IEC交流电压高于V的绝缘套管.pdf
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国际电工委员会交流电压高于1000V的绝缘套管前言国际标准IEC137是由IEC第36技术委员会“绝缘子”的第36A分委员会“绝缘套管”制定的。
此第五版取消并代替了1995年出版的第四版,并形成了一次技术修改。
与前一版相比,这一版的重大技术改变如下:
550kV和800kV设备的最高电压标准值改为550kV和800kV,替代了525kV和765kV。
考虑了使用非瓷绝缘外套的发展和空气绝缘套中使用套管的特殊要求。
变压器套管的特殊要求。
本标准的文件是基于下列文件的:
FDIS投票报告36A/111/FDIS36A/114/RVD批准本标准的投票的全部数据可从上表中指出的投票报告中找到。
本出版物是根据ISO/IEC指导第2部分起草的。
引言关于现在所使用的术语“复合套管”,定义为绝缘外套为环氧树脂浇注的外面覆盖有橡胶混合物的纤维套的套管。
以前的复合绝缘套管的定义现在使用“组合绝缘套管”。
60137IEC:
20031对于空气绝缘管道所使用的套管,当地较高的环境温度对套管的额定电流有很大的影响。
本标准对温度进行了规定,同时规定了相应的试验条件。
本标准引入了术语“设备的最高电压”,而不使用“额定电压“。
这一改动也符合其它设备标准的说法。
气体绝缘和气体浸渍套管已成为一种成熟的技术,用于气体绝缘开关。
同时对温升和介质损耗也作了规定。
对于变压器套管的特殊要求,对安装到开关或其它装置使用的套管这些特殊要求没有必要。
为保证这些套管不出现故障或变压器试验时内部闪络首先从套管开始,需要有高水平的可靠性。
应该按照9.3条提高变压器套管的工频干耐受试验电压水平。
IEC60076-3中雷电冲击和操作冲击试验适用范围的扩大,从技术或商业上来说不适用于套管的例行或型式试验。
本标准中没有提到动态电流耐受试验,因为到目前为止为设置一个现实的试验收集到的经验还不充分。
交流电压高于1000V的绝缘套管1范围本国际标准规定了绝缘套管的特性和试验。
本标准适用于第3条中所定义的最高电压高于1000V、频率1560Hz三相交流系统中的电器、电机、变压器、开关设备和装置中使用的套管。
在供需双方达成协议后,本标准也可以部分或全部地适用于下列套管:
非三相系统中使用的套管60137IEC:
20032高压、直流系统用套管试验变压器用套管电缆终端用套管电容器用套管本标准中对变压器套管的特殊要求和试验也同样适用于电抗器套管。
本标准适用于单独制作和销售的套管。
构成电器的一个部分且不能按本标准试验的套管,应与该电器一起试验。
2引用标准下列标准文件中所包含的条款经本文本引用以后就构成了本国际标准的条款。
对于标出日期的引用标准,只有标出日期的版本有效,如果没有标出日期,以最新的版本为准(包括任何修改)。
IEC60038:
1983,IEC标准电压修改2(1997)IEC60050(212):
1990,国际电工词汇(IEV)-第212章:
固体、液体和气体绝缘IEC60059:
1999,IEC标准电流等级IEC60060-1:
1989,高电压试验技术-第1部分:
一般定义和试验要求IEC60068-2-17:
1994,基本环境试验程序-第2部分:
试验-试验Q:
密封IEC60071-1:
1993,绝缘配合-第1部分:
定义,原则和规则IEC60076-5:
2000,电力变压器-第5部分:
耐受短路能力IEC60216-2:
1990,电气绝缘材料耐热性能导则-第2部分:
试验判据的选取60137IEC:
20033IEC60270:
2000,高电压试验技术-局部放电测量IEC60354:
1991,油浸电力变压器的负荷导则IEC60505:
1999,电气设备绝缘系统的评定和鉴定IEC60507:
1991,交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验IEC60815:
1986,污秽地区绝缘子使用导则IEC61462:
1998,复合绝缘子-户内及户外电力设备用空心绝缘子-定义、试验方法、验收规则和设计建议IEC61463:
1996,套管-抗震能力IEC62155:
2003,额定电压大于1000V电力设备用空心充压和不充压瓷和玻璃绝缘子3术语和定义本标准的制定采用了下列定义。
3.1套管能够使一个或几个导体穿过墙避或箱壳之类的隔板并使导体与该隔板绝缘的装置。
连接到隔板上去的方法(法兰或紧固器件)构成了套管的一个部分。
IEV471-02-01,已修订注1:
导体可以是套管的一个组成部件或者可以穿入套管的中心导管中。
注2:
套管可以是3.23.21中所述的那些类型。
3.2充流体套管绝缘套内表面和固体主绝缘之间的空间充有油的套管。
3.3充混合物套管绝缘套内表面和固体主绝缘之间的空间充有绝缘混合物的套管。
60137IEC:
200343.4液体绝缘套管主绝缘由油或其它绝缘液体构成的套管。
3.5充气套管绝缘套内表面和固体主绝缘之间的空间充以压力等于或高于大气压力的气体(不同于周围空气)的套管。
注:
本定义包括作为气体绝缘设备的一个组成部分的套管,设备中的气体与套管内的气体是相通的。
3.6气体绝缘套管主绝缘由等于或高于大气压力的气体(不同于周围空气)构成的套管。
注1:
本定义包括作为气体绝缘设备的一个组成部分的套管,设备中的气体与套管内的气体是相通的。
注2:
含有与绝缘套中所装气体不同的固体绝缘材料(如导电层的支持物或绝缘筒)的套管是一种组合绝缘套管(见3.13)。
3.7气体浸渍套管主绝缘为用纸或塑料膜卷绕的芯子经处理后用等于或高于大气压力下的气体(不同于周围空气)浸渍构成,而且芯子与绝缘套之间的空间充有相同气体的套管。
3.8油浸纸套管OIP主绝缘由绝缘纸卷绕成芯子所构成,经处理再浸以绝缘液体(通常为变压器油)。
注:
芯子装在绝缘套内,芯子与绝缘套之间充以与浸渍时所用的相同的绝缘液体。
3.9胶粘纸套管RBP主绝缘由上胶纸卷绕成的芯子所构成的套管。
60137IEC:
20035注1:
在卷绕过程中,每一层纸通过树脂涂层和前一层纸相粘,并通过树脂的固化而获得粘接强度。
注2:
胶粘纸套管可以带有绝缘套,此时其中的空间应充以绝缘液体或其他绝缘介质。
3.10胶浸纸套管RIP主绝缘由未处理的纸卷绕并随后用可固化的树脂浸渍的芯子组成的套管。
注:
胶浸纸套管可以带有绝缘套,此时其中的空间应充以绝缘液体或其他绝缘介质。
3.11瓷、玻璃或类似的无机材料套管:
主绝缘由瓷、玻璃或类似的无机材料构成的套管。
3.12浇铸或模塑树脂绝缘套管:
主绝缘由浇铸或模塑含或不含无机填料的有机材料而组成的套管。
3.13组合绝缘套管主绝缘至少由两种不同绝缘材料组成的套管。
3.14电容式套管主绝缘内部布置有导电或半导电的导电层以调整套管电场分布的套管。
IEV471-02-02,已修订3.15户内套管两端均设计用于周围空气中但不暴露在户外大气条件下的套管。
IEV471-02-033.16户外套管两端均设计用于周围空气中,并暴露在户外大气条件下的套管。
60137IEC:
20036IEV471-02-043.17户外-户内套管两端均设计用于大气压力下周围空气中的套管。
注:
一端暴露在户外大气条件下,而另一端不暴露在户外大气条件下。
IEV471-02-053.18户内-浸入式套管一端设计用于周围空气中但不暴露在大气条件下,而另一端浸入不同于周围空气中绝缘介质(如油或气体)中的套管。
IEV471-02-06注:
此定义包括运行在比周围空气温度高的环境中的套管,如用于空气绝缘筒的套管。
3.19户外浸入式套管一端设计用于周围空气并暴露在大气条件下,而另一端浸入不同于周围空气中绝缘介质(如油或气体)中的套管。
IEV471-02-073.20完全浸入式套管两端均浸入不同于周围空气的绝缘介质(如油或气体)中的套管。
IEV471-02-08,已修订3.21可拆式电缆终端用套管插座式套管一端浸入在绝缘介质中,而另一端设计来接收一可拆式绝缘的电缆终端(没有此终端套管不能运行)的套管。
3.22设备的最高电压Um相对相电压的最高有效值,设备的绝缘以及其它在相关设备标60137IEC:
20037准中与此电压有关的特性都是按照此电压设计的。
IEV604-03-013.23额定相对地电压套管导体和接地法兰或其它紧固器件间在第5条规定的运行条件下能连续耐受的最大电压有效值。
3.24额定电流Ir在第5条规定的运行条件下套管能连续传导而不会超出表2规定的温升极限的最大电流有效值。
3.25额定热短时电流Ith套管在第5.3条的最高周围空气和浸渍介质最高温度时在额定电流下连续运行以后立即施加的,套管在热的方面应能耐受住持续一额定时间(tth)的一对称电流有效值。
3.26额定动态电流(Id)套管从机械力的角度能耐受住的电流峰值。
3.27温升套管内与绝缘材料接触的金属部件最热点上所测得的温度和周围空气温度之差。
(见4.8条)3.28额定频率(fr)套管设计运行的频率。
IEV421-04-03,已修订3.29绝缘气体的最小压力由套管生产厂家规定的在该压力下可达到额定绝缘水平的相对于20时的最低压力。
3.30绝缘气体的最大内部压力套管在按照第5.3条规定的最高温度下载以额定电流运行时的压力。
60137IEC:
200383.31最高外部运行气体压力运行时套管部分或完全浸入气体绝缘介质时该气体绝缘介质的最高压力。
3.32设计压力(容器)用来确定容器厚度的压力(见IEC60517)。
3.33充气、气体绝缘、气体浸渍和气体浸入式套管的泄漏率在已知的泄漏压力下差下每单位时间经泄漏点泄漏的在一给定温度下的干气体的质量。
(见IEC60068-2-17)注:
泄漏率的SI单位是“帕斯卡立方米每秒(Paxm3/s)。
在本标准中使用了导出单位“Paxcm3/s”以及“Barxcm3/s”,因为它们能更好地与通常工业实际中所使用的数量级相一致。
注意:
1Paxm3/s=106Paxcm3/s=10Barxcm3/s。
3.34绝缘套从端到另一端是穿通的、带或不带伞裙的空心绝缘子。
IEV471-01-17,已修订注:
一个绝缘套可以由一个或几个永久装配好的绝缘子元件构成。
3.35爬电距离二个导电部件间沿绝缘子表面的最短距离。
注1:
水泥表面或任何其它非绝缘连接材料的表面不是爬电距离的组成部分。
注2:
如果绝缘子绝缘部件的某些部分被覆有高阻层,则认为那些部分是有效绝缘表面,且其上的距离应包括在爬电距离之内。
IEV471-01-083.36电弧距离60137IEC:
20039通常承受运行电压的两个金属部件之间沿绝缘子外部空气中的最短距离。
注:
也可以使用术语“干弧距离”或“弦线距离”。
IEV471-01-07,已修订3.37试验抽头/测量抽头/tan抽头可以从套管外面连接的、与法兰或其它紧固装置绝缘的、并与电容套管的一个外导电层相连的引线,用以当套管法兰接地后测量介质损耗因素、电容及局部放电。
注1:
当不使用时,抽头应直接接地。
注2:
运行过程中使用抽头进行监控时,应注意避免断路。
3.38电压抽头/电容抽头可以从套管外面连接的、与法兰或其它紧固装置绝缘的、并与电容套管的一个外导电层相连的引线,用以当套管运行时向外提供一个电源。
注1:
当不使用时,抽头应直接接地。
注2:
电压抽头也可用于测量介质损耗、电容和局部放电。
3.39电压抽头的额定电压在额定频率下向套管施加额定相对地电压时电压抽头设计要对连接有额定负荷的附属设备所提供的最高电压。
3.40复合套管绝缘外套为环氧树脂浇注的外面覆盖有橡胶混合物的纤维套的套管。
注:
对于3.9到3.12定义的套管,橡胶可以直接在套管主绝缘体表面。
3.41套管的电容60137IEC:
2003103.41.1主电容C1电容式套管高压导体和试验抽头或电压抽头之间的电容。
3.41.2抽头电容C2电容式套管试验抽头或电压抽头与安装法兰之间的电容。
3.41.3电容C不带试验抽头或电压抽头的套管的高压导体和安装法兰之间的电容。
4额定值4.1设备最高电压标准值(Um)套管的Um值应从IEC60038中规定的设备最高电压的标准值中选取,其值如下(千伏):
3.6-7.2-12-17.5-24-36-52-72.5-100-123-145-170-245-300-362-420-550-800注:
525kV和765kV还使用。
4.2额定电流标准值(Ir)套管的Ir值应从下列标准值中选取(安培):
100-250-315-400-500-630-800-1000-1250-1600-2000-2500-3150-4000-5000-6300-8000-10000-12500-16000-20000-25000-31500-40000以上电流系列符合IEC60059给出的值。
对中心导管中带有载流导体的变压器套管供方应提供根据4.8条与Ir相对应的导体的截面积及材料。
对于变压器套管,如果选取的Ir不低于变压器额定电流的120%,则认为套管能够耐受IEC60354规定的过载条件,不必做进一步的说明或试验。
4.3额定热短时电流标准值(Ith)如果没有特殊说明,Ith的标准值应为Ir的25倍,tth为1s。
对于60137IEC:
200311Ir等于或高于4000A的套管,Ith均为100kA。
如果没有特殊说明,变压器套管的tth为2s,参见IEC60076-5。
当tth大于1s时,时间和电流的关系应符合下列公式:
I2thxtth=常数注:
对中心导管中带有载流导体的变压器套管,对应于运行电流的导体截面积可以小于4.2条规定的值。
在这种情况下,运行电流和截面积应符合8.6条的规定。
4.4额定动态电流标准值(Id)Id的标准值应为第一个波峰的幅值,其值为4.3条规定的Ith值的2.5倍。
注:
有时因变压器特性要求此值需要高于4.3条规定的Ith值的2.5倍。
变压器制造者在订购套管时应规定此参数(见6.1.3)。
4.5最小弯曲负荷耐受值套管应能耐受住表1规定的弯曲负荷水平I或水平II。
如果用户没有规定重负荷水平II,水平I是通常应施加的正常负荷。
4.6安装角度所有套管都应设计成可安装成与垂线不超过30的任何倾斜角度。
其它任何安装角度应由供需双方协议。
注:
如果套管与垂线之间的的安装角度在30之内(包括30),则套管属于垂直套管。
如果套管与垂线之间的安装角度等于或大于70,则套管属于水平套管。
其它任何角度安装的套管都属于倾斜套管(见6.1.4)。
4.7最小公称爬电距离除非供需双方另有协议或经试验证明,否则根据IEC60815的规定,瓷绝缘外套的爬电距离应按照下列公式确定:
60137IEC:
200312dcs(mm/kV)xUm(kV)xkD式中,dcs是最小公称爬电比距,其值对不同污秽水平为:
I轻:
16mm/kVII中等:
20mm/kVIII重:
25mm/kVIV特重:
31mm/kVkD是取决于绝缘子平均直径Dm的校正因数,其分级为:
500mm:
kD=1.2Dm应按照IEC60815确定。
如果要求人工污秽试验,应按照IEC60507进行。
注1:
爬电距离的实际值可能因IEC62155规定的制造公差而与公称值不同。
注2:
对复合绝缘子的要求正在TC36:
绝缘子的考虑之中。
4.8温度极限和温升与绝缘材料接触的金属部件在正常条件下的温度极限为:
-油浸纸套管等级A:
105;-胶粘纸和胶浸纸套管等级E:
120;-气体浸渍薄模等级B:
130-最热点超出第5.3条规定的最高日平均周围空气温度(30)的温升不能超过表2中规定的值。
对于其它绝缘材料,温度极限由供方规定。
可参考IEC60216-2和IEC60505。
对于套管端子和连接,其温升也在表2中给出。
如果套管用作电器如开关或变压器的一个部件,则套管要满足60137IEC:
200313相应电器的热要求。
变压器套管参见第4.2条。
注:
对与金属部件接触的密封垫,应特别注意其材料耐受温升的能力。
4.9标准绝缘水平Um小于300kV的套管的绝缘水平标准值应从表7给出的值中选取。
Um等于或大于300kV的套管的绝缘水平标准值应从表8给出的值中选取。
规定的绝缘水平标准值符合IEC60038和IEC60071-1的要求。
4.10变压器套管的试验抽头Um等于或大于72.5kV的变压器套管应设有3.37条所规定的试验抽头。
考虑到它要用于测量变压器的局部放电,试验抽头的有关数据应不超过:
-对地电容10000pF;-工频下测量的介质损耗因数(tan)0.05。
试验抽头对地电容的其它值可以由供需双方协议确定。
套管不应含有明显的对地电容,因为它可能会使局部放电电流分流并从而导致变压器上的局部放电测量不正确或引起曲解。
5运行条件5.1暂态过电压系统的最大相对地电压可能会超过Um/3。
担持续时间为24h内不超过8h,总的持续时间每年不超过125h,套管应能在下面的相对地电压下运行:
-Um,对于Um等于或低于170kV的套管;-0.8Um,对于Um高于170kV的套管。
60137IEC:
200314对过电压可能超过上述值的系统,建议选取Um较高的套管。
5.2海拔尽管绝缘水平与海拔有关,但符合本标准的套管均适宜于在海拔不超过1000m的任何海拔下运行。
为了保证海拔超过1000m时套管的外绝缘耐受电压仍能满足要求,需要适当增加其干弧距离。
此时不需要调整绝缘的径向厚度或浸入端的长度。
套管在浸入介质中的击穿强度和闪络电压不受海拔影响。
由于受到浸入介质中的击穿强度和闪络电压的限制,并非总有可能在低于运行地点海拔的任何海拔下用实际试验来校核所增加的干弧距离是否足够。
此时供方应证明套管增加的一定量的干弧距离是足够的。
作为通用导则,当海拔高度在3000m以下时,比1000m每增加100m,干弧距离应增加1%。
例如,安装地点海拔2800m:
干弧距离应增加1%xmmm10010002800=18%当海拔高度超过3000m时,校正系数应由双方协商。
5.3周围空气和浸入介质的温度套管应设计成能在表3给出的温度极限下运行。
应考虑完全浸入式套管和在空气绝缘筒内运行的套管的运行条件。
应防止潮气在套管户内部分表面凝结,必要时通风或加热。
6订货参数和标志6.1参数列举订货时,买方应提供下列必要的参数,以及为了清楚地确定所要求的特性而需要的任何附加信息。
60137IEC:
2003156.1.1用途应包括所使用套管的电器设备的型号及该设备对应的IEC标准。
应注意整套设备可能会影响套管结构的一些特性(包括试验)。
(见7.3)。
6.1.2套管分类套管按照3.23.21分类。
6.1.3额定值额定值应包括下列内容:
?
设备的最高电压(Um)(见3.22);?
额定相对地电压(见3.23);?
标准绝缘水平(见4.9),必要时包括变压器的感应电压和(或)要施加的试验电压;?
额定电流(Ir)(见3.24);?
额定热短时电流(Ith)及额定持续时间(tth):
当与4.3条给出值不同时;?
额定动态电流(Id):
如与4.4条给出值不同时;?
额定频率(见3.28);?
按照4.5条的最小弯曲负荷耐受值;?
按照4.10条的试验抽头电容最大值,当要求一个较小值时。
6.1.4运行条件运行条件如下:
?
暂态过电压,如果适用(见5.1);?
海拔高度,如果超过1000m(见5.2)(仅适用于3.153.19规定的户内和户外套管);60137IEC:
200316?
周围空气和浸渍介质温度,如果与正常值不同时(见5.3条和表3)(仅适用于3.153.21规定的套管);?
浸渍介质的类型(仅适用于3.183.21规定的部分或完全浸入式套管);?
浸渍介质的最低液面(仅适用于3.183.21规定的部分或完全浸入式套管);?
浸渍介质的最大运行压力(仅适用于3.183.21规定的部分或完全浸入式套管);?
绝缘气体的类型(仅适用于3.53.7规定的充气、气体绝缘和气体浸渍套管,而且设备中的气体与套管中的气体相通);?
绝缘气体的最低运行压力(见3.29)(仅适用于3.53.7规定的充气、气体绝缘和气体浸渍套管,而且设备中的气体与套管中的气体相通);?
最高内部运行气体压力(见3.30)(仅适用于3.53.7规定的充气、气体绝缘和气体浸渍套管,而且设备中的气体与套管中的气体相通);?
最高外部运行气体压力(见3.31)(仅适用于3.183.20规定的部分或完全浸入式套管);?
超过标准值时的安装角度(见4.6);?
最小公称爬电距离(见4.7)(仅适用于3.16、3.17和3.19规定的套管的户外部分);?
异常气候条件(极高和极低的温度、湿热、严重污秽、大风);?
地震条件,如果要求强度(见5.4)。
6.1.5设计设计应包括:
60137IEC:
200317?
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,实心的或空心的杆)、材料以及位置;?
特殊的尺寸要求;?
试验抽头或电压抽头,如果要求(见3.37和3.38);?
靠近法兰或其它紧固器的接地套管筒的长度;?
应预先通知的与电器的接地部分有关的关于套管位置的一般数据(见7.1);?
是否要求保护间隙;?
金属部件的特殊防腐要求;?
对中心导管中穿入导体的变压器套管在中心导管内的油面高度,如果油面低于户外部分高度的1/3(见8.5);?
反油样阀的提供。
6.2标志Um等于或大于123kV的每一支套管应带有下列标志。
Um等于或小于100kV的套管,标有的标志已足够。
第10条所述的标志见10.3。
?
制造商名称或商标;?
生产年份和序列号;?
设备的最高电压(Um)(见3.22)或额定相对地电压(见3.23)和额定频率(见3.28);?
额定电流(Ir)(见3.24)。
如果套管不带民导体,应标明最大运行电流;?
雷电冲击(BIL)、操作冲击(SIL)和工频耐受试验电压(AC)(见4.9);?
套管电容(见3.41)和介质损耗因素;60137IEC:
200318?
绝缘气体的类型和最小压力(见3.29),如果适用;?
重量,如果超过100kg;?
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1和图2。
注:
安装现场测量的电容和介质损耗因素可能和铭牌上标明的出厂值不同。
建议在现场进行参考测量。
7试验要求7.1总则所有试验都应按照相应的IEC出版物的特定条款进行。
瓷绝缘套的试验应该按照IEC62155进行。
复合绝缘子的试验按照IEC61462进行。
8.1、8.2、8.3、9.2和9.3条所有高压试验按照IEC60060-1进行。
需方有要求进,供方应提供详细的型式试验报告。
用于型式试验的套管应与供货的套管没有任何不同,供货的套管也不应有任何未经型试验验证的性能改进。
只有当合同中有特殊规定时,才进行重复的型式试验。
当需方提出时,供方应提供关于在运行布置中对接地部件最小间隙的数据。
表7、8和9列出了新套管的耐受试验电压值。
对已运行的套管,其例行耐受试验电压应降低为该表中给出值的85%。
当按照8.1、8.2、8.3、9.2和9.3条进行试验时,空气中出现所允许的闪络时套管不应损坏,但允许在
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