DLT620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

D L / T  6 2 0 - - 1 9 9 7
前 言
     本标准是根据原水利电力部 1 9 7 9 年 1月颁发的S D J  7 -7 9 《 电力设备过电压保护设计技术规程
和1 9 8 4年3 月颁发的S D  1 1 9 -8 4 ( ( 5 0 0  k V电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准民
经合并、 修订之后提出的。
     本标准较修订前的两个标准有如下重要技术内容的改变:
     1 )增补了电力系统电阻接地方式， 修订了不接地系统接地故障电流的阐值;
     2 )对暂时过电压和操作过电压保护， 补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、 电
动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快暂态过电压保护等内容， 对3 3 o  k V系统提出新的操
作过电压水平要求， 修订了限制5 0 0  k V合闸和重合闸过电压的原则和措施等;
     3 )增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求;
     4 )增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和S F , G I S变电所的防雷保护方式的内容;
     5 ) 充实并完善了3  k V-, , o 0  k V交流电气装置绝缘配合的原则和方法， 给出架空线路、 变电所绝缘
子串、 空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。
     本标准发布后， S D J  7 -7 9即行废止; S D  1 1 9 - - 8 4除第六章 5 0 0  k V电网电气设备接地外也予以废
止。
     本标准的附录A、 附录B和附录C是标准的附录， 附录D、 附录E和附录F是提示的附录。
     本标准由电力工业部科学技术司提出。
     本标准由电力工业部绝缘配合标准化技术委员会归口。
     本标准起草单位: 电力工业部电力科学研究院高压研究所。
     本标准起草人: 杜澎春、 陈维江。
     本标准委托电力工业部电力科学研究院高压研究所负责解释
1 40 3中华人民共和国电力行业标准
交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL/ T  6 2 0 一1 9 9 7
   O v e r v o l t a g e  p r o t e c t i o n  a n d  i n s u l a t i o n
c o o r d i n a t i o n  f o r  AC  e l e c t r i c a l  i n s t a l l a t i o ns
1 范围
     本标准规定 r 标称电压为 3  k V-5 0 0  k V交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求; 提供 犷
相对地、 相间绝缘耐受电压或平均( ( 5 0 %) 放电电压的选择程序， 并给出了电气设备通常选用的耐受电月 -
和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、 空气间隙的推荐值
2 定义
     本标准采用下列定义。
2 .  1 电 阻接地系统 r e s i s t a n c e  g r o u n d e d  s y s t e m
     系统中至少有一根导线或 点 ( 通常是变压器或发电机的中性线或中性点) 经过电阻接地
       注
     t 高电阻接地的系统设计应符合R簇X 的准则， 以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电乐 一 般采用接地故
         障电流小丁1 0  A. .  R 。 是系统等值零序电阻, Xc o 是系统每相的对地分布容抗
     2 低电阻接地的系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流， 一般采用接地故障电流为1 0 0  A一 I  U 0 0  A 对
         丁一般系统， 限制瞬态过电压的准则是( X, 1 X, , ) )2 。其中X� 是系统等值零序感抗。
2 .  2 少雷区 l e s s  t h u n d e r s t o r m  r e g i o n
     平均年雷暴日数不超过 1 5的地区。
2 .  3 中雷区 m i d d l e  t h u n d e r s t o r m  r e g i o n
     平均年雷暴日数超过1 5 但不超过4 0的地区
2 . 4 多雷区 m o r e  t h u n d e r s t o r m  r e g i o n
     平均年雷暴口数超过4 0 但不超过9 0的地区。
2 .  5 雷电活动特殊强烈地区 T h u n d e r s t o r m  a c t i v i t y  s p e c i a l  s t r o n g  r e g i o n
     平均年雷暴日数超过 9 0的地区及根据运行经验雷害特殊严重的地区
3 系统接地方式和运行中出现的各种电压
3 . 1 系统接地方式
11 门 1  1 0  k V- ,  5 0 0  k V系统应该采用有效接地方式， 即系统在各种条件下应该使零序与i f 序电杭之
比( X, i X, ) 为正值并目不大于3 . 而其零序电阻与正序电抗之比( R � l X) 为正值并f l不大 1  1 .
     1 1 0  k V及2 2 0  k V系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地， 部分变压器中性点也c a l 不接地
     3 3 0  k V及5 0 o  k V系统中不允许变压器中性点不接地运行已
3 门. 2   3  k V^ - 1 o  k V不直接连接发电机的系统和 3 5  k V, 6 6  k V系统， 当单相接地故障电容电流不超
过下列数值时， 应采用不接地方式; 当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时. 应采用消弧线圈接
地方式:
中华人民共和国电力工业部1 9 9 7 - 0 4 - 2 1 批准 1 9 9 7 门0 - 0 1实施
1. 1 01DL / T6 2 0 一1 9 9 7
     的 3k V一1 0 k V钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有 3 5k V飞 弘 k V系统， 上 ( 〕 八
     b 、3k V一1 0 k V非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统. 当电压为:
     1 )3k V和6k V时， 3 ( ) A;
     2 )1 0k V 时. Z OA
     。 )3k V一I Ok V电缆线路构成的系统. 3 〔 ) A
3 . 1 . 3 3k V一Z Ok V具有发电机的系统. 发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时， 如单相接
地故障电容电流不大于表 1所示允许值时， 应采用不接地方式; 大于该允许值时， 应采用消弧线圈接地
方式， 且故障点残余电流也不得人于该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点卜. 也可装在发电机
中性点上。
                                   表 1 发电机接地故障电流允许值
发电机额定电压
         k V
发电机额定容量
         M W
电流允许值
       A
   发电机额定电压
一 k V
发电机额定容景
         M W
电流允许值
       八
6 . 3 定 组5 0 今
一
     1 3 . 吕 ~ 一1 乃 7 5 1 2 5 一 2 。 了 )
1 ( ) 、 5 5 0~ 1 0 0 O � l 要3 ( ) () 1
注: 对额定电压为 1 3. sk V~1 石 . 7 5k V的氢冷发电机为2 . SA
     发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时， 宜采用高电阻接地方式 电阻器一般接在发电机中
性点变压器的二次绕组上。
3 门. 4 6 k V一3 5k V主要由电缆线路构成的送、 配电系统， 单相接地故障电容电流较大时， 可采用低电
阻接地方式， 但应考虑供电可靠性要求、 故障时瞬态电压、 瞬态电流对电气设备的影响、 对通信的影响和
继电保护技术要求以及本地的运行经验等
3 . 1 . 5 6k V和1 ok V配电系统以及发电厂j用电系统， 单相接地故障电容电流较小时， 为防1 1谐振、
间歇性电弧接地过电压等对设备的损害， 可采用高电阻接地方式。
3 . 1 . 6 消弧线圈的应用
     a )消弧线圈接地系统， 在正常运行情况下， 中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的
1 5%。
     b ) 消弧线圈接地系统故障点的残余电流不宜超过1 0 A， 必要时可将系统分区运行。消弧线圈宜采
用过补偿运行方式。
     。 )消弧线圈的容量应根据系统5 一1 0年的发展规划确定， 并应按下式计算:
。 . … 。 二。 。 。 二。 … 。 .。 。 二 。 。 二(
二 汀    了
J      二 曰      八 n    一 一    W
式中: W— 消弧线圈的容量， k VA;
       入一 一接地电容电流， A;
       酥， — 系统标称电压， k V。
     d )系统中消弧线圈装设地点应符合下列要求:
     1 ) 应保证系统在任何运行方式下， 断开一、 二回线路时， 大部分不致失去补偿。
     2 )不宜将多台消弧线圈集中安装在系统中的一处。
     3 )消弧线圈宜接于Y N， d或Y N， y n d接线的变压器中性点上， 也可接在Z N， y n接线的变厌器中
性点上。
     接于Y N， d接线的双绕组或YN， y n ， d接线的三绕组变压器中性点 卜的消弧线圈容量， 不应超过
变压器三相总容量的沁%， 并不得大于三绕组变压器的任一绕组的容量
     如需将消弧线圈接于Y N， y n接线的变压器中性点 消弧线圈的容里不应超过变压器二相总齐量
的2 0 %， 但不应将消弧圈接于零序磁通经铁芯闭路的Y入， y n接线的变压器 如外铁型变压器或二台单
1上 日 五DL  / T  6 2 0 -1 9 9 7
相变压器组成的变压器组。
     4 )如变压器无中性点或中性点未引出， 应装设专用接地变1 - k 器， 其容量应与消弧线圈的容量相A z 么 曰 。
3 . 2 系统运行中出现于设备绝缘上的电压
3 . 2 门 系统运行中出现于设备绝缘上的电压有:
     a )正常运行时的工频电压;
     b )暂时过电压( 工频过电压、 谐振过电压) ;
     c )操作过电压;
     d )雷电过电压
3 . 2 . 2 相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下:
     。 ) 工频过电压的l .  O p .  u . - -U o , / 抓了;
     b ) 谐振过电压和操作过电压的1 .  O p .  u一、 / 万U m l 丫 了
     注: U。为系统最高电压
3 . 2 . 3 系统最高电压的范围:
     a )范围 工， 3 . 6  k V毛U. , 钱2 5 2  k V,
     b)范围 u  , U, >2 5 2  k V
4 暂时过电压、 操作过电压及保护
4 . 1 暂时过电压( 工频过电压、 谐振过电压) 及保护
4 门门 工频过电压、 谐振过电压与系统结构、 容量、 参数、 运行方式以及各种安全自动装置的特性有关
工频过电压、 谐振过电压除增大绝缘承受电压外， 还对选择过电压保护装置有重要影响。
     a )系统中的工频过电压一般由线路空载、 接地故障和甩负荷等引起。 对范围皿的工频过电压， 在设
计时应结合实际条件加以预测。根据这类系统的特点， 有时需综合考虑这儿种因素的影响。
     通常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定系统 I - . 频过
电H : 的条件。
     对工频过电压应采取措施加以降低。一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电
压 在线路上架设良导体避雷线降低工频过电压时， 宜通过技术经济比较加以确定。 系统的7 : 频过电压
水平一般不宜超过下列数值:
                           线路断路器的变电所侧 1 .  3 p .  u .
                           线路断路器的线路侧 1 .  4 p .  u
     b ) 对范围 I 中的1 1 0  k V及2 2 0  k V系统， 工频过电压一般不超过1 .  3 p .  u .  ;  3  W -1 0  k V和3 5  k V
一6 6  k V系统， 一般分别不超过1 .  1  1 / ' - 3 p .  u . 和了 了p .  u .
     应避免在 1 1 0  k V及2 2 0  k V有效接地系统中偶然形成局部不接地系统， 并产生较高的工频过电
压 对可能形成这种局部系统、 低压侧有电源的1 1 0  k V及2 2 0  k V变压器不接地的中性点应装设间隙
因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作; 系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时问隙
不应动作。 间隙距离的选择除应满足这两项要求外， 还应兼顾雷电过电压下保护变压器中性点标准分级
绝缘的要求( 参见7 . 3 - 5 )
4 . 1 . 2 谐振过电压包括线性谐振和非线性( 铁磁) 谐振过电压一 般因操作或故障引起系统元件参数出
现不利组合而产生。应采取防止措施， 避免出现谐振过电压的条件; 或用保护装置限制其幅值和持续时
间。
     a )为防止发电机电感参数周期性变化引起的发电机自励磁( 参数谐振) 过电压， 一般可采取下列防
} 卜 措施:
I 1 0 6D L / T  6 2 0 -1 9 9 7
     1 )使发电机的容量大于被投人空载线路的充电功率;
     2 )避免发电机带空载线路启动或避免以全电压向空载线路合闸;
     3 )快速励磁自动调节器可限制发电机同步自励过电压。发电机异步自励过电压. 仅能用速动过电
压继电保护切机以限制其作用时间
     b )应该采用转子上装设阻尼绕组的水轮发电机， 以限制水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡
时产生的谐振过电压
4 . 1 . 3 范围l l的系统当空载线路上接有并联电抗器， 且其零序电抗小于线路零序容抗时， 如发生非全
相运行状态( 分相操动的断路器故障或采用单相重合闸时) ， 由于线间电容的影响， 断开相上可能发生谐
振过电压。
     上述条件下由于并联电抗器铁芯的磁饱和特性， 有时在断路器操作产生的过渡过程激发下， 可能发
生以工频基波为主的铁磁谐振过电压。
     在并联电抗器的中性点与大地之间串接 接地电抗器， 一般可有效地防止这种过电压 该接地电抗
器的电抗值宜按补偿并联电抗器所接线路的相间电容选择， 同时应考虑以下因素:
     a )并联电抗器、 接地电抗器的电抗及线路容杭的实际值与设计值的变异范围;
     b )限制潜供电流的要求;
     c )连接接地电抗器的并联电抗器中性点绝缘水平
4 .  1 . 4 范围I I的系统中. 当空载线路( 或其上接有空载变压器时) 由电源变压器断路器合闸、 重合闸或
由只带有空载线路的变压器低压侧合闸、 带电线路末端的空载变压器合闸以及系统解列等情况下. 如由
这些操作引起的过渡过程的激发使变压器铁芯磁饱和、 电感作周期性变化， 回路等值电感在2 倍工频下
的电抗与2 倍工频下线路人口容抗接近相等时， 可能产生以2次谐波为主的高次谐波谐振过电压
     应尽量避免产生 2次谐波谐振的运行方式、 操作方式以及防止在故障时出现该种谐振的接线; 确实
无法避免时， 可在变电所线路继电保护装置内增设过电压速断保护， 以缩短该过电压的持续时间
4 门. 5 范围t 的系统中有可能出现下列谐振过电压:
     a )  1 1 0  k V及2 2 o  k V系统采用带有均压电容的断路器开断连接有电磁式电服互感器的空载母线，
经验算有可能产生铁磁谐振过电压时， 宜选用电容式电压互感器。已装有电磁式电压互感器时. 运行中
应避免可能引起谐振的操作方式， 必要时可装设专门消除此类铁磁谐振的装置。
     b )由单一电源侧用断路器操作中性点不接地的变压器出现非全相或熔断器非全相熔断时. 如变压
器的励磁电感与对地电容产生铁磁谐振， 能产生2 .  O p .  u .  ^ - 3 .  O p .  u . 的过电压; 有双侧电源的变压器在
非全相分合闸时， 由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可出现接近于2 .  O p .  u . 的过电压‘ 如产生铁
磁谐振， 则会出现更高的过电压。
       c )经验算如断路器操作中因操动机构故障出现非全相或严重不同期时产生的铁磁谐振过电压可
能危及中性点为标准分级绝缘、 运行时中性点不接地的1 1 0  k V及2 2 0  k V变压器的中性点绝缘. 宜在
   中性点装设问隙， 对该间隙的要求与4 .  1 .  l b ) 同。在操作过程中， 应先将变压器中性点临时接地
       有单侧电源的变压器， 如另 一 侧带有同期调相机或较大的同步电动机， 也类似有双侧电源的情况
       d )  3  k V-6 6  k V不接地系统或消弧线圈接地系统偶然脱离消弧线圈的部分， 当连接有中性点接地
   的电磁式电压互感器的空载母线( 其上带或不带空载短线路) ， 因合l i p ] 充电或在运行时接地故障消除等
   原因的激发， 使电压互感器过饱和则可能产生铁磁谐振过电压。为限制这类过电压. 可选取下列措施
       1 ) 选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器
       2 )减少同一系统中电压互感器中性点接地的数量， 除电源侧电压互感器高压绕组中性点接地外
   其它电压互感器中性点尽可能不接地。
       3 )个别情况下， 在 1 0  k V及以下的母线上装设中性点接地的星形接线电容器组或川 一 段电缆代替
   架空线路U减少X c o > 使Xc <( ) .O i x 。
       汁 Y� , 为电压互感器在线电压作用下单相绕组的励磁电抗
1 4 ( ) 了DL % T  6 2 0  - 1 9 9 7
     4 )在互感器的开口二角形绕组装设x , , 毛0 . 4  ( X, .  / K' ) 的电阻( K. 为I T感器一次绕组与开u _ 角
形绕组的变比) 或装设其它专门消除此类铁磁谐振的装置
     5 )  1 0  k V及以下互感器高压绕组中性点经拭〕 . ， )0 . 0 6 X , . .  ( 容量大于6 0 0  W) 的电阻接地「
4 . 1 -  6   3  k V-6 6  k V不接地及消弧线圈接地系统. 应采用性能良好的设备并提高运行维护水平， 以避
免在下述条件下产生铁磁谐振过电压:
     a )配电变压器高压绕组对地短路:
     b )送电线路 相断线巨一端接地或不接地L
4 . 1 . 了 有消弧线圈的较低电压系统， 应适当选择消弧线圈的脱谐度， 以便避开谐振点; 无消弧线圈的较
低电压系统， 应采取增大其对地电容等措施( 如安装电力电容器等) . 以防止零序电压通过电容. 如变压
器绕组间或两条架空线路间的电容祸合， 由较高电压系统传递到中性点不接地的较低电压系统， 或由较
低电压系统传递到较高电压系统， 或回路参数形成申联谐振条件， 产生高幅值的转移过电压
4 . 2 操作过电压及保护
4 . 2 . 1 线路合闸和重合闸过电压
     空载线路合闸时， 由于线路电感一电容的振荡将产生合闸过电压。线路重合时， 由于电源电势较高
以及线路上残余电荷的存在， 加剧了这一电磁振荡过程， 使过电压进 一步提高
     a )范围 l l中， 线路合闸和重合闸过电压对系统中设备绝缘配合有重要影响， 应该结合系统条件预
测空载线路合闸、 单相重合闸和成功、 非成功的二相重合闸( 如运行中使用时) 的相对地和相间过电- r . :
     预测这类操作过电压的条件如下:
     1 )对于发电机一变压器一线路单元接线的空载线路合闸， 线路合闸后， 电源母线电压为系统最高
电压; 对于变电所出线则为相应运行方式下的实际母线电压
     2 )成功的三相重合闸前， 线路受端曾发生单相接地故障: 非成功的二相重合I C I 时， 线路受端有单相
接地故障。
     b )空载线路合闸、 单相重合闻和成功的三相重合I M( 如运行中使用时) ， 在线路上产生的相对地统
计 一 过电压， 对 3 3 0  k V和 5 0 o  k V系统分别不宜大于 2 .  2 p .  u . 和2 .  O p .  u .  ,
     c 、限制这类过电压的最有效措施是在断路器 r . 安装合1 m 1 电阻。R j 范围 d， 当系统的工频过电压符
合 4 . 1 .1要求且符合以下参考条件时， 可仅用安装于线路两端( 线路断路器的线路侧) 上的金属氧化物
避雷器( MO A) 将这类操作引起的线路的相对地统计过电压限制到要求值以下。这I : 1参考条件是:
     1 )发电机一变压器一线路单元接线时的参考条件见表2 ,
                         表 2 仅用MOA , 限制合闸、 重合闸过电压的条件2673