GB311.1-2012高压输变电设备的绝缘配合

对纵绝缘，联合电压是一个端子上为标准冲击电压，另一个端子上为工频电压。冲击分量施加于反 极性工频电压的峰值。 4.19 代表性过电压representativeovervoltage U 假设在绝缘上产生与在运行时由于各种原因产生的某一给定种类的过电压相同绝缘作用效果的过 电压。 它们由相应类别的标准波形的电压组成并可以用表示运行条件特性的一个数值或一组数值或某 频率分布值来定义。 注：此定义也适用于表示运行电压对绝缘影响的持续工频电压

注1：考虑到试验期间实际的大气条件和标准参考大气条件之间的差异，允许用因数K，对试验电压进行修正。对 于因数K，考虑的大气条件有大气压力、温度和湿度。 注2：对绝缘配合，通常仅需要考虑空气压力修正。 4.29 海拔修正因数altitudecorrectionfactor K 考虑到运行时海拔相应的平均压力和标准参考压力之间绝缘强度的差异，对配合耐受电压进行修 正的因数。 注：海拔修正因数K，是大气修正因数K。的一部分。 4.30 安全因数safetyfactor K， 除大气修正因数K，以外，为了得到要求耐受电压，与配合耐受电压相乘的总的因数，该因数考虑 到运行寿命期间的运行条件和标准耐受试验时的条件之间绝缘强度的所有其他差异。 4.31 设备或绝缘结构的实际耐受电压actualwithstandvoltageofanequipmentorinsulationconfigura tion Uaw 标准耐受电压试验中能够施加到设备或绝缘结构上的试验电压的可能最高值。 4.32 试验换算因数testconversionfactor Kt 当选取标准耐受电压波形需要用不同类型的耐受电压波形替代时，对于给定的设备或绝缘结构，与 该给定过电压类别的要求耐受电压相乘的因数。 注：对一给定的设备或绝缘结构将标准电压波形a换算到标准电压波形b的换算因数必须高于或等于标准电压波 形a的实际耐受电压和标准电压波形b的实际耐受电压的比值。 4.33 额定耐受电压 ratedwithstandvoltage 标准耐受电压试验中施加的试验电压值，用于验证绝缘能够承受一个或多个要求耐受电压。它是 设备绝缘的额定值。 4.34 标准额定耐受电压 Estandardratedwithstandvoltage Uw 本部分规定的额定耐受电压的标准值（见6.7和6.8）。 4.35 额定绝缘水平ratedinsulationlevel 表示绝缘介电强度的一组额定耐受电压。 4.36 标准绝缘水平standardinsulationlevel 本部分中规定的与U有关的一组标准额定耐受电压（见表2和表3）。 4.37 标准耐受电压试验standardwithstandvoltagetest 在规定条件下，为了验证绝缘满足标准额定耐受电压所进行的绝缘试验。 本部分中标准耐受电压试验包括： 短时工频电压试验：

操作冲击电压试验； 雷电冲击电压试验； 联合操作冲击电压试验； 联合电压试验。 注1：在GB/T16927.1中给出有关标准耐受电压试验更详细的资料(试验电压波形亦可见表1)。 注2：如有要求，特快波前冲击标准耐受电压试验应由有关技术委员会规定。

下列符号和缩略语适用于本文件。

f：频率； k：接地故障因数； K：大气修正因数； K.：海拔修正因数； K。：配合因数； K：安全因数； Kt：试验换算因数； Pw：耐受概率； TI：波前时间； T2：电压降低到半峰值的时间； T圆钢标准，：到峰值时间； T：总的过电压持续时间； Uaw：设备或绝缘结构的实际耐受电压； Ucw：配合耐受电压； U.：设备最高电压； U.：系统标称电压； Ul：避雷器的雷电冲击保护水平； Ups：避雷器的操作冲击保护水平； U：代表性过电压； Uw：要求耐受电压； U：系统最高电压； U.标准额定耐受电压

FFO：快波前过电压 ACWV：设备或绝缘结构的标准额定短时工频耐受电压 LIPL：避雷器的雷电冲击保护水平 SIPL：避雷器的操作冲击保护水平 SFO：缓波前过电压 TOV：暂时过电压 VFFO.特快波前过电压

6.2绝缘配合程序的一般概况

绝缘配合程序包括选取设备的最高电压以及与之相应的、表征设备绝缘特性的一组标准耐受电压。 图1给出了程序的框图，6.3～6.6描述了其步骤。选择一组最优的U可能需要反复考虑程序的某些 输入数据，并重复此程序的某些部分。 宜从6.7和6.8给出的标准额定耐受电压系列数中选取额定耐受电压。所选取的工频、冲击标准 电压构成额定绝缘水平。按照6.10，如果多个标准额定耐受电压与相同的U相关联，则表2、表3中 同一横栏中的电压构成标准绝缘水平。

GB 311.12012

主2：括号中的是相应条款号

6.3代表性电压和过电压（U，）的确定

图1确定额定或标准绝缘水平的流程图

应当采用系统分析（包括过电压防护和限制装置的选择和位置）来确定作用于绝缘上的电压和过电 压的幅值、波形和持续时间。 对于每一类型的电压和过电压，系统分析用于确定代表性电压和过电压，分析时应考虑在系统中电 压和过电压波形作用下和表1中给出的标准耐受电压试验施加的标准电压波形作用下绝缘性能的 差异。

表1过电压的类型和波形、标准电压波形以及标准耐受电压试验

当认为采用设定最大值合适时，各种类型的代表性电压和过电压应是： 持续的工频电压的有效值等于系统最高电压，且持续时间与设备寿命相当的工频电压； 暂时过电压的有效值等于暂时过电压的设定最大值除以/2的标准短时工频电压； 缓波前过电压具有峰值等于缓波前过电压设定最大峰值的标准操作冲击电压； 快波前过电压具有峰值等于相对地快波前过电压设定最大峰值的标准雷电冲击电压； 注：对于三相共箱的GIS和GIL，且对于给定的U.的绝缘水平选取其中最低的数值时，可能需要考虑相间过电压 特快波前过电压：这类过电压的特性正在考虑中； 缓波前相间过电压：具有峰值等于缓波前相间过电压设定最大峰值的标准联合操作冲击电压 缓波前或快波前纵向过电压：由标准操作[或雷电］冲击电压和工频电压组成的一种联合电压 其每一分量的峰值分别等于相应的设定最大峰值，而其冲击的峰值时刻与反极性工频峰值时 刻相一致。

6.4配合耐受电压(U）的确定

相同波形情况下的要求耐受电压； 不同波形情况下的要求耐受电压乘以有关的试验换算因数。 注：允许采用单个标准额定耐受电压验证满足多个类型要求耐受电压，因此可以减少额定耐受电压的数量，同时确 定了额定绝缘水平（见6.10）。 对于处在正常环境条件的设备，额定绝缘水平应优先从与适用的设备最高电压相应的表2和表3 中选取，以满足这些额定耐受电压。 验证满足特快波前要求耐受电压的标准额定耐受电压的选择由有关技术委员会考虑。 对于避雷器，一般来说绝缘外套的要求耐受电压不应从6.7和6.8的系列数中选取，可按照 GB11032给出的保护水平U。和U。乘以适当的因数来求得

6.7标准额定短时工频耐受电压系列

下列数值是已经标准化了的以千伏（kV)表示的工频电压有效值： 10,2028,38,42,50,70,85,95,115,140,185,230,275,325,360,395,460,510,570,630,680,710, 740.790.830.900.960.975.1050.1100.1200

下列数值是已经标准化了的以千伏（kV)表示的工频电压有效值： 10,20,28,3842,50,70,85,95,115,140185,230,275,325,360,395,460,510,570,630,680,710 740,790,830,900,960,975,1050,1100,1200

下列数值是已经标准化了的以千伏（kV)表示的耐受电压峰值： 20,4060,75,95,125,145,170,185,200,250,325380,450,550,650,750,850,950,1050,1175 1300,1425,1550,1675,1800,1950,2100,2250,2400,2550,2700.2900.3100

6.9设备最高电压的范围

设备最高电压分为两个范围： 范围I：1kV

6.10标准绝缘水平的选择

为了加强标准化以及充分利用按标准设计的系统的运行经验，标准额定耐受电压与设备的最高电 压之间的对应关系已标准化。 标准额定耐受电压与设备的最高电压相关联，对范围I按表2，范围Ⅱ按表3。这些标准额定耐受 电压仅适用于正常环境条件且已经修正到了标准参考大气条件。 只有表中同一横栏中的一组绝缘水平才能构成标准绝缘水平。 此外，下面是相间绝缘和纵绝缘的标准化组合： 对于范围1内的相间绝缘，标准额定短时工频和雷电冲击耐受电压等于相应的相对地耐受电 压（表2）。然而，在括号内的数值可能不足以证明满足要求耐受电压而可能需要附加相间耐 受电压试验。 对于范围Ⅱ内的相间绝缘，标准雷电冲击耐受电压等于相对地雷电冲击耐受电压。 一对于范围I内的纵绝缘，标准额定短时工频和雷电冲击耐受电压等于相应的相对地耐受电压 （表2）。 一对于范围Ⅱ内的纵绝缘，联合耐受电压的标准操作冲击分量在表3中给出，而反极性工频分量 的峰值为U.X/2//3。 对于范围Ⅱ内的纵绝缘，联合耐受电压的标准雷电冲击分量等于相应的相对地耐受电压 （表3），而反极性工频分量的峰值为（0.7~1.0）×U.×/2/V3

2范围I（1kV

GB311.1—2012表4各类设备的雷电冲击耐受电压单位为千伏额定雷电冲击耐受电压（峰值）截断雷电冲击耐受电压（峰值）系统标称电压 设备最高电压(有效值）(有效值）并联耦合电容母线支柱高压电变压器器、电压互高压绝缘子、穿变压器类设电抗器力电缆电器类感器墙套管备的内绝缘33.640404040404567. 26060606060651012757575757585151810510510510510510511520241251251251251251251403540. 5185/200*185/200*185/200*2001851852203253253253253253253606672.5350350350350350350385450/480a450/480*450/480a4504501101264505305505505505505508508508508508508509502202529509509509509509501 050105010501 0501050105010501 175330363117511751 1751 1751175117513001 3001 4251425142514251 550500550155015501 5501 5501 5501 5501 6751 6751 6751 6751 67516751 9501 95019501 9501950195021457508002 100210021002100210023102 2502 2502 2502 25022502 5502 4001000110024002400240024002.7002 560注1：表中所列的3kV～20kV的额定雷电冲击耐受电压为表2中系列II绝缘水平。注2：对高压电力电缆是指热态状态下的耐受电压。。斜线下之数据仅用于该类设备的内绝缘。17

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表5各类设备的短时（1min）工频耐受电压（有效值）

该栏斜线下的数据为该类设备的内绝缘和外绝缘干耐受电压；该栏斜线上的数据为该类设备的外绝缘湿耐受 电压。 该栏斜线下的数据为该类设备的外绝缘干耐受电压。 对于特高压电力变压器，工频耐受电压时间为5min。

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表6电力变压器中性点绝缘水平

6.11标准绝缘水平的背景

6. 11. 1 概述

表2和表3中给出的标准绝缘水平反映了世界的经验，并考虑了现代的保护装置和过电压限制措 施。特定的标准绝缘水平的选取应该符合GB/T311.2中规定的绝缘配合程序并考虑特定设备的绝缘 特性。 在范围I中，标准额定短时工频耐受电压或者标准额定雷电冲击耐受电压应覆盖相对地和相间的 操作冲击要求耐受电压以及纵绝缘的要求耐受电压。 在范围Ⅱ中，如果有关技术委员会没有要求具体的数值，则标准额定操作冲击耐受电压应覆盖短时 工频要求耐受电压。 为了满足这些一般要求，应该将要求耐受电压乘以换算因数换算到标准额定耐受电压波形下的相 应值。对于额定耐受电压，根据现有试验结果确定的换算因数是一个偏保守的值。 验证设备内绝缘老化或外部污移所需进行的长时间工频试验由有关技术委员会考虑。

表3中，与每一个设备最高电压关联的标准额定操作冲击耐受电压是在考虑了下述因素后选 的： a） 对受避雷器保护的设备： 暂时过电压的预期值； 现有的避雷器特性； 避雷器的保护水平或操作过电压的预期值与设备的操作冲击耐受电压之间的配合因数和 安全因数。 b）对不受避雷器保护的设备： 考虑到设备安装地点可能出现的过电压的范围，破坏性放电的可接受风险； 对过电压的控制程度通常要考虑经济性，可通过仔细选择开关装置和系统设计。

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6.11.3标准额定雷电冲击耐受电压

在表3中，与每一个设备最高电压关联的标准额定雷电冲击耐受电压是在考虑了下述因素后选 取的： a) 对受紧靠避雷器保护的设备，可以选取较低的雷电冲击耐受电压值。但需考虑避雷器的雷电 冲击保护水平和操作冲击保护水平的比值，且增加适当的裕度； 对不受避雷器保护（或者没有有效保护）的设备，应该选取标准雷电冲击耐受电压中较高的 值。这些较高的数值基于设备（例如，断路器、隔离开关、互感器等）外绝缘的雷电和操作冲击 耐受电压的典型比值。应该主要根据外绝缘耐受操作冲击试验电压的能力来确定绝缘设计。 c） 在很少的极端情况下，对于较高的雷电冲击耐受电压值应采取必要的措施。这些数值应从6. 和6.8给出的标准值系列数中选取。

进行标准耐受电压试验的目的是为了证明在合适的置信度下绝缘的实际耐受电压不低于规定的相 应耐受电压。除非有关技术委员会另有规定，在耐受电压试验中所施加的电压是额定耐受电压。 通常，耐受电压试验包括在标准情况下（由有关技术委员会规定的试验布置和标准参考大气条件） 进行的干试验。然而，对无气候防护的外绝缘，标准短时工频耐受电压试验和操作冲击耐受电压试验包 括GB/T16927.1中规定条件下的湿试验。 湿试验期间，在加电压情况下雨水应同时淋在试品所在周围空间和绝缘表面上。 如果在试验室中的大气条件与标准参考大气条件不同，则试验电压应按照GB/T16927.1进行 修正。 所有冲击耐压试验应以两种极性进行，除非有关技术委员会规定仅需进行一种极性。 当证实在某一条件（干试或湿试)或某一极性或这些的组合情况下的试验呈现最低耐受电压时，则 耐受电压试验可仅在这种特定条件进行。 在试验期间产生的绝缘损坏是判别试品合格与否的依据。有关技术委员会应对损坏的情况作出规 定，并规定检测它的方法。 如果相间绝缘（或纵绝缘）的标准额定耐受电压等于相对地绝缘的标准额定耐受电压时，推荐相间 （或纵）绝缘试验和相对地试验合并进行（两个相端子中的一个端子接地）。

7.2短时工频耐受电压试验

短时工频耐受电压试验是对绝缘结构端子施加一规定的额定耐受电压，持续时间为60s。 除非有关技术委员会另有规定，如果没有出现破坏性放电，则认为绝缘通过试验。然而，如果在湿 试验期间自恢复绝缘上发生一次破坏性放电，可再重复一次试验，如果不再发生破坏性放电，则认为设 备通过了试验。 当试验无法进行时（例如具有非全绝缘的变压器），有关技术委员会可规定试验电压频率达数百赫 兹持续时间小于60S。除非另有规定，试验电压值应是相同的。

7.3标准冲击耐受电压试验

标准冲击耐受电压试验是对绝缘结构端子施加规定次数的标准额定耐受电压。可以选择不同的试 验程序以验证耐受电压满足运行经验表明的可接受的置信度。 有关技术委员会应从下列标准化了的试验程序中进行选择（这些程序的详细说明可参

见GB/T16927.1)： 耐受电压试验程序A：3次冲击耐压试验，不允许有破坏性放电发生。 耐受电压试验程序B：15次冲击耐受电压试验，在自恢复绝缘上允许发生最多2次破坏性 放电。 耐受电压试验程序C：3次冲击耐受电压试验，若在自恢复绝缘上发生1次破坏性放电，则再 追加9次冲击试验，此时不允许发生破坏性放电。 耐受电压试验程序D： 自恢复绝缘的10%冲击破坏性放电电压U1。可由以下关系式从50%冲击破坏性放电电压Us 导出：

对于某些126kV≤U.≤252kV的设备的相间（或纵）绝缘工频耐受电压可能高于表2中列出的 相对地工频耐受电压。在此情况下最好用两个电压源进行试验。一端加相对地工频耐受电压而另一端 加相间（或纵绝缘）工频耐受电压与相对地工频耐受电压的差值。接地端子应接地。 试验也可选择下述之一进行替代： 用两个相等的反相工频电压源，每相端子上施加二分之一相间（或纵）绝缘工频耐受电压。接 地端子应接地。 一用一个工频电压源。接地端子对地绝缘，且允许接地端子承受足以避免对地或对接地端子发 生破坏性放电的对地电压。 注：如果在运行中接地的端子在试验时承受电压对相端子上的电气强度有影响，（如U≥72.5kV的压缩气体中的 纵绝缘），应采取措施使得该电压尽可能地接近于相间（或纵）绝缘试验电压和相对地绝缘试验电压之间的 差值，

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7.5.2相间（或纵）绝缘雷电冲击试验

相间（或纵)绝缘的雷电冲击耐受电压可能要求高于表2中列出的标准相对地耐受电压。在这种 情况下，应在相对地绝缘试验之后不改变试验布置进行有关的试验。在评价试验结果时，不考虑导致对 地发生破坏性放电的冲击。 如果对地放电次数不允许进行试验时，应采用联合试验，其冲击分量等于相对地雷电冲击耐受电 压，而具有反极性峰值的工频分量等于相间（或纵绝缘）雷电冲击耐受电压和相对地雷电冲击耐受电压 之差。作为替代方式，对外绝缘，有关技术委员会可以规定加强相对地绝缘。

6范围Ⅱ内设备的相间和纵绝缘的标准耐受电

应进行满足下列要求的联合电压耐受试验： 试验布置应适当再现运行布置，特别是有关接地体的影响； 试验电压的每个分量应为6.10规定的数值； 接地端子应接地； 在相间试验时，第三相的端子应移开或接地； 在纵绝缘试验时，其他两相的端子应移开或接地。 应对相端子所有可能的组合进行重复试验，除非证明电气上为对称的，没必要进行重复试验。 在评价试验结果时，任何破坏性放电均应计算在内。由有关技术委员会给出试验的更详细的建议， 对于特殊的应用，有关技术委员会可能将适用于范围I设备的相同试验程序扩展应用于范围Ⅱ的 纵绝缘雷电冲击耐受试验中

附录A （规范性附录） 保证规定的冲击耐受电压的空气间隙

对于标准额定雷电冲击耐受电压相对地和相间的空气距离根据表A.1确定。如果标准额 钟击耐受电压和标准额定短时工频耐受电压的比值高于1.7，则标准额定短时工频耐受由压可

表A.标准额定雷电冲击耐受电压和最小空

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仪出现在型式试验的设备中且本部分没有给出最小距离。

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额定操作冲击耐受电压和最小相对地空气距离之面

额定操作冲击耐受电压和最小相间空气距离之间

B.1绝缘配合的海拔修正

空气间隙的闪络电压取决于空 随空气密度减小而降低。湿度和周围温度的变化对外绝缘强度的影响通常会相互抵消。因此，作 缘配合的目的，本部分在确定设备外绝缘的要求耐受电压时，仅考虑了空气密度的影响。即，

图B.指数9与配合操作冲击耐受电压的关系

本部分中外绝缘的要求耐受电压是将配合耐受电压乘以海拔修正因数K。以及安全因数K，来求 得的。对外绝缘K。，GB/T311.2一2002规定为1.05，由此，设备外绝缘的实际耐受电压不应低于按以 上修正后的要求耐受电压。

岩土工程B.2运行在海拨低于1000m的设备

本部分给出的额定耐受电压是基于设备运行条件为正常环境条件。设备的额定绝缘水平已按3.1 .2规定的使用条件（即海拔1000m，温度40℃）进行了修正，因此，额定耐受电压范围已涵盖所有 发1000m及以下的外绝缘要求

B.3运行在海拨高于1000m的设备

对于设备安装在海拔高度高于1000m时，本部分规定的耐受电压范围可能不满足设备外绝缘实 际耐受电压的要求。此时，在进行设备外绝缘耐受电压试验时，实际施加到设备外绝缘的耐受电压应根 居表2和表3的额定绝缘水平按公式（B.3）进行海拔修正： K,=e9(1.o) （B3

H设备安装地点的海拔高度，m 一取值如B.1之规定。

H设备安装地点的海拔高度金融标准，m； 取值如B.1之规定。