b.作用于避雷器上的风压力F2应按式(1)计算:
(N)………………………… (1)
式中:v0——最大风速,m/s;
S——避雷器的迎风面积(应考虑表面覆冰厚度2 cm),m2;
a——空气动力系数,它依风速大小而定。当v0≤35 m/s时,a=0.8。
5.3.2 承受地震力
制造厂应通过计算或试验,提供避雷器可能承受的地震加速度能力。
5.4 避雷器的最大残压值
各种类型避雷器,在陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流下的残压值,应不超过表2~表8的规定。
操作冲击电流残压测量的电流值应按表9的规定。
5.5 避雷器的电流冲击耐受试验要求
避雷器应分别耐受表10的长持续时间电流(方波或线路放电电流)冲击18次而不击穿、不闪络、不损坏、且试验前后标称放电电流下的残压变化应不超过5%。
抽样试验时,应进行方波电流冲击耐受试验和大电流冲击耐受试验。方波冲击电流耐受试验中额定电压126 kV及100 kV以下的避雷器,其方波电流冲击试验电流值应按表10定。额定电压100 kV、200 kV及以上的电站避雷器,其方波冲击试验电流值应按表11。试验应耐受18次而不击穿、不闪络、不损坏。
表2 电站和配电避雷器最大残压值
避雷器
额定电压系统额
定电压避雷器
持续运
行电压标称放电电流20kA等级标称放电电流10kA等级标称放电电流5kA等级
电站避雷器电站避雷器电站避雷器配电避雷器
陡波冲
击电流
下残压雷电冲
击电流
下残压操作冲
击电流
下残压直流1mA参考电压陡波冲
击电流
下残压雷电冲
击电流
下残压操作冲
击电流
下残压直流1mA参考电压陡波冲
击电流
下残压雷电冲
击电流
下残压操作冲
击电流
下残压直流1mA参考电压陡波冲
击电流
下残压雷电冲
击电流
下残压操作冲
击电流
下残压直流1mA参考电压
有效值峰 值
不大于不大于不大于不小于不大于不大于不大于不小于不大于不大于不大于不小于不大于不大于不大于不小于
3.832.0————————15.513.511.57.219.617.014.57.5
7.664.0————————31.027.023.014.434.530.025.515.0
12.7106.6————————51.845.038.324.057.550.042.525.0
423523.4————————15413411473————
696340————————258224190122————
10011073————291
325260
290221
247145
145299
334260
290221
247145
145————
12611073————————382332282214————
200220146————582
650520
580442
494290
290598
668520
580442
494290
290————
288330210————782698593408————————
300330215————814727618424————————
312330220————847756643441————————
39650031211049868085321015905804532————————
420500318117010468585651075960852565————————
4445003241238110690759711371015900597————————
4685003301306116695663011981070950630————————
大电流冲击耐受试验时,避雷器应耐受表12的大电流冲击两次而不击穿、不闪络、不损坏。
5.6 避雷器的密封性能
避雷器应有可靠的密封。在避雷器寿命期间内,不应因密封不良而影响避雷器的运行性能。
5.7 避雷器的工频参考电压
对整只避雷器(或避雷器元件),应测量工频参考电流下的工频参考电压值(峰值除以 ),其工频参考电流值由制造厂规定。
5.8 避雷器的压力释放特性
额定电压42 kV及以上的避雷器应具有压力释放装置。
对具有压力释放装置的避雷器应进行压力释放特性试验,以保证避雷器故障时不会引起粉碎性爆炸,试验应按表13定的电流值进行试验。
5.9 避雷器的持续电流
在持续运行电压下通过避雷器的持续电流应不超过规定值(可用有效值或峰值表示),该值由制造厂规定。
5.10 避雷器的动作负载特性
为保证避雷器的可靠运行,避雷器应通过动作负载试验,不得有击穿、闪络等现象。试验后,其标称放电电流下的残压值的变化应不超过5%。
动作负载试验中的加速老化试验,对中性点有效接地系统避雷器、低压避雷器、电气化铁道和电机避雷器,所加工频电压为避雷器持续运行电压;对中性点非有效接地系统用电站、配电和并联补偿电容器避雷器,所加工频电压为1.3倍避雷器持续运行电压。
表3 电机避雷器最大残压值kV
避雷器
额定电压电 机
额定电
压避雷器
持续运
行电压标称放电电流2.5kA等级
发电机避雷器电动机避雷器
陡波冲击电流残压雷电冲击电流残压操作冲击电流残
压直流1mA
参考电压陡波冲击电流残压雷电冲击电流残压操作冲击电流残压直流1mA
参考电压
有 效 值峰 值
不大于不大于不大于不小于不大于不大于不大于不小于
3.83.152.010.99.57.65.610.99.57.65.6
7.66.34.021.919.015.011.321.919.015.011.3
12.710.56.635.731.025.018.935.731.025.018.9
16.713.89.046.040.032.024.8————
19.015.7510.051.845.036.028.2————
表4 电机中性点避雷器的最大残压值kV
避雷器额定电压电机额定电压标称放电电流1kA等级
雷电冲击电流残压峰值直流1mA参考电压
有效值不大于不小于
2.33.156.03.4
4.66.312.06.9
7.610.519.011.3
表5 变压器中性点避雷器的最大残压值kV
避雷器额定电压系统额定电压标称放电电流1kA等级
雷电冲击电流残压操作冲击电流残压直流1mA 参考电压
峰值
有 效 值不大于不大于不小于
601114413786
73110200165103
146220320304190
210330440399250
100500260243152
表6 并联补偿电容器避雷器的最大残压值k
避雷器
额定电压系统额定电压避雷器持续运行电压标称放电电流5 kA等级
雷电冲击电流残压操作冲击电流残压直流1mA 参考电压
峰值
有 效 值不大于不大于不小于
3.832.013.510.56.9
7.664.027.020.813.8
表7 低压避雷器最大残压值kV
避雷器额定电压系统额定电压避雷器持续运行电压标称放电电流1.5 kA 等级
雷电冲击电流残压峰值直流 1mA 参考电压
有 效 值不大于不小于
0.280.220.241.30.6
0.500.380.422.61.2
表8 电气化铁道避雷器的最大残压kV
避雷器
额定电压系 统
额定电压避雷器持续
运行电压标称放电电流5kA等级
陡波冲击
电流残压雷电冲击
电流残压操作冲击
电流残压直流1mA参考电压
有 效 值峰值
不大于不大于不大于不小于
4227.531.51381209865
845563276240196130
表9 避雷器操作冲击电流残压试验的电流值
避 雷 器 类 别避雷器额定电压,kV 有效值操作冲击电流值,A 峰值
20 kA 等级电站避雷器396~4682000
10 kA 等级电站避雷器100~200
288~312
396~468500
1000
2000
5 kA等级并联补偿电容器避雷器3.8~69500
电站避雷器3.8~69250
100~200500
电气化铁道避雷器42~84500
配电避雷器3.8~12.7100
2.5 kA 等级电机避雷器3.8~19100
1 kA 等级中性点避雷器60~210500
表10 避雷器的电流冲击耐受试验要求
避 雷 器 类 别避雷器额定电压
kV有效值长持续时间电流冲击
线路放电试验2000 μs方波电流,A 峰值
20 kA 等级电站避雷器396~4686.6.3条—
10kA 等级电站避雷器100,200
288~4686.6.3条
6.6.3条—
—
5 kA 等级电站避雷器100,200
3.8~69
1266.6.3条
—
——
150
600
并联补偿电
容器避雷器3.8~69—4001)
电气化铁道避雷器42~84—400
配电避雷器3.8~12.7—75
2.5 kA 等级电动机避雷器3.8~12.7—200
发电机避雷器3.8~19—200
1.5 kA 等级低压避雷器0.280~0.500—50
1 kA 等级中性点避雷器2.3~7.6
60~210—200
400
注:1)如有更高要求时,由供需双方协商。
表11 额定电压100 kV,200kV 及以上的电站
避 雷 器 类 别额定电压,kV 有效值2000μs方波电流,A 峰值
20kA等级电站避雷器396~4681500
10kA等级电站避雷器100400
200600
288~3121000
396~4681200
5 kA 等级电站避雷器100400
200600
表12 大电流冲击耐受试验电流值
避 雷 器 类 别波形4/10 μs ,kA 峰值
20 kA 等级电站避雷器65
10 kA 等级电站避雷器65
5 kA 等级电站避雷器40
并联补偿电容器避雷器40
电气化铁道避雷器40
配电避雷器25
2.5 kA 等级发电机和电动机避雷器25
1.5 kA 等级低压避雷器10
1 kA 等级中性点避雷器5
表13 压力释放试验的电流值
避 雷 器 类 别大电流压力释放小电流压力释放
预期对称电流,kA 有效值电流值,A 有效值
20 kA 等级电站避雷器40
20
10800
10 kA 等级电站避雷器40
20
10
5 kA 等级电站避雷器
并联补偿电容器避雷器
电气化铁道避雷器40
20
16
10
5.13 避雷器的无线电干扰电压和局部放电特性
额定电压2.3kV及以上的避雷器应测定局部放电量。额定电压100kV及以上的避雷器,还应测定其无线电干扰电压。
避雷器在1.05倍持续运行电压下的无线电干扰电压应不大于2500μV。
避雷器在1.05倍持续运行电压下的内部局部放电量应不大于50pC。
5.14 避雷器的直流参考电压
对整只避雷器(或元件)应测量当通过避雷器的直流参考电流为1mA的电压值,其值应不小于表2~表8的规定。
5.15 多柱避雷器的电流分布
多柱金属氧化物非线性电阻片(以下简称电阻片)并联组成的避雷器,在标称放电电流和操作冲击电流下,每柱通过的电流值应尽可能相同,其不均匀程度由制造厂规定。
5.16 避雷器的耐污秽性能
当避雷器使用于重污秽地区时,避雷器应进行污秽试验,具体要求由供需双方协商确定。
5.17 避雷器的脱离器性能
在脱离器试验时,无论是与避雷器联合或单独进行,均必须在动作时要有明显的开断表示,以表明避雷器已损坏。
5.17.1 脱离器应耐受下列各项试验均不得动作:
a.2000μs方波电流耐受试验;
b.动作负载试验。
5.17.2 脱离器应在20,200,800A(±10%)三种电流值下测量安秒动作特性。
6 试验方法
6.1 测量装置和准确度
除本标准规定外,测量装置和准确度应符合 GB 311.4的要求。
6.2 试品
除另有规定,全部试验应在避雷器、避雷器比例单元或避雷器元件上进行。试品应是新的、清洁的、装配完整,并尽可能按实际运行情况布置。
当试验在避雷器比例单元上进行时,该比例单元必须能代表整只避雷器的特性。
对于线路放电试验、方波冲击耐受试验、动作负载试验和工频耐受试验,避雷器的参考电压必须选择工厂规定的最低值。此外,对多柱避雷器,必须考虑电流分布不均匀的最大值。为了达到这一要求,应满足以下规定:
a.整只避雷器的额定电压与试品的额定电压之比定义为n。试品中所用电阻片的体积尽可能不大于整只避雷器所用的电阻片中最小体积除以n;
b.试品的参考电压 应等于K ,K是避雷器的参考电压最低值与其额定电压 之比。如果所选用的试品 大于K ,系数n应相应降低;
注:如果 小于 ,避雷器可能吸收过多的能量,这种试品只有在制造厂同意后方能使用。
c.对多柱避雷器,试品各柱间的电流分布应以电流分布试验时使用的冲击电流进行测量,每柱电流的最大值应在制造厂规定的上限值的+3%之内。
6.3 持续电流试验
本试验应在整只避雷器(或避雷器元件)上进行,对试品施加持续运行电压,测量通过试品的全电流和阻性电流。
如果在避雷器的元件上进行时,所施加的持续运行电压按整只避雷器的额定电压与元件额定电压的比例计算。
工频电源的频率范围为48~62Hz,电压波形应近似为正弦波,其峰值与有效值之比应等于 ±0.07,并满足GB 311.3的规定。
试验环境温度为25±10℃。
所测得的持续电流值应符合制造厂的规定。
6.4 残压试验
残压型式试验的目的,是用建立规定的冲击电流残压和出厂试验电压水平两者之比来验证规定的保护水平。出厂试验电压水平,可以是参考电压或者是0.01~2倍标称放电电流范围内任一适当的雷电冲击电流下的残压,该电流值由制造厂规定。
出厂试验用雷电冲击电流下的最大残压必须规定,并公布在制造厂的型式试验数据中。试品在各种规定的电流和波形下测出的残压值乘以出厂试验电流下避雷器最大残压与在相同电流下试品所测出的残压之比,便得到最大残压值。
型式试验应在3只避雷器或避雷器比例单元上进行,试品应符合本标准6.2条的规定。两次测量之间的时间间隔,应足以使试品恢复到接近环境温度。试验时环境温度为25±10℃。如果避雷器的额定电压高于3kV时,比例单元的额定电压可取3~6 kV。
出厂试验允许对每片电阻片进行标称放电电流(偏差±5%)下作残压试验,避雷器的残压为每片电阻片残压的算术和。
对多柱避雷器,试验也可在一柱上进行,试验电流幅值为标称电流除以柱数(考虑电流分布不均匀程度)。测出的残压代表整只避雷器的残压。
避雷器在陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流下的残压,应分别不超过表2~表8中所规定的相应避雷器的最大残压值。
分压器、分流器的要求应符合GB 311.4的要求。
6.4.1 陡波冲击残压试验
本试验采用视在波前时间为1μs的冲击电流,波前时间应在0.9~1.1μs范围内,视在半峰值时间不作规定。
向3只试品中的每个试品施加一次峰值等于避雷器的标称放电电流(偏差±5%)的陡波,分别录取其残压值,并按本标准6.4条校正。3次试验中的最大数值不得超过表2、表3、表8所规定的相应数值。
电压测量系统的响应时间应不大于20 ns。
6.4.2 雷电冲击残压试验
本试验采用波形8/20μs的冲击电流,设备应调整到使视在波前时间在7~9μs、视在半峰值时间在18~22μs范围内。
对每个试品施加三次冲击。其电流峰值近似为避雷器标称放电电流的0.5,1.0,2.0倍,记录其残压值并按本标准6.4条校正。以此9个试验点的最大包络线画出伏安特性曲线,然后根据曲线可得到标称放电电流下的残压值。该值不得超过表2~表8所规定的相应数值。
电压测量系统的响应时间应小于200 ns。
注:在验收试验时,如果不能用上述电流中的任何一种电流在整只避雷器上进行验收时,则可在避雷器元件上进行。试验电流可用0.01~0.25倍标称放电电流值。试验结果与整只避雷器进行比较。制造厂应给出0.01~0.25倍标称放电电流下残压的试验数据。
6.4.3 操作冲击残压试验
本试验采用视在波前时间大于30μs而小于100μs、视在半峰值时间为波前时间的2倍以上的冲击电流波。
对每个试品施加冲击电流(偏差为±5%)一次,其电流的峰值为表9所规定。测出的残压值按本标准6.4条校正。3次试验中的最高残压值不得超过表2、表3、表5、表6、表8中的规定。
6.5 大电流冲击耐受试验
本试验只用于抽样试验。
试验时,应从同批被试电阻片中抽取工频参考电流(或直流参考电流)下电压最高者5片,进行此项试验。试品应耐受两次冲击,不应有击穿、闪络等损坏。两次之间间隔应能使电阻片冷却到环境温度。
试验电流值应按表12规定,波形为4/10 μs。波形调整范围如下:
a.电流峰值为规定峰值的90%~110%;
b.视在波前时间为3.5~4.5 μs;
c.视在半峰值时间为9~11 μs;
d.任何反极性电流波的振荡,其峰值应小于电流峰值的20%;
e.允许冲击波上有小振荡,但其峰值应小于峰值的5%。为了测量,可以用一条平均曲线确定峰值。
6.6 长持续时间电流冲击耐受试验
6.6.1 总则
本试验应在避雷器比例单元(或电阻片)上进行。试品必须是新的。试品的额定电压为3~6 kV。试验时,电阻片可暴露在温度为20±15 ℃的静止空气中。
当脱离器与避雷器设计成一体时,试验必须按运行条件带脱离器进行。
本试验应耐受18次冲击,试验分为6组,每组为3次,每两次之间的间隔为50~60 s,每相邻两组之间的间隔应使试品冷却到接近环境温度。
试验后,当试品冷却到环境温度,重复残压试验,试验前后其同极性标称放电电流(试验前后的电流值偏差应小于3%)下每只试品的残压变化不得超过5%。
检查试品不应有击穿、闪络、损坏等现象。
经过试验的电阻片不得装入产品中使用。
6.6.2 方波电流冲击耐受试验
型式试验应在比例单元上进行。试品3只。试品应符合本标准6.2条规定。
抽样试验在电阻片上进行,应从同批被试电阻片中抽取工频参考电流(或直流参考电流)下所测电压最高的5片进行试验。
型式试验和抽样试验中,如果仅有1只试品通流不足18次,则加倍数量抽取参考电压最高者做试验。如试验合格,则认为试品合格。如其中仍有通不过18次的电阻片出现时,则认为试验没有通过。对于抽样试验允许降低参考电压(由工厂自行规定)重新进行试验。试验合格后,则高于此参考电压的电阻片认为不合格。
本试验用方波发生器进行,如果用触发点火系统,其能量不得超过主回路贮存能量的0.5%。
方波波形规定如图1所示。
图1 2000μs方波波形图
?a?—波峰的视在持续时间,其值为2000μs,
?b?—总的视在持续时间:b/a≤1.5;c≤10%
注:100%处表示幅值,允许偏差+10%。
试验所用方波冲击电流如表10、表11所规定。
6.6.3 线路放电耐受试验
试验在比例单元上进行。试品3只。试品应符合本标准6.2条的规定。
本试验按表10规定的参数模拟预充电的线路对试品施加放电的电流冲击。
试验回路波阻抗与表15规定的线路波阻抗的偏差应不大于20%。
表15 避雷器线路放电试验参数
避雷器标称放电
电流等级
峰值,kA线路放电
等级线路波阻抗Z
Ω电流的视在持续
时间T,μs充电电压UL
kV,d.c相当于系统额定
电压等级
有效值,kV
5
1014.9UR20003.2UR110
5
1022.4UR20003.2UR220
1031.3UR24002.8UR330
10
2040.8UR28002.6UR500
注:UR—试品额定电压,kV,有效值。
表中线路放电等级的增加与能量要求的增加相对应,适当选择放电等级是以系统要求为依据(见附录F)。
通过试品的能量W由表15中的参数决定并按式(2)计算:
…………………………(2)
式中:T——时间;
Ures——按表15通过3个试品较低电流值下的最低操作冲击电流残压值。
如果满足下列要求,试验可在任何发生器上进行:
a.电流冲击峰值的视在持续时间应为表15规定值的100%~120%之间;
b.电流冲击总的视在持续时间不应超过峰值视在持续时间的150%;
c.振荡或起始脉冲不应超过电流峰值的10%。如果出现振荡,以平均曲线来确定峰值;
d.对每只试品每次冲击测出的能量应满足:
第一次冲击的能量应为上式计算能量值的90%~110%,其余17次冲击的能量应为式式计算能量值的100%~110%;
每次试验时,电流发生器应在电流冲击起始的总持续时间的1~2倍间与试品断开。
常用的试验回路附录E。
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