国标《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》编制说明

北极星电力网技术频道作者:佚名 2007/12/27 18:57:39

关键词: 变压器电能质量电压

国标《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》编制说明林海雪，杜澍春，赵刚（中国电力科学研究院，北京100085）
摘要：国家标准GB/T18481-2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》已于2002年4月起正式实施。文中介绍了该标准制定中的一些基本考虑、内容的选择以及标准条文的说明。
关键词：国家标准；电能质量；过电压
1制定本标准的基本考虑
电能质量国家标准应全面反映供电的特征。在电力系统中因操作、雷击和故障等原因造成暂时过电压（temporaryovervoltage）和瞬态过电压（transientovervoltage）是不可避免的，在有关国家标准和电力行标中已有较详细的规定。这些规定客观地反映了供电的特性。同时在市场经济条件下，电能作为商品，其质量问题引起的纠纷不可避免，而且过电压造成的问题涉及面广，发生频繁，这关系到供用电和制造部门的权益。因此作为纠纷仲裁的主要依据，本标准的制定也是必不可少的。
2标准内容的选择
作为电能质量指标的过电压方面内容，首先应反映其特性，如波形、幅值和持续时间。这在所有国外同类标准中均有相关规定，但对于产生过电压的原因及限制措施等未作细致描述。作为电能质量标准，应反映出与此指标相关的主要问题，如特性(波形、幅值、持续时间)、来源、绝缘配合和措施等，以利于标准的贯彻执行，同时又不宜取代相关的专业标准，因此本标准内容的取舍以及相关技术的扼要论述是十分重要的。
本标准全部引用最新的国家标准^[1~6]和电力行业标准^[7,8]。这些标准等同、等效或非等效采用了20世纪90年代国际电工委员会(IEC)的相关标准。IEC61000系列（即原IEC1000系列）标准涉及电磁兼容（EMC）领域的内容，它和电能质量密切相关。此系列标准相当一部分内容已经或即将被国内等同或等效采用，这些国家标准文件正在制定和出版。其中IEC61000-2-5^[9]为电磁环境分类（基本EMC出版物），对低压系统中因接触电弧、熔丝开断以及雷击造成的瞬态过电压作了描述，但没有涉及高压系统。此文件属于第二种类型的技术报告。这类报告的内容是仍在研讨中的或是因某种原因目前还不可能立即被采用作为国际标准的内容，因此本标准未引用该文件内容。至于欧洲、德国和美国的有关标准^[10~12]，由于其条文过于简化不便于贯彻，而且基本内容也难以和我国现行国标协调，因而也不宜采用。
3标准条文的说明
3.1范围
本标准规定了暂时过电压和瞬态过电压的要求，同时由于这些过电压主要和电气设备的绝缘选择有关，也和所采用的保护方法有关，因此第1.1条文中将本标准的范围限定在“交流电力系统中作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平，以及过电压保护方法”。在第1.2条中明确指出：本标准仅选取了引用标准中的少量条文，在实际执行中必须参照相关的专业标准。第1.3条排除了由于其它原因造成的过电压。
3.2术语及其定义
本条术语主要取自引用标准GB/T2900.19和GB/T16935.1。
关于过电压（overvoltage）定义，考虑到出现“系统最高电压”的情况，根据GB156-93的相关条文对这条术语作了注释。其中temporaryovervoltage在GB/T16935.1标准中有两个译名：暂态过电压和短时过电压；而在GB311.1和GB/T2900.19中仅有一个译名，即暂时过电压。而transientovervoltage在几个标准中均译为瞬态过电压。为了统一起见，又兼顾过电压专业人员的习惯，因此本标准拟将名称由“电能质量暂时过电压和瞬时过电压”改为“电能质量暂时过电压和瞬态过电压”。
关于“绝缘配合”（insulationcoordination），其解释和定义在GB/T16935.1的“术语及其定义”和“绝缘配合的基本原理”中是有所不同的，而且二者在表述上均不够清晰，因此本标准采用GB/T2900.19-94中对“绝缘配合”的定义。
本标准的引用标准GB/T2900.19-94的暂时过电压的定义中，实际上已包含了谐振过电压的内容，但由于谐振过电压的发生机理和工频过电压的发生机理是不相同的，因而在本标准中增加了“谐振过电压”这一术语。
3.3系统设备按最高电压U_m的划分
在GB311.1-1997中将高压输变电设备按最高电压U_m分为两个范围，而对于低压设备，各种标准中均规定为额定电压不超过1kV。按最高电压U_m划分，是从过电压、绝缘配合上考虑的，这从标准中表A1、A2可以看出。但应指出，额定电压为1kV的设备，其最高电压肯定超过1kV（GB156-93中对低压设备的U_m未作规定），但仍划归低压设备。按GB156-93规定，高压系统最低一级标称电压为3kV（U_m为3.6kV），因此实际上不会发生矛盾。
此外，GB156-93和GB311.1-1997规定的U_m值也是不尽相同的，见表1。由表可见，GB156-93和GB311.1-1997在35kV及以上的电压等级中，设备最高电压U_m的规定基本是一致的，而在35kV以下时，GB156-93的U_m略大。在本条中，必须说明U_m来源，所以加注引用GB156-93《标称电压》，这和表A1中的U_m值相一致（表引自GB311.1-1997，但其中U_m值按GB156修正）。
3.4电气设备上作用的过电压及其要求
第5.1条的说明：作用于设备上的过电压的传统分类按其来源可分为两大类：内过电压和外过电压。内过电压是由操作（如切、合闸）、事故（如接地、断线）或其它原因，引起电力系统的状态突然从一种稳态转变为另一种稳态的过渡过程中出现的过电压。这种过电压是由于系统内部原因造成并且能量又来自电网本身，所以叫内过电压。内过电压又可以分为工频过电压、谐振过电压和操作过电压等。外过电压又叫大气过电压或雷电过电压，它分为直击雷过电压和感应雷过电压两种类型。
在本标准中主要根据GB311.1，按波形特点将过电压分为暂时过电压和瞬态过电压两大类，因为是过电压波形、幅值和持续时间决定了对设备绝缘和保护装置的影响。暂时过电压是指其频率为工频或某谐波频率，且在其持续时间范围内无衰减或弱衰减的过电压；瞬态过电压为振荡的或非振荡的，通常衰减很快，持续时间只有几ms且为缓波前的过电压（如操作过电压）或几十ms且为快波前的过电压（如雷电过电压）。但须指出，操作过电压和雷电过电压虽然通常分别由操作（或故障）及雷电放电引起，但其波形特征未必总是如此。例如当变压器一侧有雷电波作用时，经绕组间耦合的电感性传递过电压，会有接近于操作过电压的缓波前。因此本标准中所谓的操作过电压和雷电过电压是指可分别用缓波前的操作过电压和快波前的雷电冲击来代表的过电压（见标准中表1）。此外，GB311.1-1997中还列出了一种极快的“陡波前”瞬态过电压，其波前上升时间为3~100ns，持续时间不大于3ms。对于这种过电压的标准电压波形和耐受试验波形正在考虑，本标准中除了表示其典型波形外，暂不涉及。
第5.2条的说明：由于内过电压的变化取决于系统参数，内过电压的能量来自电网本身，因而内过电压的幅值与电网的工频电压密切相关，通常用标幺值表示过电压值。本条明确了标幺值的基准值取法。
第5.3条的说明：本条对电网中暂时过电压（工频过电压、谐振过电压）的影响因素，工频过电压起因及其要求，谐振过电压起因、特点和要求作了概括。
第5.4条的说明：本条对电网中瞬态过电压（操作过电压、雷电过电压）的起因、影响因素和要求作了概括。
第5.5条提出了运行中监测各种过电压的要求。目前这方面还比较薄弱，希望通过标准的贯彻，推进过电压测量和记录装置的发展。
第5.6条对电气设备（装置）在过电压作用下影响运行安全性的因素作了概括。
4附录的说明
4.1附录A
该附录按低压、高压范围I和高压范围II对设备的绝缘水平作了规定。
A1条说明：本条基本上取自GB/T16935.1-1997。
A2条说明：本条对高压范围I和高压范围II设备的绝缘水平的规定取自GB311.1-1997。在表A1中只是设备最高电压U_m取自GB156-93，这在第3.3节中已作了说明。由于表A1、A2中耐受电压值是指标准参考大气条件下的值，实际试验电压应按大气条件作校正，这在A2.3中已明确。
4.2附录B
该附录以扼要形式介绍了电气设备的过电压保护的基本[1][2][3]下一页

来源：中国电力资料网

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