压、雷电冲击耐受电压应不低于分支箱本体对应的绝缘水平。7.4.2电缆附件应选用适应高原低温环境的产品，绝缘材料的低温脆性温度≤-50℃；安装时应严格控制施工工艺，确保附件与电缆绝缘的界面贴合紧密，避免出现气隙导致局部放电。7.4.3电缆终端的爬电比距应符合本文件表1的规定，户外型电缆终端应加装防污伞裙或涂刷防污涂层。8试验验证8.1试验分类试验分为型式试验、出厂试验和现场验收试验，各类试验均应考虑高原环境的影响，必要时进行高原环境模拟试验。8.2型式试验8.2.1试验要求型式试验应在高原环境模拟试验舱内进行，模拟实际使用海拔的大气压力、温度等环境条件，试验项目包括：绝缘水平试验（短时耐受电压试验、雷电冲击耐受电压试验、操作冲击耐受电压试验）、局部放电试验、电晕起始电压试验、低温性能试验、紫外线老化试验。8.2.2绝缘水平试验按GB/T16927.1、GB/T16927.2的规定执行，试验电压按本文件表2修正后的数值施加，试验过程中绝缘无击穿、闪络现象为合格。8.2.3局部放电试验5在1.1倍额定电压下，测量固体绝缘部件的局部放电量，局部放电量≤10pC为合格；空气绝缘部件无明显局部放电现象。8.2.4电晕起始电压试验在模拟高原环境下，逐渐升高电压至出现稳定电晕放电，记录电晕起始电压，其值高于1.2倍系统最高运行电压为合格。8.2.5低温性能试验将分支箱置于-50℃低温环境下保温24h，随后进行绝缘水平试验和机械操作试验，绝缘无破损、操作灵活可靠为合格。8.2.6紫外线老化试验按GB/T16422.2的规定，进行1000h氙弧灯紫外线老化试验，试验后测量绝缘材料的拉伸强度、介损角正切值，性能保留率≥85％为合格。8.3出厂试验8.3.1试验要求每台分支箱均应进行出厂试验，试验项目包括：绝缘电阻测量、短时耐受电压试验（降低电压法）、局部放电试验、密封性能试验、外观及尺寸检查。8.3.2绝缘电阻测量采用2500V兆欧表测量各相之间、各相对地的绝缘电阻，绝缘电阻值≥1000MΩ为合格。8.3.3短时耐受电压试验施加80％额定短时耐受电压，持续1min，绝缘无击穿、闪络现象为合格。8.3.4密封性能试验对空气绝缘型分支箱充入0.1MPa干燥空气，保持24h，压力下降≤1％为合格；固体绝缘型分支箱进行淋雨试验（IP54），无进水现象为合格。8.4现场验收试验8.4.1试验要求现场验收试验应在分支箱安装完成后进行，试验项目包括：绝缘电阻测量、工频耐压试验（短时）、局部放电检测、外观及安装质量检查。8.4.2工频耐压试验在现场环境条件下，施加1.0倍额定短时耐受电压，持续1min，绝缘无击穿、闪络现象为合格；若现场环境海拔高于试验标准海拔，应按本文件6.2的规定修正试验电压。8.4.3局部放电检测采用超声波局部放电检测仪或特高频局部放电检测仪，检测分支箱及电缆附件的局部放电信号，无明显局部放电信号为合格。9安装与运行维护要求9.1安装要求9.1.1安装前应核查分支箱的型号规格、绝缘水平等参数，确保与现场环境及系统要求匹配；检查分支箱外观无损伤、密封件完好、附件齐全。69.1.2安装位置应避开低洼积水区域、强紫外线直射的裸露区域及大风通道，必要时搭建遮阳、防风棚；基础应平整、牢固，适应高原冻土环境的沉降要求。9.1.3电缆附件安装前应进行绝缘电阻测量，安装过程中避免损伤绝缘表面；附件与分支箱的连接应牢固，密封可靠，连接处的爬电比距应符合要求。9.1.4安装完成后，应清理分支箱内部杂物，检查各部件连接牢固性，确保绝缘间隙符合设计要求。9.2运行维护要求9.2.1建立定期巡检制度，巡检周期：低温冻融期、大风沙尘期每月1次，其他季节每3个月1次；巡检内容包括：外观有无损伤、绝缘表面有无污秽、裂纹、电