IECIEEE 65700-19-032025 RLV 直流应用套管标准立项发展报告

直流应用套管标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:BushingsforDCApplication摘要关键词：直流套管；IEC/IEEE65700-19-03；高压直流输电；绝缘设计；空间电荷；型式试验；国际标准AbstractWiththelarge-scaleapplicationofhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)transmissiontechnologyinlong-distancebulkpowertransmission,offshorewindpowerintegration,andcross-regionalgridinterconnection,DCbushings—ascriticalinsulationandcurrent-carryingcomponentsconnectingconvertertransformers,convertervalves,andDCswitchgear—havebecomedirectlydeterminantoftheoperationalsafetyandstabilityoftheentireHVDCsystem.TheexistingACbushingstandardframeworkcannolongerfullyaddressthespecialtechnicalrequirementsunderDCconditions,includingelectricfielddistributioncharacteristics,spacechargeaccumulationeffects,andpolarityreversalphenomena.Againstthisbackdrop,theInternationalElectrotechnicalCommissionofficiallyreleasedtheIEC/IEEE65700-19-03:2025RLVstandard,establishingforthefirsttimeasystematicandcomprehensiveinternationaltechnicalspecificationforDCapplicationbushings.BuildinguponthematureexperienceoftheIEC60137ACbushingstandard,thisdocumentinnovativelyproposesDC-specificinsulationdesigncriteria,multi-physicscoupledtestmethodologies,andareliabilityassessmentframeworkbasedonoperationalexperience,fillingthegapininternationalstandardizationforDCbushings.Thisreportsystematicallyelaboratesonthedraftingbackground,coretechnicalcontent,testmethodsystems,andexpectedbenefitsofthestandard,within-depthanalysisofitspromotionandapplicationprospects,aimingtoprovideauthoritativetechnicalguidanceforthedesign,manufacturing,testing,andoperationalmaintenanceofDCbushings,andtopromotethestandardizedandhigh-qualitydevelopmentofglobalHVDCequipmenttechnology.Keywords:DCbushings;IEC/IEEE65700-19-03;HVDCtransmission;insulationdesign;spacecharge;typetests;internationalstandard1引言1.1编制背景在全球能源转型与碳中和目标的驱动下，高压直流输电技术凭借其输送容量大、损耗低、调节灵活等技术优势，正以前所未有的速度在全球范围内推广应用。据国际能源署统计，截至2025年，全球已投运及在建的直流输电工程超过200项，总输电容量突破300GW。中国作为直流输电技术应用规模最大的国家，已建成投运±1100kV昌吉—古泉等多项特高压直流工程，在运直流输电线路总长度和输送容量均居世界首位。直流套管作为直流输电装备中的核心组件，安装于换流变压器阀侧、换流阀桥臂及直流开关设备等关键部位，承担着将高压直流导体穿越接地油箱或墙体实现电气连接的重要功能。与交流套管相比，直流套管在运行中面临更为严苛的技术挑战：直流稳态电场分布取决于材料电阻率而非介电常数，导致电场分布复杂且随温度变化显著；直流电压下绝缘材料内部易积聚空间电荷，引起局部电场畸变甚至绝缘击穿；直流系统在功率反转、故障清除等工况下会产生极性反转电压，对绝缘系统造成双重电应力冲击。长期以来，直流套管的设计与试验主要参照交流套管标准IEC60137，但该标准未充分考虑直流工况的特殊性，无法有效保障直流套管的运行可靠性。国内外已发生多起因套管绝缘失效导致的直流工程停运事故，暴露出既有标准体系的不足。因此，制定专门的直流套管国际标准已成为行业内的迫切共识。1.2编制目的与意义IEC/IEEE65700-19-03:2025RLV的发布具有里程碑式的意义。该标准首次系统性地回答了直流套管"如何设计、如何试验、如何评估"的核心问题，填补了国际标准化体系中直流套管领域的空白。其具体意义体现在以下方面：一，在技术层面，标准明确了直流套管绝缘设计的关键参数和计算方法，建立了涵盖直流耐压、极性反转、空间电荷评估等DC专项试验的完整试验体系，为产品设计验证提供了科学依据。二，在产业层面，标准统一了直流套管的性能要求和技术指标，有利于消除贸易技术壁垒，促进全球范围内直流套管产品的公平竞争和互换互通，推动产业链上下游协同发展。三，在安全层面，标准对绝缘裕度、局部放电水平、温升限值等安全相关指标提出了明确要求，有助于从源头保障直流输电系统的运行安全，降低因套管故障引发的非计划停运风险。2标准范围与规范性引用文件2.1标准适用范围IEC/IEEE65700-19-03:2025RLV适用于直流电压下运行的套管，涵盖变压器套管、穿墙套管、开关设备用套管等多种类型。标准的适用电压范围覆盖直流输电系统的各个电压等级，包括但不限于±110kV至±1100kV的换流变压器阀侧套管、直流穿墙套管、直流开关设备用套管及平波电抗器套管等。值得特别关注的是，本标准以RLV（RedlineVersion）版本形式发布，汇集了正式标准与修订标记于一体，使用户能够直观识别与前一版本之间的技术差异，极大方便了工程设计人员和技术管理者对标准条款变更的跟踪与理解。2.2规范性引用文件本标准在编制过程中系统参考了国际电工委员会和国际电气电子工程师学会发布的多项相关标准文件，主要包括：-IEC60137：交流电压大于1000V套管，作为交流和直流套管基础框架的母标准，为术语定义、结构要求、通用试验方法提供了基础参照-IEC60270：局部放电测量，规定了局部放电的测量方法和测量系统要求-IEC60815：污秽条件下绝缘子的选择和尺寸确定，为直流套管外绝缘污秽设计提供了方法依据-IEC60060-1：高压试验技术——第1部分：一般定义和试验要求-IEC60060-2：高压试验技术——第2部分：测量系统-IEEEC57.19.100：电力设备套管试验方法导则-IEC62199：直流套管（该前身标准的一些内容也是本次标准的基础）上述引用文件共同构建了直流套管标准的技术基础，确保本标准与现有国际标准体系的协调一致性。3关键技术内容3.1直流绝缘设计准则标准针对直流电压下绝缘系统的工作特性，建立了有别于交流套管的绝缘设计准则。在直流电场分布方面，标准明确提出：直流稳态电场分布由绝缘材料的体积电阻率决定而非介电常数控制，设计时应综合考虑温度梯度和电场强度对材料电阻率的非线性影响。针对油浸纸和环氧浸渍纸等典型套管主绝缘材料，标准给出了直流电场作用下材料电阻率随温度和场强变化的推荐计算模型。在空间电荷效应方面，标准要求设计阶段应评估绝缘介质在直流电场长期作用下的空间电荷积聚行为及其对电场分布的反向影响，并通过试验手段对关键绝缘结构的空间电荷特性进行验证。在绝缘裕度方面，标准明确规定了直流套管绝缘设计的最小安全裕度系数，要求直流干试、直流湿试及极性反转试验电压与最高运行电压之间保持合理的裕度关系。3.2直流专项试验体系本标准构建了一套完整、严密的直流专项试验体系，较交流套管标准新增了多项直流特有的试验项目。直流耐压试验是考核直流套管绝缘强度的核心试验。标准规定了直流耐压试验电压的施加方式、持续时间及合格判据，要求试验电压值不低于规定倍数额定电压，持续时间不少于规定时长（通常为120分钟），试验期间不应发生闪络或绝缘击穿。极性反转试验是直流套管特有的关键试验项目，旨在模拟直流系统功率反转或故障清除过程中绝缘介质承受的极性变化应力。标准规定了极性反转试验的电压波形、反转时间、反转次数（通常不少于规定次数）及温度条件，要求绝缘系统在极性反转过程中和反转后均不应发生击穿或闪络。空间电荷评估试验着眼直流电场下绝缘材料的长期稳定性，规定了用于评估绝缘材料空间电荷积聚特性的试验方法和评价指标，为直流套管绝缘材料的选型和优化提供了标准化验证手段。3.3试验条件与判定准则标准对直流套管型式试验、例行试验和特殊试验的试验条件、试验回路和判定准则分别作出了详细规定。型式试验要求提供完整样品，逐项验证设计的合理性；例行试验要求对每一台出厂产品实施，确保产品质量的一致性；特殊试验则根据用户要求或设计验证需要选择性开展。对于直流电压下的局部放电测量，标准规定的背景噪声水平不低于规定数值，测量灵敏度应满足缺陷识别需要。对于温升试验，标准要求在额定直流电流下施加规定持续时间，各部件的温升值不应超过材料耐热等级对应的限值。3.4选型与应用导则除产品设计要求和试验方法之外，标准还提供了直流套管选型和应用的技术导则。标准推荐了直流套管外形尺寸的确定方法，强调应结合海拔修正、污秽等级、安装方式等因素综合考虑外绝缘配置，确保套管外绝缘在直流电压下的闪络特性满足工程需要。此外，标准对直流套管的包装、运输、储存、安装、运行维护及在线监测提出了建议，为直流套管的全寿命周期管理提供了标准化支撑。4主要参与单位介绍4.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是制定和发布电气电子领域国际标准的权威组织，也是世界上成立最早的国际性电工标准化机构。IEC的成员覆盖全球170多个国家和地区，其发布的国际标准在全球范围内被广泛采用，是全球电工电子领域标准化工作的核心组织，也是联合国经济及社会理事会的咨询机构。IEC下设多个技术委员会（TC）和分技术委员会（SC），负责不同专业领域的标准化工作。本标准的制定工作主要由IEC第36技术委员会（TC36：Insulators）承担，该委员会负责绝缘子及套管领域的国际标准制定与维护。TC36设立于1927年，积累了近百年的绝缘技术标准化经验，秘书处长期由意大利承担。TC36下设多个工作组（WorkingGroup），其中负责套管标准的工作组汇集了来自全球主要套管制造企业、电力科研机构、检测认证机构和电网运营企业的资深专家。4.2IEEEPES变压器委员会套管分委员会作为本标准的联合制定方，IEEE电力与能源学会（Power&EnergySociety，PES）变压器委员会下设的套管分委员会深度参与了标准的研讨和起草工作。IEEE在套管技术标准领域拥有深厚的积累，其发布的IEEEC57.19.100等标准在北美地区被广泛采用。IEC与IEEE在直流套管领域的首次深度合作，充分整合了两大国际标准化组织在套管技术领域的优势资源，确保了标准的全球适用性和技术先进性。4.3主要参与制造企业及科研机构的技术贡献在本标准的编制过程中，全球主要的套管制造企业和电力科研机构给予了深度支持和技术贡献。ABB（瑞士）、西门子能源（德国）、泰开集团（中国）、南京电气（中国）等全球领先的套管制造商，结合各自在产品研发和工程应用中的实践经验，为标准的绝缘设计准则、试验方法优化和可靠性验证方案提供了大量宝贵的试验数据和工程案例。中国电力科学研究院、全球能源互联网研究院等科研机构也在直流套管绝缘特性研究、空间电荷测量方法及长时运行可靠性评估等方面投入了系统性研究工作，其科研成果为标准技术条款的制定提供了坚实的理论支撑。5标准实施的意义与展望5.1对行业发展的推动作用IEC/IEEE65700-19-03:2025RLV的发布实施将对直流套管行业产生深远影响。从产业层面来看，该标准的实施将推动直流套管产品的技术升级和质量提升，加速淘汰技术落后、可靠性不足的产品，促进产业优胜劣汰和资源优化配置。从市场层面来看，统一的国际标准将有效消除各国在直流套管技术要求和试验方法上的差异，降低国际贸易壁垒，为套管制造企业拓展国际市场创造有利条件。从技术层面来看，标准的实施将引导生产企业加大在直流绝缘技术、空间电荷抑制技术、状态监测技术等方向的研发投入，推动直流套管技术持续进步。5.2对未来标准体系发展的展望随着直流输电技术向更高电压等级、更大输送容量和更广泛应用场景发展，直流套管标准化工作仍面临诸多新课题。未来，在标准体系完善方面，预计将在直流套管状态检测与故障诊断、直流套管的数字化设计与仿真验证、环保型绝缘材料在直流套管中的应用等方面进一步深化标准化工作。在特高压领域，随着±1100kV及以上电压等级直流工程的规划建设，更高电压等级直流套管的技术要求和试验方法也有望成为后续标准制修订的重要方向。与此同时，IECTC36将继续推进与IEEE等国际组织在套管相关标准方面的深度合作，推动全球直流输电装备标准体系的协同发展。5.3结论IEC/IEEE65700-19-03:2025RLV《直流应用套管》作为全球首个专门针对直流套管的综合性国际标准，系统构建了直流套管绝缘设计、试验验证和应用维护的全链条技术规范。其发布标志着直流套管标准化工作实现了从依附交流标准到独立成体系的重大跨越，是直流输电装备标准化发展历程中的重要里程碑。本标准的贯彻实施将全面提升直流套管的制造质量与运行可靠性，为全球直流输电工程的安全稳定运行提供坚实的技术保障，对推动能源转型和新型电力系统建设具有重要而深远的意义。参考文献[1]IEC/IEEE65700-19-03:2025RLV,BushingsforDCapplication[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2025.[2]IEC60137:2017,Alternatingcurrentbushingsforvoltagesabove1000V[S].Geneva:Inter