T-CSEE 0466.4-2024 柔性低频交流输电系统高压电气设备 第4部分：低频避雷器

T/CSEE0466.4—2024柔性低频交流输电系统高压电气设备第4部分：低频避雷器HighvoltageelectricalequipmentforflexiblelowfrequencyACtransmissionsystemPart4:Lowfrequencysurgearrester中国电机工程学会标准T/CSEE0466.4—2024发布日期：2024年XX月XX日实施日期：2024年XX月XX日中国电机工程学会发布前言本文件按照《中国电机工程学会标准管理办法(暂行)》的要求，依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国电机工程学会高电压专业委员会提出并解释。本文件起草单位（按对标准的贡献大小排列）：__________、__________、__________、__________。本文件主要起草人（按对标准的贡献大小排列）：__________、__________、__________、__________。本文件为首次发布。引言柔性低频输电频率低于工频，线路充电无功小、输送能力强，较直流输电，电流可过零开断，易组网，在中远距离海上风电等场景独具优势。低频高压电气设备是柔性低频交流输电系统关键组成部分，主要包括变压器、开关设备、互感器、避雷器、变压器套管、电缆等。国内已建成多个柔性低频输电示范工程，本系列文件旨在明确上述各电气设备的产品规范、试验及运维规程等，拟由9个部分构成：第1部分：低频变压器技术规范第2.1部分：低频交流断路器技术规范第2.2部分：具有预定极间不同期操作低频交流断路器技术规范第3.1部分：低频电压互感器技术规范第3.2部分：低频电流互感器技术规范第4部分：低频避雷器技术规范第5部分：低频变压器套管技术规范第6部分：低频交流交联聚乙烯海底电缆试验规范第7部分：低频电气设备交接试验规程第8部分：低频电气设备预防性试验规程第9部分：低频电气设备运维规程本部分为《柔性低频交流输电系统高压电气设备》系列标准的第4部分，规定了柔性低频交流系统用低频避雷器的相关技术要求、试验方法等，为产品设计、生产、试验、验收及运维提供依据。1范围本文件规定了柔性低频交流系统用无间隙金属氧化物避雷器的标准额定值和运行条件、技术要求、试验要求、验收规则、包装、运输及保管等内容。本文件适用于为限制35kV~220kV柔性低频交流输电系统瞬态过电压而设计的GIS避雷器（以下简称避雷器），其他类型避雷器可参考使用。本文件所指柔性低频交流输电系统，频率范围为10Hz~30Hz（低于工频50Hz）。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/T7674额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备GB/T8905六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则GB/T11032-2020交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T12022工业六氟化硫GB/T26218.1污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分定义、信息和一般原则GB/T16927.1高电压试验技术第一部分：一般试验要求GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准JB/T7617六氟化硫罐式无间隙金属氧化物避雷器IEC60099-4:2014Metal-oxidesurgearresterswithoutgapsfora.c.systems3术语和定义GB/T11032界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1柔性低频交流输电系统lowfrequencyACtransmissionsystem频率低于50Hz的交流输电系统，本文件中特指10Hz~30Hz的交流输电系统。3.2无间隙金属氧化物避雷器metal-oxidesurgearresterwithoutgaps由装在具有电气和机械连接端子外套中的非线性金属氧化物电阻片串联和（或）并联组成且无并联或串联放电间隙的避雷器。（来源：GB/T11032-2020，3.1）3.3气体绝缘金属封闭避雷器（GIS避雷器）gas-insulatedmetalenclosedsurgearrester（GIS-arrester）气体绝缘金属封闭金属氧化物避雷器，没有任何串联或并联放电间隙，内部充以不同于空气的气体。注1：气体压力通常超过1bar=10⁵Pa。注2：该避雷器用于气体绝缘开关设备中。（来源：GB/T11032-2020，3.8）3.4额定电压ratedvoltageofanarrester（U）通过低频电压耐受时间特性试验和动作负载试验验证，允许施加到避雷器端子间持续10s的最大低频过电压方均根值。注：额定电压是表明避雷器运行特性的一个参考参数。（来源：GB/T11032-2020，3.29）3.5持续运行电压continuousoperatingvoltageofanarrester（U）允许持久地施加在避雷器端子间的低频电压方均根值。（来源：GB/T11032-2020，3.31）3.6低频参考电压low-frequencyreferencevoltageofanarrester（U）在避雷器流过低频参考电流时所测出的避雷器端子间的低频电压峰值除以√2。注3：多元件串联避雷器的低频参考电压是整只避雷器测量的结果，如果是用每个元件低频参考电压之和代替，则应该充分考虑杂散电容对所测整只避雷器低频参考电压值的影响。注4：低频参考电压的测量对动作负载试验中正确选择试品是必要的。（来源：GB/T11032-2020，3.35.1）3.7直流参考电压DCreferencevoltageofanarrester（U）在避雷器流过直流参考电流时所测出的避雷器端子间的直流电压平均值。（来源：GB/T11032-2020，3.35.2）3.8低频放电电流low-frequencydischargecurrent施加低频过电压时，流过避雷器的电流，其波形为低频正弦波或近似正弦波。4标志和分级4.1标志每只避雷器应在明显位置设置清晰、牢固的永久性标志，标志内容应包括：产品名称、型号（符合附录C的规定）；标准编号：T/CSEE0466.4—2024；额定电压（U），单位kV（方均根值）；持续运行电压（U），单位kV（方均根值）；低频参考电压（U），单位kV（方均根值）；制造厂名称及商标；生产日期或生产批号；产品序列号；GIS避雷器还应标注内部充气种类及额定气体压力（20℃时）。标志应清晰可辨，在正常运输、安装及运维过程中不易脱落、磨损。4.2分级避雷器按额定电压分级，常用分级应符合附录D的规定，特殊电压等级可由供需双方协商确定。避雷器按使用环境可分为普通型、污秽型，污秽型避雷器应明确污秽等级，污秽等级划分应符合GB/T26218.1的规定。5标准额定值和运行条件5.1标准额定值避雷器的标准额定值应包括下列各项，具体参数可参考附录D：额定电压（U）：35kV、66kV、110kV、220kV（方均根值）；持续运行电压（U）：应不低于系统最高运行电压的方均根值，且满足U≤0.8U；低频参考电流：5mA、10mA（方均根值），优先采用10mA；直流参考电流：1mA；额定放电电流：20kA、40kA（峰值），波形为8/20μs；GIS避雷器额定气体压力（20℃时）：0.3MPa~0.5MPa（表压），具体由制造厂确定。5.2正常运行条件5.2.1环境条件环境温度：-40℃~+40℃；相对湿度：日平均不大于95%，月平均不大于90%；海拔高度：不超过1000m，海拔超过1000m时，应按GB/T11032-2020的规定进行修正；地震烈度：不超过8度（0.2g）；无剧烈振动、无腐蚀性气体、无爆炸性粉尘及严重污秽的环境。5.2.2电气条件系统频率：10Hz~30Hz；系统最高运行电压：不超过避雷器的持续运行电压（U）；三相系统中，避雷器应承受的工频短时过电压：不超过额定电压（U），持续时间不超过10s；GIS避雷器内部气体纯度：六氟化硫气体纯度不低于99.9%（体积分数），水分含量不超过150μL/L（20℃，表压）。5.3异常运行条件避雷器在异常运行条件下的耐受要求应符合附录A的规定。异常运行条件包括但不限于：环境温度超出正常范围、系统频率波动、短时过电压持续时间延长、气体压力异常（GIS避雷器）等。6技术要求6.1整体结构要求6.1.1避雷器整体结构应紧凑、合理，机械强度高，能承受运输、安装及运行过程中的机械应力，无松动、变形等缺陷。6.1.2避雷器外壳应采用耐老化、耐电弧、绝缘性能优良的材料（如环氧树脂、陶瓷等），GIS避雷器外壳应具有良好的密封性能，确保气体无泄漏，密封寿命不低于30年。6.1.3避雷器端子应采用铜质或铜合金材料，表面应镀银或镀锡处理，接触良好，载流能力应满足额定放电电流及长期运行电流的要求，端子连接尺寸应符合相关标准规定。6.1.4多元件串联的避雷器应设置均压装置，均压装置应能使各元件电压分布均匀，电压分布偏差不超过±5%。6.1.5避雷器应设置接地端子，接地端子应牢固可靠，接地电阻应符合相关规程要求（通常≤5Ω）。6.2电阻片技术要求6.2.1避雷器所用金属氧化物电阻片应符合GB/T11032-2020的规定，具有优良的非线性伏安特性、高能量吸收能力及长寿命。6.2.2电阻片在正常运行条件下，漏电流应不大于50μA（直流参考电流下），低频参考电流下的漏电流应稳定，无明显波动。6.2.3电阻片的通流容量应满足：在额定放电电流作用下，电阻片无破损、开裂，且电气性能无明显变化；在8/20μs、100kA（峰值）大电流冲击后，电阻片应能正常工作。6.2.4电阻片的耐温性能：在-40℃~+120℃范围内，电阻片的非线性系数变化不超过±10%，参考电压变化不超过±5%。6.3电气性能要求6.3.1低频参考电压（U）：应符合额定值要求，同一批次产品的参考电压偏差不超过±3%。6.3.2直流参考电压（U）：与低频参考电压（U）的比值应在1.05~1.15范围内。6.3.3工频电压耐受时间特性：在额定电压（U）作用下，持续10s，避雷器应无击穿、闪络现象；在1.1U作用下，持续3s，避雷器应无异常。6.3.4放电电压：在额定放电电流（8/20μs）作用下，避雷器的放电电压应不超过额定参考电压的1.2倍，且同一批次产品的放电电压偏差不超过±5%。6.3.5绝缘电阻：避雷器的绝缘电阻应不小于10000MΩ（25℃，相对湿度≤75%），GIS避雷器的气体绝缘电阻应符合GB/T7674的规定。6.4机械性能要求6.4.1抗弯强度：避雷器在承受额定抗弯负荷时，外壳无破损、裂纹，端子无松动，电气性能无变化。6.4.2抗震性能：避雷器应能承受8度地震烈度（0.2g）的振动，振动后无松动、变形，电气性能符合要求。6.4.3密封性能（GIS避雷器）：在额定气体压力下，漏气率应不大于1×10⁻⁷Pa·m³/s，年漏气率不超过0.5%。6.5寿命要求避雷器在正常运行条件下，设计寿命不低于30年，在运行15年后，电气性能变化不超过初始值的±10%，电阻片无明显老化现象。7型式试验（设计试验）7.1试验要求型式试验应在新设计、新材料、新工艺采用时进行，或每5年进行一次。型式试验样品应从批量生产的产品中随机抽取，抽样数量不少于3只，样品应与批量生产产品的结构、材料、工艺一致。型式试验应按照本文件及GB/T11032-2020、GB/T16927.1的规定进行，所有试验项目均合格后方可通过型式试验。7.2试验项目外观及结构检查；标志检查；绝缘电阻测量；低频参考电压及直流参考电压测量；工频电压耐受时间特性试验；放电电压试验（8/20μs波形）；额定放电电流通流试验；大电流冲击试验（100kA，8/20μs波形）；动作负载试验；机械性能试验（抗弯、抗震）；密封性能试验（GIS避雷器）；寿命加速试验；环境适应性试验（高低温、湿热）。7.3试验方法7.3.1外观及结构检查：采用目测、手感及专用工具检查，检查避雷器外壳、端子、均压装置等是否完好，结构是否紧凑，无松动、变形、裂纹等缺陷。7.3.2标志检查：目测检查标志的完整性、清晰度及牢固性，确认标志内容符合本文件4.1的规定。7.3.3绝缘电阻测量：采用2500V兆欧表，在25℃、相对湿度≤75%的环境下测量，测量值应符合本文件6.3.5的规定。7.3.4低频参考电压及直流参考电压测量：按照GB/T11032-2020的规定进行，低频参考电流采用额定值，测量3次，取平均值，偏差应符合要求。7.3.5其余试验项目：按照GB/T11032-2020、GB/T16927.1、JB/T7617等相关标准的规定进行。8例行试验8.1每只避雷器出厂前均应进行例行试验，例行试验合格后方可出厂。8.2例行试验项目包括：外观及结构检查；标志检查；绝缘电阻测量；低频参考电压测量；漏电流测量（直流参考电流下）；密封性能检查（GIS避雷器，采用气体压力检测）。8.3例行试验方法应符合本文件7.3及相关标准的规定，试验结果应满足本文件的技术要求。9验收试验9.1避雷器到货后，供需双方应共同进行验收试验，验收试验应在现场或指定地点进行。9.2验收试验抽样数量：批量不超过50只时，抽样数量不少于2只；批量超过50只时，抽样数量不少于3只。9.3验收试验项目包括：外观及结构检查（检查运输过程中是否有破损、变形）；标志检查；绝缘电阻测量；低频参考电压测量；GIS避雷器气体压力及纯度检测。9.4验收试验结果应符合本文件的技术要求，若有1只样品不合格，应加倍抽样重新试验，若仍有不合格品，则该批次产品不合格，供方应负责更换或退货。9.5避雷器安装完毕后，应按照GB50150的规定进行交接试验，交接试验合格后方可投入运行。10包装、运输及保管本章节内容应符合附录B的规定。附录A（规范性附录）异常运行条件A.1环境温度异常A.1.1低温异常：环境温度低于-40℃，但不低于-50℃时，避雷器应能正常运行，持续运行时间不超过72h，运行后电气性能无明显变化。A.1.2高温异常：环境温度高于+40℃，但不高于+50℃时，避雷器应能正常运行，持续运行时间不超过72h，漏电流变化不超过初始值的20%。A.2系统频率波动系统频率在8Hz~35Hz范围内波动时，避雷器应能正常运行，低频参考电压变化不超过±5%，漏电流无明显波动。A.3短时过电压异常在1.1U作用下，持续时间不超过5s；在1.2U作用下，持续时间不超过1s，避雷器应无击穿、闪络现象，运行后电气性能正常。A.4GIS避雷器气体压力异常A.4.1气体压力低于额定压力的80%但不低于70%时，应发出报警信号，避雷器仍可短期运行（不超过24h），运行期间应密切监测气体压力及电气性能。A.4.2气体压力低于额定压力的70%时，应立即停止运行，进行补气及泄漏检测。附录B（资料性附录）包装、运输及保管B.1包装B.1.1避雷器应采用防震、防潮、防尘的包装，包装材料应具有足够的强度，能承受运输过程中的冲击、振动及挤压。B.1.2每只避雷器应单独包装，包装内应放置防潮剂、防震缓冲材料（如泡沫、珍珠棉等），防止运输过程中损坏。B.1.3包装外应标注清晰的标志，包括：产品名称、型号、数量、重量、体积、制造厂名称、地址、联系方式、“小心轻放”“防潮”“向上”等警示标志。B.2随产品提供的技术文件每批产品应随附下列技术文件，文件应装订成册，妥善包装：产品合格证（注明产品名称、型号、批号、生产日期、试验结果、检验员签字等）；产品说明书（包括产品结构、技术参数、安装说明、运维要求、常见故障处理等）；型式试验报告复印件；例行试验记录；GIS避雷器还应提供气体压力-温度曲线、气体纯度检测报告。B.3运输和保管B.3.1运输避雷器运输过程中，应保持包装完好，避免剧烈振动、冲击、挤压，防止受潮、淋雨、暴晒。运输工具应清洁、干燥，运输过程中应将包装件固定牢固，防止倾倒、碰撞。GIS避雷器运输过程中，应确保气体压力稳定，避免气体泄漏，运输温度应控制在-40℃~+50℃。B.3.2保管避雷器应存放在清洁、干燥、通风、阴凉的库房内，库房内无腐蚀性气体、爆炸性粉尘，环境温度控制在-40℃~+40℃，相对湿度不大于85%。避雷器应放置在平整的地面上，避免倾斜、堆放，堆放高度不超过3层，防止压损。GIS避雷器存放期间，应定期检查气体压力，每月至少检查1次，若压力不足，应及时补气，确保气体纯度符合要求。避雷器存放期限不宜超过1年，超过1年时，应重新进行例行试验，合格后方可使用。附录C（规范性附录）避雷器型号编制命名规则C.1型号编制格式避雷器型号由产品类型、额定电压、结构特点、使用环境等部分组成，编制格式如下：YFL-□□□/□□□-□-□C.2各部分含义代号含义说明YFL柔性低频交流避雷器产品类型代号，Y-避雷器，F-柔性，L-低频□□□额定电压（kV）阿拉伯数字表示，如35、66、110、220□□□额定放