IEC 61936-22023 1kV AC和1.5kV DC以上的电力装置.第2部分DC标准立项发展报告

IEC61936-2:2023《1kVAC和1.5kVDC以上的电力装置第2部分：DC》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PowerInstallationsExceeding1kVACand1.5kVDC-Part2:DC摘要随着全球能源转型战略的深入推进，直流输电技术以其在长距离输送、海上风电并网、城市电网增容及新能源消纳等方面的显著优势，正经历前所未有的规模化应用与发展。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年9月26日正式发布IEC61936-2:2023《1kVAC和1.5kVDC以上的电力装置第2部分：DC》，该标准作为IEC61936系列标准的重要组成部分，系统规定了交流1kV以上、直流1.5kV以上电力装置的设计、安装与运行要求，填补了国际标准体系中高压直流电力装置安全设计与施工规范的空白。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制历程、技术框架与核心内容，重点分析了其在直流电压等级覆盖、绝缘配合、安全防护、设备布置及运维要求等方面的关键技术条款，并深入探讨了该标准对高压直流输电工程、直流配电网、可再生能源并网及工业直流供电系统等多场景应用的指导意义。报告同时介绍了标准主要参编单位在直流技术领域的工程实践与技术贡献，并对该标准在全球能源转型背景下的推广应用前景进行了展望。关键词：高压直流电力装置；IEC61936-2；标准体系；电气安全；绝缘配合；直流输电；电力装置设计Keywords:HVDCpowerinstallations;IEC61936-2;standardsystem;electricalsafety;insulationcoordination;DCtransmission;powerinstallationdesign1引言1.1立项背景全球能源体系正经历以可再生能源为主体、以电力为核心的深刻变革。国际能源署（IEA）发布的《2023年全球能源展望》指出，为实现碳中和目标，到2030年全球可再生能源发电量占比需提升至60%以上。风能、太阳能等新能源的大规模开发与远距离输送，使直流输电技术成为破解能源资源与负荷中心逆向分布矛盾的关键路径。与此同时，城市数据中心、轨道交通、电动汽车充电基础设施等直流负荷的快速增长，也推动直流配电技术由理论研究走向工程实践。然而，在IEC61936-2:2023发布之前，国际标准化体系中缺乏一部专门针对高压直流电力装置的系统性安全标准。IEC61936-1仅覆盖交流1kV以上的电力装置，而直流电力装置的设计只能参照IEC60071系列（绝缘配合）、IEC60364系列（低压电气装置）等相关标准的部分条款，难以全面满足直流系统在故障特性、保护策略、电弧特性、绝缘配合等方面迥异于交流系统的安全需求。标准的缺位不仅增加了工程设计方的合规风险，也对跨国项目的设备选型和工程验收造成了障碍。1.2标准立项的意义2标准编制概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61936-2:2023||标准名称|Powerinstallationsexceeding1kVACand1,5kVDC-Part2:DC||中文名称|1kVAC和1.5kVDC以上的电力装置第2部分：DC||发布日期|2023年9月26日||发布机构|国际电工委员会（IEC）||国别|国际组织||语言|英语、法语||标准状态|现行||分类号|电绝缘综合||ICS分类|29.080（绝缘）综合；29.240（输电网和配电网）|2.2编制历程IEC61936-2的编制工作始于2016年前后。随着全球范围内多个高压直流输电工程的规划与建设，国际电工委员会第99技术委员会（IECTC99，负责电力装置系统设计和施工一致性方面的标准化工作）在修订IEC61936-1的过程中，注意到直流电力装置在安全设计要求上的特殊性，决定启动独立的直流部分标准编制工作。标准起草工作组（通常由来自德国、中国、日本、法国、荷兰等国家的技术专家组成）经过多轮工作组草案（WD）讨论、委员会草案（CD）征求意见、最终国际标准草案（FDIS）投票等阶段，历时约7年，最终于2023年9月正式发布。3标准适用范围与核心内容3.1适用范围IEC61936-2:2023适用于以下类型的直流电力装置：-标称系统电压：直流1.5kV以上（不含1.5kV）；-涵盖场所：户内、户外电力装置；-涵盖设施类型包括但不限于：-高压直流输电（HVDC）换流站；-直流开关站；-直流配电网（中压直流）；-新能源直流汇集系统（光伏、风电直流汇集）；-工业直流供电系统；-直流储能电站；-轨道交通直流牵引供电系统（如适用）。该标准的适用范围与IEC61936-1（交流部分）形成互补，使IEC61936系列标准成为覆盖交直流全电压等级电力装置设计的综合性安全标准体系。3.2标准主要技术内容（1）直流系统特殊性的系统性考量直流电力装置与交流电力装置在诸多技术特性上存在本质差异。该标准充分考量了如下直流系统特有的技术特征：-故障电流特性：直流系统短路电流无自然过零点，故障电弧一旦形成便持续燃烧，直至能量被切除或电流被强迫降至零，电弧释放能量远高于同等级交流系统，对设备灭弧和故障清除能力提出了更高要求；-绝缘配合差异：直流系统的稳态电压分布取决于绝缘电阻而非电容分布，绝缘子在直流电压下的污秽耐受特性和空间电荷效应对绝缘设计有独特影响；-接地与保护：直流系统的接地方式（如单极接地、双极接地、经高阻接地等）、暂态过电压特征和保护配置策略与交流系统差异显著。（2）标准涵盖的关键技术领域标准共分为若干主要章节和附录，系统规定了以下核心内容：a）基本设计要求-直流电力装置设计应基于对系统拓扑、运行方式、过电压水平、短路电流水平及可靠性要求的综合分析；-明确设计寿命周期内的环境条件（温度、湿度、海拔、污秽等级、地震烈度等）考虑方法；-电磁兼容（EMC）要求及与其他系统的接口协调。b）绝缘配合与过电压保护-规定直流设备额定绝缘水平的选取原则与计算方法，包括持续直流电压、暂态过电压、操作过电压及雷电过电压的叠加效应；-直流避雷器的选型、配置位置及能量配合要求；-直流系统特有电压应力（如换相失败引起的过电压、直流线路扰动传播等）的考虑方法。c）设备选择与布置-直流断路器、隔离开关、接地开关、换流阀、直流母线、电缆及架空线路等关键设备的选择原则与安全要求；-电气间隙、爬电距离的确定方法；-设备布置的安全距离、防火间距及检修通道要求；-直流GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）等紧凑型设备的适用条件。d）安全防护措施-防直接接触和间接接触的防护措施（遮挡、外壳、联锁等防护等级要求）；-直流电弧防护（包括电弧闪光计算和防护装备选择建议）；-火灾探测与灭火系统的配置要求；-消防隔离及应急照明、安全标识系统的设置要求。e）接地系统设计-直流电力装置接地系统的设计原则，包括工作接地、保护接地和防雷接地的协调统一；-接地极设计、接地电阻和跨步电压、接触电压的限制指标；-直流杂散电流对埋地金属构件腐蚀影响的减缓措施。f）运行、维护与检修-装置投运前的验收试验项目及方法；-运行期间的巡视检查、状态监测及预防性试验周期；-检修作业的安全管理要求和安全工器具配置；-退役拆除和报废处理的安全注意事项。4标准的创新点与技术特色4.1首次构建直流电力装置安全的系统框架相较于以往参照交流标准“打补丁”式的设计方式，IEC61936-2:2023首次以系统化、结构化的形式，为直流电力装置的设计与建设提供了完整的安全技术框架。这一框架的建立使设计人员能够在统一的规范体系下完成直流电力装置的全流程设计，而不必在不同标准之间反复比对和推敲。4.2引入基于风险的设计理念标准在若干关键技术要求的制定中体现了基于风险的设计思想（Risk-BasedDesign），即根据装置的功能重要性、故障后果严重程度、环境影响和维护条件等因素，差异化地确定设计安全水平和防护措施等级。这一理念有助于在保障安全的前提下优化工程造价，避免过度设计或设计不足。4.3兼顾工程实用性与技术先进性标准中既有成熟工程经验的总结和固化，也为新技术应用预留了空间。例如，对直流断路器等新技术设备，标准不限定具体技术路线（机械式、固态式或混合式），而是通过性能要求和技术指标来进行规范，有利于促进技术革新。5主要参编单位介绍5.1国际电工委员会第99技术委员会（IECTC99）IEC61936-2:2023由国际电工委员会第99技术委员会（IECTC99）组织编制。TC99的名称是“电力装置的系统设计、施工和一致性”（Systemengineeringandconstructionofelectricalpowerinstallations），其秘书处长期由德国电工委员会（DKE）承担。TC99的职责范围涵盖：-制定电力装置在设计、施工、检验和运维方面的安全性通用要求；-协调IEC各技术委员会在电力装置领域的标准制定工作；-推动电力装置安全标准的国际协调与统一。TC99的工作覆盖交流、直流电力装置，涉及发电、输电、配电和用电各环节。在IEC61936-2编制过程中，TC99与IECTC115（高压直流输电）、TC8（电能供应系统方面）、TC17（开关设备和控制设备）、TC28（绝缘配合）等多个技术委员会密切合作，确保标准的协调性和一致性。除了IEC61936系列标准外，TC99还负责维护IEC60364系列（低压电气装置）、IEC62305（雷电防护）等重要安全标准。相关标准化工作的持续开展，为全球电力工程领域的安全水平提升提供了坚实的技术支撑。5.2国内转化与应用我国是直流输电技术应用最为广泛的国家之一。截至目前，国家电网有限公司和中国南方电网有限责任公司已建成投运多条±800kV特高压直流输电工程，±1100kV昌吉—古泉特高压直流输电工程亦已投运，我国在直流输电领域的设计与运行经验位居世界前列。全国建筑物电气装置标准化技术委员会（SAC/TC205）对口跟进IECTC99的标准动态，积极推动IEC61936-2:2023向我国国家标准或行业标准的转化工作，并结合我国直流输电工程实践经验，补充和完善适应我国国情的具体技术条款。6标准实施影响与应用展望6.1对高压直流输电工程建设的影响IEC61936-2:2023的发布为高压直流输电工程的安全设计与建设提供了权威的国际参考依据。标准中关于直流换流站布置、设备选型、绝缘配合、消防及安全防护等方面的系统规定，将有助于进一步提升换流站设计的标准化水平和安全裕度。对于跨国互联电网项目和“一带一路”沿线国家的直流输电工程建设，该标准将有效促进技术方案的协调统一和工程质量的整体提升。6.2对直流配电网和可再生能源并网的影响随着分布式光伏、储能系统及直流负荷的快速发展，中压直流配电网正成为智能电网建设的重要方向。IEC61936-2:2023为直流配电网的设计和安全运行提供了基础性安全规范，有助于推动直流配电网由示范应用走向规模化推广。同时，标准中关于新能源直流汇集系统的相关规定，也为大型光伏电站和海上风电场的直流汇集与送出方案提供了安全设计依据。6.3对直流标准体系的完善作用IEC61936-2:2023的发布使IEC电力装置安全标准形成了完整的“交流+直流”双轨体系。该标准作为直流电力装置安全设计的基础标准，与IEC60633（HVDC术语）、IEC60071（绝缘配合）、IEC60529（外壳防护等级）、IEC62305（雷电防护）等标准共同构成覆盖直流电力系统全链条的标准簇，为直流电力技术的发展提供了更加完善的标准化支撑。7结论与展望IEC61936-2:2023的发布是国际直流电力装置标准化进程中具有里程碑意义的重要成果。该标准系统总结了全球高压直流电力装置领域数十年工程设计、建设和运行的经验成果，首次构建了专门适用于直流电力装置的安全设计标准框架，填补了IEC标准体系中直流电力装置专项安全标准的空白。标准的发布将有力促进直流输电与配电技术的规范化发展，支撑全球能源绿色低碳转型的推进。展望未来，随着直流断路器技术持续突破、直流电网组网规模不断扩大、深远海风电送出和跨洲际直流互联等新场景的不断涌现，IEC61936-2的持续修订和完善仍将是TC99的重要工作方向。建议国内外相关技术机构和标准化组织进一步加强合作，共同推动直流电力装置标准化工作向更深层次、更宽领域发展，为构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统贡献标准力量。参考文献[1]IEC61936-2:2023,