声明

本文是学习GB-T 28541-2012 ±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们

1 范围

本标准规定了设备绝缘水平选择原则，给出了具有代表性的耐受电压值，在制定各设备标准时，应

根据本标准的要求，确定设备的绝缘水平。

本标准适用于±800 kV 直流换流站换流设备和直流场设备的绝缘配合。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB 311.1—1997 高压输变电设备的绝缘配合

GB/T 311.2—2002 绝缘配合 第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则

GB/T 311.3—2007 绝缘配合 第3部分：高压直流换流站绝缘配合程序

GB11032—2010 交流无间隙金属氧化物避雷器

GB/T 13498—2008 高压直流输电术语

GB/T 22389—2008 高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则

IEC 60700-1:2008 高压直流输电系统晶闸管阀 第1部分：电气试验

IEC 60721-2-2 电气工程环境条件分类 第 2 部 分 第 2 节 降水和风

3 术语和定义

GB/T 311.3—2007、GB11032—2010、GB/T 13498—2008 和 GB/T 22389—2008
界定的以及下列 术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了
GB/T 311.3—2007、GB/T 22389—2008

中的某些术语和定义。

3.1

直流系统电压 DC system voltage

最高的对地平均电压或平均运行电压，不包括谐波和换相过冲。

[GB/T 311.3—2007,定义3. 1]

3.2

持续运行电压最大峰值(PCOV) peak value of
continuous operating voltage

在换流站直流侧设备上持续运行电压的最高峰值，包括换相过冲。

[GB/T 311.3—2007,定义3.2]

3.3

持续运行电压幅值(CCOV) crest value of continuous
operating voltage

在换流站直流侧设备上持续运行电压的最高峰值，但不包括换相过冲。

[GB/T 311.3—2007,定义3.3]

3.4

过电压 overvoltage

单相导体对地或相-相导体之间超过交流系统最高运行电压的峰值或直流换流站直流侧的持续运

GB/T 28541—2012

行电压峰值(PCOV) 的电压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4]

3.4.1

暂时过电压(TOV) temporary overvoltage

持续时间相对较长的工频过电压。

注： 在某些工况下该电压的频率可能比工频高或低几倍。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4.1]

3.4.2

缓波前过电压 slow-front overvoltage

瞬态过电压，通常是单极性的，到峰值的时间为20μs\<T\<5000μs,
半峰值时间T₂ \<50 ms。

注
： 在绝缘配合中，缓波前过电压是根据波形来分类，与来源无关。尽管实际系统中产生的波形与标准波形有大的

偏差，但在多数情况下，本部分以此过电压分类和峰值来描述是足够的。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4.2]

3.4.3

快波前过电压 fast-front overvoltage

由于雷电放电或其他原因在系统中特定位置引起的过电压，在绝缘配合中按类似于雷电冲击试验

标准波形来考虑。

瞬态过电压，通常是单极性的。波前时间为0.1μs\<T₁ \<20μs, 半峰值时间T₂
\<300 μs。

注：在绝缘配合中，缓波前和快波前过电压是根据波形分类，与来源无关。尽管实际系统中产生的波形与标准波形

有大的偏差，但在多数情况下，本部分以此过电压类别分类和峰值描述是足够的。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4.3]

3.4.4

极快波前过电压 very fast-front overvoltage

瞬态过电压，通常是单极性的，波前时间为 T\<0.1μs, 总持续时间\<3 ms,
其叠加振荡频率为

30 kHz\<f\<100 MHz。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4.4]

3.4.5

陡波前过电压 steep-front overvoltage

瞬态过电压，属于快波前过电压，达到峰值时间为3 ns\<T₁ \<1.2μs。
用于试验的陡波前冲击电压

定义如 IEC 60700-1:2008的图1。

注 ：波前时间由系统研究决定。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4.5,修改过]

3.4.6

联合过电压(暂时、缓波前、快波前、极快波前) combined
overvoltage

由同时施加于相间(或纵)绝缘的两个端子和地之间的两个电压分量组成的过电压。以峰值较高者

来确定过电压类型。

[GB/T 311.3—2007,定义3.4.6]

3.5

代表性过电压 representative overvoltages

该过电压对绝缘电介质效应等同于系统在运行时由于不同原因产生的某一给定类型的过电压。
注：在本部分中， 一般的代表性过电压都是通过假定或实测的最大值来表征。

[GB/T 311.3—2007,定义3.5]

GB/T 28541—2012

3.5.1

代表性缓波前过电压(RSLO) representative slow-front
overvoltage

设备端子间具有标准的操作冲击波形的电压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.5.1]

3.5.2

代表性快波前过电压(RFAO) representative fast-front
overvoltage

设备端子间具有标准的雷电冲击波形的电压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.5.2]

3.5.3

代表性陡波前过电压(RSTO) representative steep-front
overvoltage

波前时间小于标准雷电冲击而大于极快波前过电压的电压。

注：用于试验的陡波前冲击电压如IEC60700-1中图1所示。波前时间是由系统研究决定。
[GB/T 311.3—2007,定义3.5.3]

3.6

避雷器的持续运行电压 continuous operating voltage
of an arrester

高压直流换流站直流侧避雷器持续运行电压是由直流电压叠加谐波电压组成的。其持续运行电压

分为三个不同的值：

a) 最大峰值持续运行电压 peak continuous operating voltage,PCOV
最大峰值持续运行电压是指包括换相过冲的最高持续运行电压峰值。

b) 峰值持续运行电压 crest value of continuous operating voltage,CCOV
峰值持续运行电压是指不包括换相过冲的最高持续运行电压峰值。

c) 等效持续运行电压 equivalent continuous operating voltage,ECOV
等效持续运行电压是指等同于在实际运行电压下产生相同功耗的电压值。
注1:既可选用工频电压，也可选用直流电压，或者两者的组合。

注2:电压值和功耗可采用计算方法或通过特殊试验回路的试验确定。

[GB/T 22389—2008,定义3.2]

3.7

避雷器配合电流 co-ordination currents of an
arrester

用于系统绝缘配合，确定避雷器最大残压的电流称为配合电流。配合电流分为以下四种：

a) 陡波冲击电流 steep current impulse 按GB11032—2010 中3.16的规定。

b) 雷电冲击电流 lightning current impulse 按GB11032—2010
中3.17的规定。

c) 操作冲击电流 switching current impulse 按GB11032—2010
中3.32的规定。

d) 缓波前操作冲击电流 slow front switching current impulse

视在波前时间为1000μs±100μs,半峰值时间约为波前时间2倍的冲击电流峰值。

[GB/T 22389—2008,定义3.4]

3.8

直接保护的设备 directly protected equipment

与避雷器直接并联的设备，它们之间的距离可以忽略。且任何代表性过电压等于相应的避雷器的

保护水平。

[GB/T 311.3—2007,定义3.11]

GB/T 28541—2012

3.9

避雷器保护水平 protective levels of an
arrester

对于每一种类别的电压，相应于配合电流下的避雷器两端的残压。

下述3.12.1到3.12.3定义适用高压直流换流站设备。

[GB/T 311.3—2007,定义3.12]

3.9.1

操作冲击保护水平(SIPL) switching impulse protective
level

当避雷器通过操作冲击配合电流时，出现在避雷器上的残压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.12.1]

3.9.2

雷电冲击保护水平(LIPL) lighting impulse protective
level

当避雷器通过雷电冲击配合电流时，出现在避雷器上的残压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.12.2]

3.9.3

陡波前冲击保护水平(STIPL) steep-front impulse
protective level

当避雷器通过陡波前冲击配合电流时，出现在避雷器上的残压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.12.3]

3.10

配合耐受电压 co-ordination withstand voltage

在实际运行条件下，绝缘结构满足性能指标的每类电压的耐受电压值。

[GB/T 311.3—2007,定义3.13]

3.11

要求耐受电压 required withstand voltage

在标准耐受试验中确保绝缘耐受满足实际系统运行的配合耐受电压的试验电压值。

[GB/T 311.3—2007,定义3.14]

3.12

额定耐受电压 specified withstand voltage

经过适当选择的高于或等于要求耐受电压的试验电压。

注1:对于交流设备，额定耐受电压标准值见GB311.1—
1997。对于高压直流设备，额定耐受电压没有标准值，而

是取舍到方便的可行值。

注2:设备耐受试验的标准波形及试验程序在GB/T 16927.1—1997 和GB
311.1—1997 中规定，但对一些直流设

备(如晶闸管阀),为了能够更为真实地反映实际运行情况，其标准冲击波形可以修正。

[GB/T 311.3—2007,定义3.15]

3.12.1

额定操作冲击耐受电压(SSIWV) specified switching
impulse withstand voltage

标准操作冲击波形的绝缘耐受电压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.15.1]

3.12.2

额定雷电冲击耐受电压(SLIWV) specified lighting impulse
withstand voltage

标准雷电冲击波形的绝缘耐受电压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.15.2]

GB/T 28541—2012

3.12.3

额定陡波前冲击耐受电压(SSFIWV) specified steep-front
impulse withstand voltage

IEC 60700-1:1998 中规定波形的绝缘耐受电压。

[GB/T 311.3—2007,定义3.15.3]

3.13

旁路开关 bypass switch

跨接在一个或多个换流桥直流端子间的机械电力开关装置，在换流桥退出运行过程中把换流桥短
路；在换流桥投入运行过程中把电流转移到换流阀中。

3.14

旁路隔离开关 bypass disconnector

与旁路开关并联的隔离开关。

3.15

高(压)端12脉动换流器 HV 12-p converter bridge

由两个6脉波换流桥串联组成的12脉波换流器，且一端与高压直流极母线相连，另一端与低(压)

端12脉波换流器相连。

3.16

低(压)端12脉动换流器 LV 12-p converter bridge

由两个6脉波换流桥串联组成的12脉波换流器，且一端与直流中性母线相连，另一端与高(压)端
12 脉波换流器相连。

4 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

LIPL: 雷电冲击保护水平

SIPL:操作冲击保护水平

STIPL: 陡波前冲击保护水平

SLIWL: 额定雷电冲击耐受水平

SSIWL: 额定操作冲击耐受水平

SSFIWV: 额定陡波前冲击耐受水平

5 使用条件

5.1 正常环境条件

涉及到绝缘配合的正常环境条件如下：

a) 周围空气温度不超过40℃且24 h
内测到的平均值不超过35℃。最低周围空气温度，对于 "- 10℃户外"级为一
10℃;对于"-25℃户外"级为一25℃以及对于"-40℃"级为-40℃。

b) 海拔不超过海平面以上1000 m。

c) 周围空气没有显著地被灰尘、烟雾、腐蚀性气体、蒸汽或盐雾污染。

d)
通常会出现凝露和沉积。考虑了以露水、凝露、雾、雨、雪、冰或积霜形式出现的沉积物。
注：沉积物的绝缘特性见GB/T 16927.1,其他特性见IEC 60721-2-2。

5.2 标准参考大气条件

标准参考大气条件为：

a) 温度：to=20℃;

style="width:1.53998in" />class="anchor">GB/T 28541—2012

b) 压力：p=101.3 kPa;

c) 绝对湿度：h₀=11g/m³。

本标准规定的额定耐受电压均为相应于标准参考大气条件下的数据。

5.3 温度校正

对周围环境空气温度高于40℃处的设备，其外绝缘在干燥状态下的试验电压应取本标准的规定耐

受电压值乘以温度校正因数 K, 见式(1):

K.=1+0.0033(T-40) …… ………………… (1)

式中：

T—— 环境空气温度，单位为摄氏度(℃)。

5.4 海拔校正

根据GB311.1—1997 附录 B 的规定，海拔校正因数 K。可根据式(2)进行计算：

K,=e"(H- 1000)/8150 (2)

式中：

H—— 设备安装地点的海拔高度，单位为米(m)。

m 的取值如下：

a) m=1.0, 对直流耐受电压；

b) m=1.0, 对雷电冲击耐受电压；

c) m=1.0, 对空气间隙和清洁的绝缘子的短时工频耐受电压；

d) m 按图1,对操作冲击耐受电压。

注：指数m 取决于包括在设计阶段未知的最小放电路径在内的各种参数。

style="width:6.98009in;height:5.0534in" />

Uw/kY

说明：

a——相对地绝缘；

b— 纵绝缘；

c——相间绝缘；

d—— 棒-板间隙(标准间隙)。

对于由两个分量组成的电压，电压值是各分量的和。

图 1 指数m 与配合操作冲击耐受电压Ucw 的关系

GB/T 28541—2012

对污秽绝缘子，指数m
是探讨性的。对污秽绝缘子的长持续时间试验和短时工频耐受电压(如果

要求),对于标准绝缘子m 可低至0.5,而对于防雾型m 可高至0.8。

6 ±800 kV 直流换流站设备的绝缘配合的基本原则

6.1 设备的绝缘配合

根据设备可能承受的过电压，并考虑设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素，从安全运行考虑

和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘水平。

6.2 设备上的作用电压

设备在运行中可能受到的作用电压，按照作用电压的幅值、波形及持续时间，可分为：

a) 持续运行电压(其值不超过设备最高电压U,,
持续时间等于设备设计运行寿命);

b) 暂时过电压(包括直流电压升高、谐振过电压);

c) 缓波前(操作)过电压；

d) 快波前(雷电)过电压；

e) 陡波前过电压；

f) 联合过电压。

6.3 设备最高电压Um 的范围

范围 I:1kV\<Um≤100 kV;

范围Ⅱ:100 kV\<Um≤820 kV。

6.4 设备的绝缘性能考核

6.4.1 耐受电压试验的类型

设备绝缘性能的考核包括以下几类绝缘试验：

a) 直流耐压试验；

b) 交流工频耐压试验；

c) 操作冲击试验；

d) 雷电冲击试验；

e) 陡波前冲击试验；

f) 联合电压试验；

g) 极性反转试验。

6.4.2 耐受电压试验类型的选择

6.4.2.1 范围 I 的设备

范围I 的设备在持续直流电压、暂时过电压和操作过电压下的相对地绝缘性能，
一般用直流耐压试

验考核。

6.4.2.2 范围Ⅱ的设备

范围Ⅱ的设备在持续直流电压、暂时过电压和操作过电压下的绝缘性能用不同类型的试验考核。

在持续直流电压及暂时过电压下，设备对老化和污秽的适应性宜用直流耐压试验考核。具体的持续时

GB/T 28541—2012

间在相关设备标准中规定。

在操作过电压下设备的绝缘性能用操作冲击试验考核。

在雷电过电压下设备的绝缘性能用雷电冲击试验考核。

注 1 :
开关设备的纵绝缘，按不同的电压范围，选用不同的绝缘试验类型：

a) 范围I 的开关设备的纵绝缘性能用直流耐压试验和雷电冲击电压试验考核。

b)
范围Ⅱ的开关设备的纵绝缘性能用雷电、操作冲击电压和直流耐压试验考核。

设备在陡波前过电压下的绝缘性能用陡波前冲击电压试验检验。

注 2 : 换流阀单阀需完成陡波前冲击电压试验。

直流转换开关采用操作冲击电压和转换电压的联合电压试验，以及雷电冲击电压和转换电压的联

合电压试验检验。

7 ±800kV 直流换流站过电压及避雷器保护方式

7.1 ±800 kV 高压直流换流站过电压类型

7.1.1 概述

高压直流输电设备在运行期间，有可能承受由于系统遭受雷击、操作、故障或其他原因而产生的各

种波形的过电压，根据波头形状进行分类。

7.1.2 交流缓波前和暂时过电压

交流系统以最高电压运行时，发生在交流侧的缓波前过电压和暂时过电压。该类型过电压确定了

高压直流换流站交流侧的过电压保护水平和绝缘水平，同时也影响到阀的绝缘配合。

交流母线避雷器承受的应力与交流网络中的暂态现象有关。引起这种暂态现象以及相应应力的主
要因素是交流滤波器的投切和换流变再次励磁时的饱和特性。清除靠近换流站侧的单相或三相接地故
障将在换流母线上引起严重的操作过电压。换流站附近发生接地故障时，滤波器组可能会完全放电，此
时故障清除将引起暂态过电压。对交流侧缓波前过电压和暂时过电压的详细说明参见
GB/T 311.3—

2007的6.4.1。

相对于±500 kV 直流系统而言，±800 kV
直流输送功率较大，其所需的无功补偿容量也相应显著
增加，因此其直流甩负荷和接地故障清除等工况产生的暂时过电压的幅值更高，持续时间更长，并可能

叠加谐波引起谐振过电压。

7.1.3 直流暂态过电压

7.1.3.1 直流系统运行方式

士800 kV
直流输电系统直流暂态过电压研究通常考虑下列运行方式(功率正送及功率反送下):

a) 双极全压运行方式；

b) 双极半压运行方式；

c) 双极-极全压-极半压运行方式；

d) 单极全压金属回线方式；

e) 单极全压大地回路方式；

f) 单极半压金属回线方式；

g) 单极半压大地回路方式。

7.1.3.2 **直流缓波前(操作
形成±800 kV 直流换流站缓波前(操作)过电压的故障工况包括：

GB/T 28541—2012

a) 直流侧接地、短路和开路。例如高(压)端 Y/Y
换流变阀侧绕组对地闪络；双极对称或不对称 运行时，
一极接地故障，在健全极产生感应过电压；地极线、金属回线开路故障等。

b)
直流控制和保护系统失灵。例如全电压启动、阀连续丢失脉冲故障、逆变站闭锁而旁通对未解
锁、阀误导通、换流站失去交流电源等。

c)
交流侧故障在直流侧产生的过电压。例如交流线路单相或三相接地和清除故障通过换流变压
器传递至阀上，并且通过阀的串联联接，在阀侧产生对地附加过电压。

d)
直流侧开关操作过电压。例如高、低(压)端12脉波换流器旁路开关合闸和分闸；投切直流滤
波器；单极金属回线与单极大地回线运行方式转换时直流转换开关操作等。

7.1.3.3 快波前(雷电
7.1.3.3.1 概述**

高压直流换流站的不同区域应使用不同的方法评估快波前和陡波前过电压。

7.1.3.3.2 从交流线路到换流变压器网侧端的交流开关场区域

交流开关场的出线较多，并接有大量的交流滤波器、电容器和电力载波滤波器(PLC
滤波器)等设

备，对侵入的过电压有衰减作用。

7.1.3.3.3 从直流线路到平波电抗器线路端的直流场区域

直流开关场接有直流滤波器、PLC
滤波器和平波电抗器等阻尼雷电波的设备及直流线路、金属回

线、接地极线、极线和中性母线等多组避雷器，雷电过电压一般不严重。

7.1.3.3.4 从换流变压器阀侧到平波电抗器的阀侧端的换流器区域

阀厅交流侧有换流变压器和换流变压器侧 PLC
滤波器的屏蔽，直流侧有极线及中性母线平波电抗
器对雷电波的屏蔽，通过它们线圈之间和匝间电容传递到阀厅的雷电侵入波幅值很低，波形类似于缓波

前过电压。因此将其作为换流器缓波前过电压进行绝缘配合。

7.1.4 交流滤波器过电压

交流滤波器设备绝缘水平可通过高压端对地故障研究决定，当故障地点发生在近地点时，高压端设
备承受的过电压波形类似于快波前过电压。因为高压端电容和电感的阻尼作用，低压端设备基本不承

受快波前过电压。

7.1.5 直流滤波器过电压

直流滤波器设备绝缘水平可通过高压端对地故障研究决定，当故障地点发生在近地点时，高压端设
备承受的过电压波形类似于快波前过电压。因为高压端电容和电感的阻尼作用，低压端设备基本不承

受快波前过电压。

7.2 ±800kV 直流换流站设备的避雷器保护方式

7.2.1 概述

换流站设备可以采用避雷器直接保护或几种避雷器串联的方式保护，重要设备尽可能地由靠近的
避雷器直接保护。最终采用的设备保护方式将在完成过电压和绝缘配合研究，获得系统最佳避雷器布

置方式后确定。

±800 kV高压直流换流站可能采用的避雷器及其布置见图2。

GB/T 28541—2012

style="width:10.15996in;height:5.3867in" />直流线路 避雷器

图 2 ±800 kV 高压直流换流站避雷器位置

换流站设备典型的避雷器保护方式如下所述。

7.2.2 换流阀、6脉波换流桥和12脉波换流器

换流阀端子间由阀避雷器 V
直接保护，阀避雷器与晶闸管的正向保护触发配合构成阀的过电压保

护(参见GB/T 311.3—2007 的9.4.4),用于保护阀免受过电压的损坏。

±800kV
直流换流器由两个6脉波换流桥串联组成一组12脉波换流器，高压端两个6脉波换流
桥间的连接母线由高端12脉波换流器中点母线避雷器 M2
直接保护，或者采用阀避雷器 V3 串联直流 母线中点避雷器CB1
的方式保护。低压端两个6脉波换流桥连接母线由低端12脉波换流器中点母线

避雷器 M1 直接保护。

±800
kV直流系统中当双12脉波换流器中的一组独立运行时，高(压)端12脉波换流器避雷器
C2 保护高端400 kV12
脉波换流器，低(压)端12脉波换流器可以由低端12脉波换流器避雷器 C1 直

接保护，也可以采用直流母线中点避雷器 CB1 串联中性母线避雷器E 保护。

7.2.3 换流变压器

换流变压器网侧套管由交流母线避雷器 A 保护。

高(压)端 Y/Y 换流变压器阀侧套管及套管CT
根据避雷器布置方式有两种保护方法，其一为采用 高(压)端 Y/Y
换流变阀侧避雷器 A2
直接保护，另一种方式为高(压)端12脉波换流器中点母线避雷

器 M2 串联阀避雷器 V3
保护。采用前者更有利于阀厅内设备的布置，但后者采用的方式更直观可靠。

高(压)端Y/△ 换流变压器阀套管及套管 CT 由阀避雷器 V3
串联直流母线中点避雷器CB1 保护。

低(压)端 Y/Y 换流变压器阀侧套管及套管 CT 由阀避雷器 V3
串联低端12脉波换流器中点母线

避雷器 M1 保护。

低(压)端 Y/△ 换流变压器阀套管及套管CT 由阀避雷器V3
串联直流中性母线避雷器E1H 保护。

7.2.4 平波电抗器

±800kV
直流输电系统采用了干式平波电抗器，布置于极线的平波电抗器可以采用在平波电抗器

两端跨接平波电抗器避雷器SR
的方式进行保护，在某些工程中，因为换流器直流母线避雷器 CB2 和直

GB/T 28541—2012

流母线避雷器 DB
已为该电抗器提供了充分的保护，可不安装该避雷器，此时极线平波电抗器线路侧端
子由直流母线避雷器 DB 保护，阀侧端子由换流器直流母线避雷器CB2
或直流母线中点避雷器 CB1 串

联高端12脉波换流器避雷器 C2
保护；中性母线平波电抗器由中性母线避雷器保护。

7.2.5 极线设备

位于极线的设备包括极线穿墙套管、极线隔离开关、极线电压测量装置、极线电流测量装置、
一端接 于极线的旁路开关、
一端接于极线的旁路隔离开关等。由于避雷器保护的距离效应，极线上的设备由不
止一只的避雷器保护。包括直流母线避雷器 CB2、DB 及直流线路避雷器 DL
(安装于直流线路入

口处)。

极线穿墙套管和位于平波电抗器阀侧的极线电压测量装置和极线电流测量装置，当双12脉波换流
器均投入运行时，可以由换流器直流母线避雷器CB2
保护，也可以采用直流母线中点避雷器 CB1 串 联 高端12脉波换流器避雷器C2
保护。当高端12脉波换流器独立运行时，可以由中性母线避雷器 E 串

联高端12脉波换流器避雷器C2 保护。

位于平波电抗器线路侧的极线电压测量装置、极线电流测量装置、极线隔离开关、
一端接于极线的

旁路开关、 一端接于极线的旁路隔离开关均由直流母线避雷器 DB、DL 保护。

7.2.6 高、低端12脉波换流器之间的母线设备

位于高、低端12脉波换流器之间的电压测量装置、电流测量装置、隔离开关和接地开关、穿墙套管

等设备由直流母线中点避雷器 CB1 保护。

7.2.7 中性母线设备

中性母线设备分别由靠近各设备的中性母线避雷器 E 保护。

7.2.8 交流滤波器

由交流滤波器避雷器F 保护滤波器内各元件。

7.2.9 直流滤波器

由直流滤波器避雷器 F 保护滤波器内各元件。

8 ±800 kV 直流换流站设备的绝缘配合方法

8.1 概述

±800kV
直流换流站设备的绝缘配合方法采用确定性法(惯用法),原则是在惯用过电压(即可接
受的接近于设备安装点的预期最大过电压)与耐受电压之间，按设备制造和电力系统的运行经验选取适

宜的配合系数。

8.2 确定要求耐受电压(Uw)

在GB311.1—1997 中推荐使用绝缘配合因数 K。 乘以代表性过电压Up
获得相应的配合耐受电

压，即Uw=Ka×Um ( 见 GB 311.1—1997 的4 .
3)。对于在直流侧设备的实际计算方法中(见

GB/T 311.2—2002 的3.3)用绝缘配合确定性因数 Ka ( 见 GB/T 311.2—2002
的3.3.2.1)代替K。。

因数K 考虑了以下因素：

GB/T 28541—2012

a) 计算过电压数据及模型的局限性和避雷器的非线性特性对配合电流的影响；

b) 过电压波形和持续时间与标准试验波形之间的误差。

参考GB311.1—1997 的图1,要求的耐受电压U 是通过配合耐受电压Uw、
外绝缘大气校正因数

K。和取决于内部及外部绝缘类型的安全因数K, 确定的。安全系数K,
考虑了下列因素：

a) 绝缘寿命；

b) 避雷器特性的变化；

c) 产品质量的分散性。

绝缘配合确定法可用于换流站，根据经验对于海拔低于1000 m
的高压直流换流站，由避雷器保护
水平乘以一个因数获得设备的要求耐受电压。这个因数考虑了上述的所有因数。如果用户或者相关设
备标准没有给出具体规定，表1提供了用作设计目的的相应因数值。表1中的值适用于设备由紧靠的
避雷器直接保护。反之，则应考虑距离影响，并在结果中说明增加的比率(参见
GB 311.1—1997 和

GB/T 311.2—2002 给出的配合因数和配合耐受电压)。

表 1 要求冲击耐受电压与冲击保护水平的比值

8.3 确定额定耐受电压

额定耐受电压等于或高于要求耐受电压。对于交流设备，额定耐受电压在
GB311.1 中有相应的

标准值。对于高压直流设备，没有标准耐受值，额定耐受电压可取舍到方便的可行值。

9 ±800 kV 直流换流站设备绝缘水平

9.1 设备最高电压

直流换流站设备的最高电压从下列值中选取(kV):816,408,125,100,50。

9.2 直流换流站设备绝缘水平

选取设备的绝缘水平时，应考虑操作冲击和雷电冲击作用电压，和每一设备最高电压相对应，给出

GB/T 28541—2012

设备绝缘水平的两个耐受电压，即：

a) 额定雷电冲击耐受电压；

b) 额定操作冲击耐受电压。

注：对于换流阀设备还应给出陡波冲击耐受电压。

由于换流站主接线型式不同、换流站避雷器布置方式不同、所采用的避雷器型式不同以及避雷器保
护原理不同等原因，表2～表7中在同样的设备额定直流电压下，同一设备有可能出现不同的绝缘水平

要求。表2～表7中的绝缘水平为典型数值。

只有表2～表7中同一横行中的一组绝缘水平才能构成一组标准绝缘水平。

附录 A 给出了一个士800 kV 高压直流换流站的绝缘配合计算例子。

表 2 换流阀的绝缘水平

表 3 换流变压器的绝缘水平

GB/T 28541—2012

表 4 直流滤波器的标准绝缘水平

style="width:4.57337in;height:6.25988in" />

图 3 三调谐直流滤波器结构

表 5 直流极线设备的绝缘水平

GB/T 28541—2012

表 6 双12脉波换流器中间母线设备的绝缘水平

表 7 直流中性母线设备的绝缘水平

GB/T 28541—2012

附 录 A

(资料性附录)

±800 kV 直流换流站绝缘配合例子

A.1 概 述

本附录给出了士800 kV
高压直流换流站的绝缘配合和计算方法。这个例子是一个非常简略的知

识性的指导。主要讲述了基于上文中的程序，选定避雷器的额定值和规定的绝缘水平的步骤。

本附录中给出的结果是基于第8章中描述的程序和方法。因为对于直流没有标准耐受水平，为使

实际使用方便，把 SSIWV、SLIWV 和 SSFIWV 的计算值向上取为整数。

A.2 避雷器保护方案

图 A.1 示例了±800 kV
高压直流换流站的避雷器保护方案，所有避雷器采用无间隙氧化锌避

雷器。

style="width:10.76664in;height:6.55314in" />接地极线

图 A.1 ±800 kV 高压直流换流站避雷器保护方案

A.3 避雷器保护水平和绝缘水平的确定

A.3.1 总 则

下面的主要数据用于士800 kV 高压直流换流站绝缘配合设计。

交流侧：500 kV 交流系统网

style="width:2.18001in" />style="width:2.18001in" />

直流侧：

直流电压

直流电流

干式平波电抗器

触发角

换流变压器：

额定值(单相双绕组)

短路阻抗

二次电压(阀侧)

分接头档位数

分接头档位大小

交流母线避雷器(A):

kV

A

mH

(°)

MVA

p.u.

kV

800

3125

75

15/18

250.21

0.18

169.85

+18/-6

±1.25%

GB/T 28541—2012

(整流侧)

(4台，极母线和中性母线各两台)

(整流侧/逆变侧)

交流母线避雷器参数见表 A.1。

表 A.1 交流母线避雷器参数

RLIWV = 1.25×907 kV=1134 kV- SLIWV=1550

避雷器类型(V1)、(V2) 和(V3):

CCOV kV 245

避雷器能量 MJ 10 避雷器V1

MJ 5 避雷器 V2

MJ 2.6 避雷器 V3

阀避雷器的作用由以下工况确定。

A.3.2 从交流侧传递的缓波前过电压

当单阀导通时从交流侧传递的缓波前过电压出现在两相之间，将对避雷器 V3
产生最大的作用。

缓波前过电压的幅值取决于换流变阀侧交流母线避雷器A 的最大保护水平。

阀避雷器(V3) 的结果：

阀避雷器(V3) 的操作冲击保护水平(SIPL) 为 ：

SIPL=395 kV 配合电流1 kA

RSIWV= 1. 15×395 kV =454 kV

style="width:0.28666in;height:0.21318in" />SSIWV=454 kV

雷电冲击保护水平(LIPL) 为：

LIPL=395kV 配合电流0.6 kA

style="width:2.22658in" />style="width:2.21336in" />style="width:2.21997in" />style="width:0.2467in;height:0.19316in" />style="width:2.5134in" />style="width:2.49326in" />style="width:2.50679in" />style="width:0.26007in;height:0.19338in" />style="width:0.26007in;height:0.19338in" />GB/T 28541—2012

RLIWV=1.2×395

kV=474

kV

style="width:0.29343in;height:0.2068in" />SLIWV=474 kV

A.3.3 低压端400 kV
换流器单元单独运行时换流变压器阀侧套管对地故障

该故障对阀避雷器 V2
的作用取决于故障的起始时刻。为了确定最大作用，故障接入的时刻应从0

到360电角度变化。

阀避雷器(V2) 的结果：

阀避雷器(V2) 的操作冲击保护水平(SIPL) 为：

SIPL=395 kV 配合电流2kA

RSIWV=1. 15×395 kV=454 kV
style="width:0.28005in;height:0.20658in" />SSIWV=454 kV

雷电冲击保护水平(LIPL) 为：

| LIPL=395 kV 配合电流1.2kA | |
|---------------------------|-----------------------|
| RLIWV=1.2×395 kV =474 kV | → SLIWV=474 kV |

A.3.4 换流变压器阀侧高压套管和阀之间的对地故障

该故障工况使保护最高位的三脉波换流组的阀避雷器V1
承受最大应力。阀避雷器 V1 的最大应

力取决于故障的起始时刻。为了确定最大作用，故障接入的时刻应从0到360电角度变化。

阀避雷器(V1) 的结果：

阀避雷器(V1) 的操作冲击保护水平(SIPL) 为：

SIPL=395 kV 配合电流4kA

RSIWV=1. 15×395 kV=454 kV
style="width:0.28005in;height:0.19998in" />SSIWV=454 kV

雷电冲击保护水平(LIPL) 为：

LIPL=395 kV 配合电流2.4 kA

RLIWV=1.2×395 kV=474 kV

SLIWV=474 kV

直流母线避雷器(DB):

下面给出的值适用于两个换流站

CCOV 816 kV

能量 9MJ

对于直流母线避雷器(DB) 设计，选择下列配合电流及其对应的值：

SIPL=1328 kV 配合电流1 kA

LIPL=1579 kV 配合电流10 kA

RSIWV=1. 15×1328 kV =1527

RLIWV=1.2 ×1579 kV=1894

kV

kV

style="width:0.27329in;height:0.19998in" />SSIWV=1600 kV

style="width:0.27329in;height:0.19998in" />SLIWV=1950 kV

直流线路避雷器(DL):

下面给出的值适用于两个换流站

CCOV 816 kV

能量 9 MJ

对于直流母线避雷器(DL) 设计，选择下列配合电流及其对应的值：

SIPL=1328 kV 配合电流2kA

LIPL=1579 kV 配合电流20kA

RSIWV=1. 15×1328kV=1527 kV SSIWV=1600 kV

RLIWV=1.20×1579kV=1894 kV SLIWV=1950 kV

高压端12脉波换流器避雷器(C2):

style="width:2.50663in" />style="width:2.52001in" />style="width:2.5134in" />style="width:0.28666in;height:0.2134in" />style="width:0.28666in;height:0.19998in" />style="width:0.28666in;height:0.19998in" />

下面给出的值适用于两个换流站

RSIWV=1. 15×706 kV =812 kV

RLIWV=1.2×791 kV =949 kV

换流器直流母线避雷器(C1):

下面给出的值适用于两个换流站

RLIWV=1.2×791 kV = 949 kV

换流器中点母线避雷器(M):

下面给出的值适用于两个换流站

CCOV 245 kV

能量 2.8 MJ

SIPL=435 kV 配合电流1kA

LIPL=447 kV 配 合 电 流 1kA

RSIWV=1. 15×435 kV =500 kV

RLIWV=1.2×447 kV= 536 kV

中性母线避雷器(E):

下面给出的值适用于两个换流站：

CCOV >160 kV

能量 3.6 MJ

SIPL=263 kV 配合电流1kA

LIPL=320 kV 配合电流20kA

换流变压器阀侧避雷器 A2:

下面给出的值适用于两个换流站：

CCOV 885 kV

能量 9MJ

SIPL=1344 kV 配合电流1kA

LIPL=1344 kV 配合电流0.6kA

RSIWV = 1. 15×1344 kV=1546 kV

RLIWV =1.20×1344 kV=1613 kV

平波电抗器避雷器(SR):

下面给出的值适用于两个换流站：

GB/T 28541—2012

style="width:0.28666in;height:0.19338in" /> SSIWV=950 kV

style="width:0.28666in;height:0.2134in" />SLIWV=1175 kV

style="width:0.26007in;height:0.19998in" /> SSIWV=325 kV

style="width:2.45138in" />

style="width:0.26007in;height:0.20658in" /> SLIWV=420 kV

CCOV

>40

kVa.c.

style="width:0.27329in;height:0.19316in" />style="width:0.28005in;height:0.19998in" />style="width:0.28005in;height:0.2134in" />style="width:0.27329in;height:0.18678in" />GB/T 28541—2012

能量 2.0MJ

SIPL=641 kV 配合电流3 kA

LIPL=719 kV 配合电流10 kA

单个电抗器(75mH) 冲击耐受电压

RSIWV =1. 15×641 kV=737 kV

RLIWV = 1.20×719 kV =863 kV

A.4 换流变压器(阀侧)耐受电压的确定

A.4.1 相对相

由于换流变的阀侧绕组没有被一个避雷器直接保护，就需要考虑下面两种工况：

a) 当阀导通时，换流变阀侧的相对相绝缘由一个阀避雷器(V) 保护；

b)
当阀闭锁时，两个阀避雷器串联在相对相之间，在这种情况下，传输的缓波前过电压决定了避
雷器最大缓波前过电压。

SIPL=473 kV (传递缓波前过电压)

RSIWV =1. 15×473 kV =543kV SSIWV=650 kV

style="width:0.27329in;height:0.21318in" />SLIWV=750 kV

A.4.2 高压端12脉波换流变压器星形绕组相对地

由 A2 避雷器直接保护，其保护水平如下：

SIPL=1344 kV 配合电流1 kA

LIPL=1344 kV 配合电流0.6 kA

RSIWV =1. 15×1344 kV=1546 kV
style="width:0.27329in;height:0.19998in" /> SSIWV=1600 kV

RLIWV =1.20×1344 kV=1613 kV
style="width:0.26007in;height:0.18656in" /> SLIWV=1800 kV

A.4.3 高压端12脉波换流变压器三角形绕组

由避雷器C1 和避雷器 V3 串联保护，其保护水平如下：

SIPL=706+395=1101 kV。

RSIWV =1. 15×1101 kV=1266 kV

A.4.4 低压端12脉波换流变压器星形绕组

由避雷器M 和避雷器 V3 串联保护，其保护水平如下：

SIPL=435+395=830 kV。

RSIWV =1. 15×830 kV =955 kV

A.4.5 低压端12脉波换流变压器三角形绕组

由避雷器 E 和避雷器V3 串联保护，其保护水平如下：

SIPL=263+395=658 kV。

RSIWV

=1. 15×658

kV=757

kV

GB/T 28541—2012

A.4.6 计算结果表

见表 A.2～ 表 A.4。

表 A.2 换流站避雷器保护水平和配合电流

表 A.3 换流站各点端对地绝缘水平

表 A.4 换流站各点端对端绝缘水平

延伸阅读

更多内容 可以 GB-T 28541-2012 ±800kV高压直流换流站设备的绝缘配合. 进一步学习

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