GBT 4109-2022 交流电压高于1000V的绝缘套管.pdf

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  • 一端用于周围空气中并暴露在户外大气条件下,另一端浸入不同于周围空气的绝缘介质(例如,油 或气体)中的套管。

    GB/T41092022

    4.1设备最高电压(Um)

    4.2额定电流(I.)

    房地产项目GB/T4109—2022

    4.3额定热短时电流(I)

    除非另有规定,I的标准值应为I,的25倍,tt为1S。对于I,等于或大于4000A的套管,I始 终应为100kA。 对于变压器套管,除非另有规定,根据GB/T1094.5一2008,t为2s。 当t持续时间大于1s时,电流和时间的关系应符合下式:

    对于载流导体穿入中心管的变压器套管,对应于运行电流的导体横截面积可能小于4.2规定的值 在这种情况下,运行电流与截面积应满足8.8的要求

    I。应为4.3中I值的2.5倍的第一个波峰的幅值。 若因变压器特性可能要求此值高于4.3规定的I值的2.5倍,变压器制造商应在套管订货信息 (见6.1.4)中明确规定。

    4.5最小悬臂负荷耐受值

    套管应能耐受表1规定的I级或Ⅱ级悬臂负荷。除非买方要求为Ⅱ级重负荷外,通常使用I级 荷。

    表1悬臂耐受负荷的最小值(见4.5和8.10)

    表1悬臂耐受负荷的最小值(见4.5和8.10)(续)

    注1:运行悬臂负荷包括端子负载和风压(70Pa),见GB50260一2013。 注2:水平I=正常负荷,水平Ⅱ=重负荷。 注3:对于其上下绝缘套是由卡装结构装配到中心紧固导体上的套管,推荐在选取悬臂试验负荷时考虑额定电 流流过时导体的热膨胀。 注4:1100kV及以上电压等级套管运行悬臂负荷要求可按供需双方协议。

    对于运行时与垂线夹角大于30°的套管,在选择试验负荷和试验程序时需要考虑套管自重的影响。 表1中给定的和垂直套管相关的值在垂直位置进行试验。如果一个倾斜或者水平安装套管垂直试验 时,则在操作中应施加一个等效的力以获得由套管重量使法兰承受的弯矩。如果一个垂直安装套管水 平试验时,应以相同的方式减小试验负荷,

    所有套管都应能在与垂线夹角不超过30°的任何倾斜角度安装。其他任何安装角度均应由供需双 方协议。 注:在与垂线夹角小于或等于30°下运行的套管为垂直套管。在与垂线夹角大于或等于70°下运行的套管为水平套 管。其他任意角度下运行的套管为倾斜套管(见6.1.5)

    4.7最小公称爬电距离

    除非供需双方另有协议或经试验验证,绝缘外套的爬电距离应按照GB/T26218.2或GB/T26218.3 选择和确定。 如果要求人工污移试验,按照GB/T4585实施。 注1:瓷绝缘外套爬电距离的实际值可能因制造偏差而与公称值不同,可以大于但不能小于GB/T23752一2009的 规定值。 注2:GB/T26218.1将统一爬电比距定义为总爬电距离除以3.24规定的设备最高相电压,以前将线电压用于计算 爬电距离,二者之间的比率为/3。

    对于油浸纸为105℃.等级A

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    表2温度和高于周围空气温度的温升的最大值(见4.8)(续)

    用作电器(如开关设备或变压器)的一个完整部件的套管,应满足相应电器的热要求。对变压器套 管见4.2。 环境温度和浸人介质温度的定义见表3。 根据GB/Z1094.14一2011,对于使用高温绝缘材料的液浸式电力变压器,其使用的套管温度极限 应由双方协议。 对与金属部件相接触的密封垫,应特别注意其材料耐受温升的能力

    表3周围空气和浸入介质的温度

    GB/T4109—2022

    表3周围空气和浸入介质的温度(续)

    表4设备最高电压对应的绝缘水平(见4.9、8.2、8.4.8.5.9.3和9.4)

    GB/T4109—2022

    表4设备最高电压对应的绝缘水平(见4.9、8.2、8.4.8.5.9.3和9.4)(续)

    距离。此时不需要调整绝缘径向厚度或浸人端的长度。套管在浸入介质中的击穿强度和闪络电 海拔影响。 安装地点的海拔高于1000m时,使用安装地点的耐受电压值乘以海拔修正因数k。得到耐受 ,以此确定标准参考大气条件下的电弧距离。

    H海拔高度,单位为米(m),不超过4000m。 雷电冲击耐受电压时,m=1。 对于U.<245kV(252kV)套管的工频耐受电压,m=1。对于U.高于245kV(252kV)的套管工 频耐受电压的海拔修正不适用,因为此时套管进行经过海拔修正的操作冲击耐受试验。 对于操作冲击耐受电压,㎡值按照图1选取,

    如果增加的电弧距离已得到过验证,可以认为有效,不需要进行进一步测试。

    5.3环境空气和浸入介质的温度

    图1操作冲击耐受电压中的修正因数m

    套管应设计成能在不超过表3规定的温度限值下运行。对于运行在超出表3规定范围的套管,如 完全浸人式套管、运行环境空气温度高或低的套管、空气绝缘管道中的套管应另行考虑;同时应考虑环 境温度对套管额定电流的影响。 应防止套管户内端表面凝露,必要时应通风或加热

    地震条件应符合GB502602013的要求或供需双方协议

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    5.5非常快速瞬态(VFT)

    当与气体绝缘开关设备连接的电容式套管出现不正常的瞬态应力时,可由供需双方协议对套管的 性能进行专门调查研究。 只有各方都理解模拟试验与运行条件的等效性和局限性时,试验才有意义。在VFT试验中产生 的非常快的电压阶跃的陡波前对于套管来说不是危险的,而出现在套管上的振荡电压可作用于套管内 部谐振回路,并产生较高的过电压。因此VFT试验只在安装布暨决定的套管谐振频率下进行。

    符合本文件的变压器套管,通常用于充有 GB2536—2011、GB/T14542—2017要求码 变压器上。 如果要使用其他绝缘液体,变压器制造单位应给出详细说明。

    [6. 1.1± 一般要求

    订货时,需方应提供以下必要的信息,以及确定产品特性的其他附加信息。 供方需提供套管液体中带电金属部件对地最小绝缘距离,如果需方要求的尺寸小于供方的数值,需 方还可以提供必要的几何形状以评估特殊的布置。

    应提供包括使用套管的电器 该电器设备对应的标准。 应注意可能会影响套管设计 的所有特性(包括试验)(见7.3)

    套管按照3.2~3.22分

    套管按照3.2~3.22分类。

    套管按照3.2~3.22分类。

    额定值应包括: 设备最高电压(Um)(见3.23); 额定相对地电压(见3.24); 标准绝缘水平(见4.9),必要时要给出变压器的感应耐压试验和外施耐压试验的电压 值(见9.4); 额定电流(I,)(见3.25); 额定热短时电流(I)及额定持续时间(tt),当与4.3规定值不同时应提供; 额定动稳定电流(I。),当与4.4规定值不同时应提供; 额定频率(见3.29); 最小悬臂负荷耐受值(见4.5); 最大试验抽头电容量,当要求值比4.10低时,应提供。

    运行条件应包括: 暂时过电压,如果适用(见5.1); 海拔,如果超过1000m(见5.2)(仅对3.16~3.20定义的户内和户外套管); 周围空气和浸人介质温度,如果与正常值不同时(见5.3及表3)(仅对3.16~3.22定义的套 管); 浸人介质的种类(仅对3.19~3.22定义的部分或完全浸入式套管); 浸人介质的最低液面(仅对3.19~3.22定义的部分或完全浸人式套管); 浸入介质的最大运行压力(仅对3.19~3.22定义的部分或完全浸人式套管); 绝缘气体的种类(仅对3.5~3.7定义的设备中气体与套管中的气体相通的充气、气体绝缘和 气体浸渍套管); 绝缘气体额定充气压力(见3.30)(仅对3.5~3.7定义的设备中的气体与套管中的气体相通的 充气、气体绝缘和气体浸渍套管); 最高内部运行气体压力(见3.31)(仅对3.53.7定义的设备中的气体与套管中的气体相通的 充气、气体绝缘和气体浸渍套管); 最高外部运行气体压力(见3.32)(仅对3.19~3.21定义的部分或完全浸人式套管); 安装角度如果超过了标准值(见4.6); 最小公称爬电距离(见4.7)(仅对3.17、3.18和3.20定义的套管的户外部分); 异常大气条件(极高和极低的温度、湿热、严重污移、大风); 地震条件,如果要求评定(见5.4)。

    而力应提供以下信息: 对于不带导体供货的套管:运行中装到套管上的导体的直径、种类(电缆、实心的杆或空心的 管)、材料以及位置; 特殊的尺寸要求,如果有; 试验抽头或电压抽头,如果需要(见3.38和3.39); 如有要求,规定紧靠法兰或其他紧固器件的接地套筒的长度; 应预知的与电器接地部分有关的关于套管位置的一般信息(见7.1); 是否要求保护间隙; 金属部件防腐蚀的特殊要求; 变压器套管的设计应能经受住典型的变压器试验序列(出厂、验收和必要的重复试验); 对通过中心管引入导体的变压器套管,如果管内的液面低于外部高度的1/3,应规定其高度 (见8.8); 提供取油阀。 液体或气体绝缘的套管应符合的相关标准: GB/T12022电气设备用工业级六氟化硫(SF。)的规范; GB/T8905一2012SF。气体的检测和处理导则; GB2536一2011电工用液体一一变压器和开关设备用的未使用过的矿物绝缘油; IEC60836电工用液体硅胶规范;

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    IEC60867绝缘液体:合成芳香烃规范; NB/SH/T09945—2017合成有机酯型电气绝缘液

    本条适用于所有电压等级的电容式套管和U.≥72.5kV的其他套管。对于U.<72.5kV的其 套管a)~g)的标识已足够。 a 供方名称或商标。 b) 生产年份和序列号。 供货商的标识类型。 d) 制造商国家和地址。 e) 设备最高电压(U.)(见3.23)或额定相对地电压(见3.24)以及额定频率(见3.29)。 f) 额定电流(I.)(见3.25)。如果套管不带导体供货,应标明最大运行电流(见4.2)。 g) 重量,如果超过100kg。 h 雷电冲击(BIL)、操作冲击(SIL)和工频(AC)耐受试验电压(见4.9)。 i 套管出厂检测的电容量(3.42)和介质损耗因数。 绝缘气体的种类及最低压力(见3.30),如果需要时。 k) 20℃气体运行最小压力,如果需要时。 最大安装角度,如果与垂线夹角超过30°(见4.6)。 铭牌举例见图2图4。

    最高电压等于或小于52kV的非电容式套管按第10章规

    图2设备最高电压U.≥72.5kV套管的铭牌

    最高电压U<72.5kV套管的铭牌(适用图4的

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    所有试验都应按相关标准的特定条款进行。空心瓷绝缘子试验应按GB/T23752一2009进行。空 心复合绝缘子试验应按GB/T21429—2008和GB/T22079—2019进行。8.2~8.5、9.3和9.4的所有 高压试验项目应按照GB/T16927.1实施。 需方有要求时供方应提供详细的型式试验报告。所提供的某种设计的套管应进行型式试验,除非 可以证明以前的型式试验是适用的。当设计不同时,供方应提供一份已试验的和新设计的套管之间的 比较文件,应提供新设计套管的试验证据,覆盖所有设计的电气、机械和热应力。仅当特定合同中有规 定时,强制重复进行型式试验。 当需方有要求时,供方应提供运行布置中与接地部件间的最小间距相关的所有信息。 新制造的套管的耐受试验电压值见表4。对已运行的套管,逐个耐受试验电压应降低为表4中给 出值的85%。 套管应通过8.2、8.4、8.5、9.3和9.4试验且不应因空气中的闪络而损坏,绝缘件表面上残留有微小 的痕迹是可接受的。 术语“闪络”和“击穿”的定义分别在GB/T2900.5中给出

    表5、表6、表11和表12给出了各类套管所适用的试验 对设备最高电压U.≤52kV由瓷或类似无机材料、树脂或复合绝缘制作的套管,见第10章。对 于其他套管,检验套管绝缘、热和机械性能的试验包括下列项目

    型式试验包括下列项目: 工频干或湿耐受电压试验(见8.2); 长时间工频耐受电压试验(ACLD)(见8.3); 雷电冲击干耐受电压试验(见8.4); 操作冲击干或湿耐受电压试验(见8.5); 热稳定试验(见8.6); 无线电干扰电压试验(RIV)(见8.7); 温升试验(见8.8); 热短时电流耐受试验(见8.9); 悬臂负荷耐受试验(见8.10); 充液体、充混合物以及液体绝缘套管白 封试验(见8.11):

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    充气、气体绝缘以及气体浸渍套管的内压力试验(见8.12); 部分或全部气体浸人式套管的外部压力试验(见8.13); 外观和尺寸检查(见8.14)。 表5中给出了各类型套管(第10章规定的套管除外)型式试验的适用范围

    5型式试验的适用范围(见7.2.2,符合第10章的

    逐个试验包括下列项目: 环境温度下介质损耗因数(tans)和电容量测量(见9.2); 雷电冲击干耐受电压试验(见9.3); 工频干耐受电压试验(见9.4); 局部放电测量(见9.5); 抽头绝缘试验(见9.6); 充气、气体绝缘以及气体浸渍套管的内压力试验(见9.7); 充液体、充混合物以及液体绝缘套管的密封试验(见9.8); 充气、气体绝缘以及气体浸渍套管的密封试验(见9.9); 法兰或其他紧固器件上的密封试验(见9.10); 外观和尺寸检查(见9.11); 含水量测定(见9.12); 溶解气体气相色谱分析(见9.13)。 表6中给出了各类型套管(第10章规定的套管除外)逐个试验的

    表6逐个试验的适用范围(见7.2.3,符合第10章的套管除外)

    特殊试验仅在供需双方有协议时进行,这类特殊试验举例如下。 地震试验,参考GB/T50260进行。 操作冲击试验,≤252kV的产品可以在型式试验中增加。 空心瓷绝缘子的人工污试验,按照GB/T4585进行。 注:按照GB/T26218.1~GB/T26218.3设计(限定具体范圈)的绝缘子不需进行人工污移试验。 一空心复合绝缘子的伞套材料耐电痕化和蚀损试验,按照GB/T6553一2014进行。 可见电晕电压试验(瓷或类似无机材料套管,按照GB/T12944一2011进行)。 为验证套管在特殊运行状况下的适宜性,需方可要求进行模拟试验。特别是套管使用在气体 绝缘开关设备和变压器时,可能要求模拟与GIS或变压器侧邻近的金属部件进行试验。这些 试验要求应预先经供需双方协议

    7.3绝缘和热试验时的套管条件

    所有试验中的环境空气以及任何浸人介质(如果有)的温度应在10℃至40℃之间。进行绝缘和热 试验的套管,应完整安装紧固法兰或其他固定装置以及在运行时所需的全部附件,但不包括电弧保护间 隙(如果有)。试验抽头与电压抽头应可靠接地或保持接近地电位。 3.4定义的液体绝缘套管应采用符合性能要求的绝缘液体,充到正常液面。 3.5、3.6和3.7定义的充气、气体绝缘以及气体浸渍套管应充以供方规定种类的绝缘气体并升高到 在参考温度为20℃时的最低压力。如果在试验开始时温度不是20℃,该压力应相应地调整。 3.19、3.20和3.21定义的部分或全浸入式套管通常应浸入到浸人介质中,浸人介质应尽可能与正 常运行时所采用的浸人介质一致,经供需双方协议也可以采用其他介质。如果套管直接安装在GIS与 变压器之间,在逐个绝缘试验时,考虑到GIS和变压器套管耐受要求(见表4)的差异,允许提高外壳内 气体的压力。

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    何油中击穿现象。 逐个绝缘试验(见7.2.3)仅用来检查内绝缘,试验时可以对套管的外部金属附件进行屏蔽。 套管试验的安装布置通常应使其对周围的接地部件有足够的间距,以避免通过周围空气或浸入介 质对其直接闪络。 通常GIS和变压器套管在垂直安装状态下试验,法兰保持可靠接地。 套管在工频湿耐受电压试验以及操作冲击湿耐受电压试验时的安装角度可按供需双方协议。 在开始绝缘试验前,绝缘子应清洁干燥,并与周围空气处于热平衡状态。 如果试验场所的大气条件与GB/T16927.1规定值不同,应按表7对试验电压进行校正。

    表7试验电压的校正(见7.3)

    *k1和k2应按GB/T16927.1确定。 冲击试验中,如果试验电压校正值低于规定值,则该校正应对外绝缘耐受电压最苛刻的那个极性进行,而其相 反极性应至少施加全电压值。 当校正因数大于1时,两种极性的电压均应校正,但若校正因数高于1.05,则供需双方应协议试验是否执行,

    试验项目的组合和试验顺序由供方决定,但冲击耐受电压试验应在工频十耐受电压试验(见9.4)之 前进行。在一系列型式试验项目之前和之后应测量介质损耗因数和电容量(见9.2)、局部放电量(见 9.5),以检查是否发生了损伤。 对气体绝缘套管,应在型式试验结束后对套管解体检查。如果观察到非自恢复绝缘的损伤,则认为 套管试验未通过。 典型产品的型式试验项目示例见附录B中表B.1

    工频干或湿耐受电压试!

    千试验适用于3.16、3.19和3.21定义的所有套管

    8.2.2试验方法和要求

    于3.17、3.18和3.20定义且其U.≤252kV的所

    表4中规定了试验电压值。试验持续时间60S,与试验频率无关。Um≥1100kV的变压器套管, 试验持续时间300 S。

    试验时如没有出现闪络或击穿则认为套管通过了试验。套管如发生击穿,则认为没有通过本试验。 对于电容式套管,如果试验后测得的电容量比先前测得的电容高出大约一层电容引起的总电容变化量: 则认为其发生了击穿。如果出现闪络,则试验应仅重复一次,如在重复试验时未出现闪络或击穿,则认 为该套管通过了本试验。

    3.3长时间工频耐受电压试验(ACLD)

    本试验适用于U.≥72.5kV的所有变压器套管。

    本试验适用于U.≥72.5kV的所有变压器套管。

    8.3.2试验方法和要求

    试验电压如图5所示。 升压至U,=1.1U//3,持续时间为5min,测量局部放电。 升压至U工程监理标准规范范本,=1.5U.//3,持续时间为5min,测量局部放电。 升压至U,=Um,持续时间为1min。 试验后即平稳降压至U2并维持至少60min。持续时间与试验频率无关,在电压保持过程中 应全程监测局部放电,并每隔5min记录一次。 降压至U,持续时间为5min,测量局部放电。 电压降至零。

    这里U.是试验设备的合闸电压。

    图5长时间工频耐受电压曲线(ACLD)

    如果没有发生闪络或击穿则认为套管通过了本试验。对于电容式套管,如果试验后测得的电容量 比先前测得的电容高出大约一层电容引起的总电容变化量,则认为其发生了击穿。 不同类型套管在试验的各个阶段的局部放电量上限见表9

    本试验适用于所有类型套管

    本试验适用于所有类型套管

    8.4.2试验方法和要求

    若符合下列情况则认为套管通过试验。 在任一极性下都没有出现击穿,且每15次系列冲击中在空气中的闪络次数不超过2次。 但变压器套管还需满足: 浸人液体部分没有闪络,且 一正极性冲击下在空气中的闪络不超过2次,且 一负极性冲击下在空气中没有出现闪络。 对于气体绝缘套管: 一每15次系列冲击中发生破坏性放电的次数不超过2次,且 一一非自恢复绝缘上不应发生破坏性放电。 如不能证实是否为非自恢复绝缘发生破坏性放电,可通过在最后一次破坏性放电后连续施 次冲击来确认,如果在追加的冲击中没有再发生破坏性放电,则认为先前的放电属于自恢复绝 主放电。如果该破坏性放电是每个极性15次冲击中的最后5次中的一次,应施加附加的冲击。 如果发生破坏性放电edi标准,不管什么原因无法证明在试验时破坏性放电发生在自恢复绝缘上,在 验结束后对套管解体检查。如果观察到非自恢复绝缘的损伤,则认为套管试验未通过。

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