GB7330-87交流電力系統(tǒng)線路阻波器

1、中華人民共和國國家標準交流電力系統(tǒng)線路阻波器 UDC 621.372.54GB 733087Line traps for AC power systems國家標準局1987-03-02批準 1987-10-01實施本標準適用于交流電力系統(tǒng)的線路阻波器(以下簡稱阻波器)。阻波器連接在高壓輸電線載波信號的引入點和相鄰電力系統(tǒng)元件(如母線、變壓器等)之間，阻止載波信號流向通道以外的區(qū)段，以減少載波功率的損耗。1 名詞、術語1.1 主線圈承受高壓輸電線工頻電流的電感線圈1.2 視在電感主線圈的電抗除以角頻率的商(自電容的影響未補償)。1.3 工頻電感主線圈在工頻下的電感LP。1.4 真實電感主線圈在規(guī)

2、定頻率下的自電感LT(自電容的影響已補償)。1.5 額定電感主線圈在100kHz的真實電感LTn。1.6 自電容與真實電感一起使主線圈在自諧振頻率諧振的電容CR。自電容與主線圈的結構有關。1.7 自諧振頻率主線圈的真實電感和自電容諧振的頻率。1.8 主線圈的電阻主線圈在直流時的電阻值。1.9 調(diào)諧裝置與主線圈并聯(lián)，由電容器、電感器和電阻器組合的裝置。根據(jù)阻波器載波頻率的要求，這些元件不一定同時都具備。1.10 保護裝置使阻波器不致因暫態(tài)過電壓而損壞，與主線圈和調(diào)諧裝置并聯(lián)的裝置。1.11 阻塞阻抗阻波器在規(guī)定載波頻率范圍內(nèi)的復阻抗Zb。1.12 阻塞電阻阻塞阻抗的電阻分量Rb。1.13 以阻塞

3、阻抗為基礎的分流損耗由于阻波器的有限阻塞能力引起載波頻率信號的損耗At。其定義為：當接入和不接入阻波器時，在等于輸電線特性阻抗的等效阻抗上測得的信號電壓比。以dB表示。1.14 以阻塞電阻為基礎的分流損耗由于阻塞阻抗中電阻分量的接入而引起的載波頻率信號的損耗AtR。以dB表示。1.15 以阻塞阻抗為基礎的帶寬以阻塞阻抗表示的載波頻帶f1或f2。在此頻帶內(nèi)，阻塞阻抗的模值不低于規(guī)定值，或以阻塞阻抗為基礎的分流損耗不超過規(guī)定值(見圖1)。圖1 線路阻波器帶寬的定義注：f1R=f2R，但f1f2。1.16 以阻塞電阻為基礎的帶寬以阻塞電阻表示的載波頻帶f1R或f2R。在此頻帶內(nèi)，阻塞電阻不低于規(guī)定值

4、，或以阻塞電阻為基礎的分流損耗不超過規(guī)定值(見圖1)。1.17 以阻塞阻抗為基礎的中心頻率以阻塞阻抗為基礎的帶寬上下限頻率的幾何平均值fc。1.18 以阻塞電阻為基礎的中心頻率以阻塞電阻為基礎的帶寬上下限頻率的幾何平均值fcR。帶頻調(diào)諧阻波器的fcR等于fc。1.19 額定連續(xù)電流在工頻下主線圈能連續(xù)承受而不會使溫升超過限值的最大電流的有效值In。1.20 額定短時電流在一定時間內(nèi)，主線圈能承受而不引起熱或機械損壞的短時電流的有效值Ikn。短時電流的第一個半波的非對稱峰值Ikm取有效值的2.55倍。1.21 緊急過負荷電流在一定時間內(nèi)，主線圈能承受而不引起永久性損壞或顯著縮短其使用壽命的電流。

5、2 產(chǎn)品品種、規(guī)格2.1 主要組成部分阻波器由主線圈、調(diào)諧裝置和保護裝置組成。2.2 電路形式阻波器的常用電路圖有單頻調(diào)諧和帶頻調(diào)諧兩種，如圖2(a)和圖2(b)所示。圖2 阻波器的電路圖(a)單頻調(diào)諧；(b)帶頻調(diào)諧LTN主線圈；PD保護裝置；TD調(diào)諧裝置；C1、C2電容器；L1電感器；Rd電阻器2.3 額定值阻波器的額定值如表1所示。表1 阻波器的額定值額定電感，mH0.20.30.51.0 2.0額定連續(xù)電流，A1001250200160040020006302500800315010004000額定短時電流，kA2.531.55.040.010.050.016.063.020.080.

6、025.02.4 額定連續(xù)電流和額定短時電流的配合為了實現(xiàn)兩者的配合，表2列出兩種系列的阻波器。系列1為正常要求的(對應于2.3條的各種電感值)，系列2為高于正常要求的。表2 電 流 的 配 合額定連續(xù)電流A額定短時電流，kA額定連續(xù)電流A額定短時電流，kA系列1系列2系列1系列21002.55.0125031.540.02005.010.0160040.050.040010.016.0200040.050.063016.020.0250040.050.080020.025.0315050.063.0100025.031.5400063.080.03 技術要求3.1 正常工作條件3.1.1 戶

7、外使用。阻波器在日光、雨、霧、霜、雪和冰等的影響下，應能實現(xiàn)所要求的功能。惡劣的大氣條件，如鹽、工業(yè)污穢等，由用戶和制造廠另行商定。表3 極限情況的最高環(huán)境溫度最 高 環(huán) 境 溫 度，平均1h平均24h平均1年4540303.1.2 環(huán)境溫度范圍：-40+45。關于溫度范圍，表3規(guī)定了極限情況的最高環(huán)境溫度。3.1.3 海拔高度：不超過1000m。3.1.4 工業(yè)頻率：50Hz。3.1.5 載波頻率范圍：40500kHz。3.1.6 波形：工頻電壓、電流的波形應接近正弦波。3.2 異常工作條件3.2.1 環(huán)境溫度：當阻波器所在地點的環(huán)境溫度超過表3的規(guī)定時，環(huán)境溫度超過多少，容許的溫升就減低多

8、少。3.2.2 海拔高度：3.2.2.1 如果下列條件滿足一條，則阻波器可用于海拔超過1000m而不超過溫升的限值。a.承受的電流不超過額定連續(xù)電流乘以表4的修正系數(shù)。b.冷卻空氣的溫度不超過表5中24h的平均值。表4 電 流 修 正 系 數(shù)海 拔 高 度，m修 正 系 數(shù)10001.0015000.9930000.96表5 海拔與溫度的關系海 拔 高 度，m冷卻空氣24h最高平均溫度，1000401500373000303.2.2.2 當阻波器在海拔高于1000m的地點使用時，如果主線圈的絕緣是由空氣形成的，則其絕緣強度應用表6的修正系數(shù)進行修正。表6 絕緣強度的修正系數(shù)海 拔 高 度，m修

9、 正 系 數(shù)10001.0015000.9530000.803.3 額定電感主線圈的額定電感應符合表1，與表1相應數(shù)值的偏差不超過±5%。3.4 品質(zhì)因數(shù)主線圈在頻率為100kHz的品質(zhì)因數(shù)不小于30。3.5 自諧振頻率主線圈額定電感在0.5mH及以下的自諧振頻率應大于500kHz。3.6 電流額定值及其配合連續(xù)電流和短時電流的額定值及其配合應符合表2。3.7 調(diào)諧裝置調(diào)諧裝置應能經(jīng)受主線圈在額定連續(xù)電流、額定短時電流或緊急過負荷電流時的溫升或磁場的影響，不致引起阻波器阻塞性能的顯著變化或結構上的損壞。調(diào)諧裝置應能在停電時不取下阻波器的情況下進行更換。3.8 保護裝置保護裝置應用交流

10、非線性電阻型避雷器，其標稱放電電流應不小于5kA。主線圈在額定連續(xù)電流、額定短時電流或緊急過負荷電流的溫升和磁場不致使其保護性能顯著變化，也不致引起結構上的損壞。當額定短時電流在阻波器上產(chǎn)生工頻電壓時，保護裝置不應動作。當保護裝置在暫態(tài)過電壓動作后，相繼而來的由額定短時電流在阻波器上產(chǎn)生的工頻電壓應能滅弧。3.9 阻塞要求阻波器的阻塞阻抗或阻塞電阻值由用戶根據(jù)要求的分流損耗和線路特性阻抗計算后提出。阻波器的分流損耗一般采用1.72.6dB。繼電保護用阻波器的阻塞性能按用戶的要求制造。制造廠應對各種額定電感的單頻和帶頻阻波器按帶寬和阻塞電阻或阻塞阻抗進行分段和分類，以便于制造和選用。3.10 連

11、續(xù)工作的要求當阻波器用于3.1條的正常工作條件，在承受額定連續(xù)電流時，任何部分的溫升不超過表7中相應絕緣溫度等級的溫升限值。用4.2.1款的試驗進行驗證。表7 溫升的限值絕緣的溫度等級，最 高 溫 升，由熱點直接測得電阻法測得的平均值105(A)6560120(E)8075130(B)9080155(F)115100180(H)140125220(C)170150當阻波器用于3.2條的異常工作條件時，其溫升限值和承受的電流應按3.2.1款和3.2.2款的規(guī)定。3.11 承受額定短時電流的能力3.11.1 機械強度阻波器應能承受短時電流的不對稱峰值Ikm產(chǎn)生的機械力而不損壞。用4.2.4款a項的

12、試驗進行驗證。3.11.2 熱性能阻波器應能承受短時電流有效值Ikn的作用而不損壞。用4.2.4款b項的試驗進行驗證。3.12 絕緣水平3.12.1 阻波器兩端間的絕緣阻波器兩端間的絕緣依保護裝置的額定電壓而定。主線圈和調(diào)諧裝置的絕緣應按下列規(guī)定：a.額定工業(yè)頻率下額定短時電流通過主線圈在其兩端間產(chǎn)生的電壓U，按公式(1)計算。 (1)式中 U電壓，V；fpn額定工業(yè)頻率，Hz；Lp主線圈的工頻電感，mH；Ikn額定短時電流，kA。保護裝置的滅弧電壓不能小于1.1U。b.保護裝置的沖擊放電電壓或標稱放電電流的殘壓，兩者中取較大的。3.12.2 系統(tǒng)電壓絕緣阻波器的系統(tǒng)電壓絕緣決定于懸式或支持式

13、絕緣子的爬電距離和對地的空氣距離，應與電站其他高壓設備一致。3.12.3 用于高海拔地區(qū)的阻波器對于運行在海拔高度10003000m之間的阻波器，但在海拔1000m以下進行試驗，其絕緣是由空氣距離形成的，則其工頻試驗電壓應按表6提高。3.13 無線電干擾電壓(RIV)阻波器的電暈產(chǎn)生無線電干擾電壓，因此電暈起始電壓至少要比阻波器所在輸電線的最高運行相電壓高15%。3.14 工頻損耗工頻電流和渦流在主線圈中產(chǎn)生損耗，損耗的大小與主線圈的設計和繞組所用材料有關。損耗的計算應校正到參考溫度75，方法見附錄B.3。損耗值暫不作規(guī)定。如用戶要求確定損耗值，由制造廠和用戶另行商定。3.15 抗拉強度阻波器

14、懸掛系統(tǒng)的抗拉強度，以N為單位，應至少達到阻波器質(zhì)量(以kg為單位)的20倍再加5000N。加重時間1h，應無永久變形。3.16 防鳥柵制造廠應根據(jù)用戶要求給有鳥害地區(qū)的阻波器配備防鳥柵，以防止鳥類進入阻波器。3.17 外觀要求阻波器應完整，零件齊全，螺絲無松動，漆膜牢固，表面無損傷。4 試驗方法4.1 一般條件試驗可在040之間的環(huán)境溫度、室內(nèi)或室外進行。試驗時應記錄環(huán)境溫度。4.2 試驗項目及方法4.2.1 溫升試驗試驗應用額定連續(xù)電流In進行，如因條件限制達不到In，可用不小于0.9In的電流It進行，并按公式(2)計算額定連續(xù)電流時的溫升qn。 (2)式中 qt在電流It時測量的實際溫

15、升。a.用電阻法測量平均溫升：試驗方法見附錄A.1。b.熱點溫升的測量：熱點溫升是按圖3所示裝置許多測量點(最少5個)，溫升為最高溫度讀數(shù)與試驗結束時環(huán)境溫度的差值。圖3 確定主線圈最熱點溫度熱電偶的位置×熱電偶的位置如線圈導線是絕緣的，制造時應將熱電偶埋于線圈導體的表面。如主線圈由裸導體繞成，可用普通的溫度計測量，也可用熱敏紙或其他適當?shù)谋碛?。用熱電偶或水銀溫度計測量溫度，主線圈兩端的電壓和磁場會影響讀數(shù)。4.2.2 無線電干擾電壓的測量用圖4的方法確定在運行條件是否會產(chǎn)生無線電干擾電壓。試驗環(huán)境應清潔、干燥，且背景干擾水平應不超過50V(見3.13條)。圖4 阻波器無線電干擾電壓

16、的測量裝置應按1EC270(1981)局部放電測量推薦標準進行試驗，試驗設備應能測量頻帶在0.51.5MHz以內(nèi)、帶寬為9kHz信號的準峰值，輸入阻抗約為150。4.2.3 沖擊電壓試驗試驗方法見附錄A.2。4.2.4 短時電流試驗本試驗的目的是檢驗阻波器通過額定短時電流Ikn時承受機械力和發(fā)熱的能力。額定短時電流的規(guī)定值見2.3條。試驗時調(diào)諧裝置和保護裝置都應接于主線圈上。a.機械強度試驗：阻波器的機械強度以施加非對稱短時電流檢驗。該電流的第一個半波的峰值不應小于Ikn的2.55倍，持續(xù)時間不少于5個周波。b.熱性能檢驗：阻波器的熱性能以施加電流I、持續(xù)時間t檢驗，應使I2t不小于，其中t值

17、在0.55s之間，tn值為1s。阻波器能否經(jīng)受這一試驗可由測量試驗前后的阻塞能力及外觀檢查確定。如因試驗設備的功率不足，不能進行這項試驗，應按公式(3)計算最高平均溫度1來檢驗其性能。1不應超過表9規(guī)定的相應最高允許溫度2，單位。 (3)式中 0起始溫度，；j短時電流密度，A/mm2；t試驗持續(xù)時間，s；a(2+0)/2的函數(shù)，如表8所示，2是表9中規(guī)定的最高允許平均溫度，。起始溫度0應為環(huán)境溫度與按電阻變化測算得的溫升的和，見表7。表8 因數(shù)a的值的函數(shù)銅鋁1407.4116.51607.8017.41808.2018.32008.5919.12208.9920.02409.3820.926

18、09.7821.8表9 2的值絕緣溫度等級，2的值(銅和鋁)，105(A)180120(E)200130(B)250155(F)250180(H)250220(C)3004.2.5 調(diào)諧裝置的工頻電壓試驗調(diào)諧裝置的工頻試驗電壓等于保護裝置工頻放電電壓上限的1.3倍，時間5s。4.2.6 調(diào)諧裝置的沖擊電壓試驗調(diào)諧裝置的沖擊試驗電壓不低于保護裝置沖擊放電電壓上限的2倍或5kA殘壓的2倍，兩者取較大的，波形1.2/50s，正負極性各加5次。注：4.2.5款和4.2.6款試驗時調(diào)諧裝置不與主線圈連接。4.2.7 主線圈額定電感的測量測量時阻波器應與周圍金屬構架、物體或材料之間至少隔開一個直徑的距離，

19、所有試驗引線應盡可能地短。測線設備的布置如圖5所示。圖5 主線圈實際電感的測量電路It主線圈的真實電感；H；CR主線圈的自電容，F(xiàn)；RX主線圈的等效電阻，；CB可變電容，F(xiàn)；RB可變電阻；G載波頻率信號發(fā)生器調(diào)節(jié)CB和RB，使在頻率f1=70kHz和f2=140kHz的M的讀數(shù)最小，由此可分別得到相應CB的值CB1和CB2。額定電感LtN用公式(4)計算。 (4)同時，使RB=RX。4.2.8 主線圈工頻電感的測量用電壓電流法在工頻時測量。4.2.9 阻塞電阻或阻塞阻抗的測量阻波器的阻塞電阻與阻塞阻抗應在規(guī)定頻帶內(nèi)(阻抗或電阻分量的工作范圍)用圖6所示的電橋法測量。能保證準確度的等效方法也可以

20、使用。當這項試驗不合格時，如判明問題可能在主線圈，應按4.2.7款測量主線圈的額定電感。圖6 阻塞阻抗的測量電路4.2.10 分流損耗測量用圖7的方法測量分流損耗，以阻塞阻抗為基礎的分流損耗用公式(5)計算，單位dB。 (5)圖7 分流損耗的測量電路以阻塞電阻為基礎的分流損耗用公式(6)計算，單位dB。 (6)(5)、(6)式中：Z1等效于線路特性阻抗的電阻；U1開關S1斷開時，端子1、2之間的電壓；U2開關S1合上，開關S2在34位置(測量At時)或在35、36位置(測量AtR時)，端子1、2之間的電壓。測量以阻塞電阻為基礎的分流損耗時，應通過調(diào)整電容C或電感L來補阻波器的電抗分量，因此應改

21、變開關S2的位置。若以這種方法測量分流損耗，則可不測量阻塞電阻或阻塞阻抗，反之亦然。4.2.11 外觀檢查用目測或手感檢查。5 檢驗規(guī)則5.1 阻波器須經(jīng)制造廠技術檢驗部門按出廠檢驗內(nèi)容進行檢驗，并附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證書后才能出廠。5.2 出廠檢驗包括下列兩項內(nèi)容：a.外觀檢查；b.按4.2.5款和4.2.9款進行試驗。出廠檢驗要每臺進行， 不合格的項目允許返修達到檢驗合格后出廠。5.3 型式試驗系全面驗證產(chǎn)品質(zhì)量性能是否符合本標準第3章全部技術要求的試驗。在下列情況下應進行型式試驗：a.在新產(chǎn)品定型時；b.在設計、工藝或材料有重大改變時；c.同類型產(chǎn)品對比時。型式試驗包括4.2條的全部試驗項目

22、。6 標志、包裝、運輸、貯存6.1 阻波器應有銘牌。銘牌字跡應清楚，并應有下列數(shù)據(jù)：6.1.1 主線圈的銘牌：a.制造廠名；b.型號；c.序號；d.額定電感(mH)；e.工頻電感(mH)；f.額定連續(xù)電流(A)；g.額定工業(yè)頻率(Hz)；h.額定短時電流(kA)和持續(xù)時間(s)；i.質(zhì)量(kg)；j.制造年；k.保護裝置型號。6.1.2 調(diào)諧裝置銘牌：a.制造廠名；b.型號；c.序號；d.頻帶(kHz)；e.最小阻塞阻抗()；f.最小阻塞電阻()；g.額定沖擊耐壓水平(kV)；h.所屬的主線圈的額定電感(mH)和序號；i.線路圖。中小型阻波器為了便于觀看，主線圈和調(diào)諧裝置可合用一個銘牌。6.2

23、 阻波器可用木板花箱包裝或鐵框葦席包裝，保證產(chǎn)品在運輸及貯存期間不致?lián)p傷。以產(chǎn)品上的起吊環(huán)或起吊板向上為放置的正方向。包裝箱上應注明到站、收貨單位、發(fā)貨站、制造廠名稱。6.3 隨同產(chǎn)品供應的技術文件：a.產(chǎn)品合格證；b.產(chǎn)品說明書；c.出廠試驗記錄。6.4 產(chǎn)品在運輸及貯存時，必須按正方向放置。附 錄 A阻波器的試驗方法(補 充 件)A.1 用電阻法測量平均溫升因主線圈的電阻依導體材料的溫度系數(shù)隨溫度而變化，額定連續(xù)電流所引起的溫升可以通過測量試驗剛開始前的電阻及計算試驗剛結束時的電阻來確定。由于自試驗完畢到測出主線圈電阻之間需要一段時間，應至少測量4次，每次的時間間隔不超過3min。以時間為

24、橫坐標畫成曲線，將曲線延長可得試驗剛結束時的電阻值，如圖A1所示。圖A1在溫升試驗結束時確定主線圈電阻的方法下表列出銅、鋁和鋁鎂硅合金(aldrey)的溫度系數(shù)和T值。制造廠應說明所用導體材料的或T值。和T的值導 體 材 料鋁0.00444225銅0.00426235鋁鎂硅合金0.00360278主線圈在試驗結束時的溫度2應用下列公式計算：對于鋁 (A1)對于銅 (A2)對鋁鎂硅合金 (A3)式中 2、R2試驗結束時的溫度和電阻；1、R1測量時的溫度和電阻。1、2的單位用。平均溫升是最終溫度2和環(huán)境溫度的差。A.2 沖擊電壓試驗整臺阻波器的沖擊電壓試驗包括陡波沖擊電壓試驗和全波沖擊電壓試驗。A

25、.2.1 陡波沖擊電壓試驗試驗時阻波器的保護裝置應換為同型的，沖擊放電電壓最少高20%的。沖擊電壓的陡度為200kV/s，波形1.2/50s，峰值能使保護裝置在波前放電。試驗電路如圖A2所示。要連接保護裝置，不裝截波放電間隙。將試驗電壓分別加到阻波器的每一端而將另一端接地。電壓和電流波形應有示波記錄。試驗步驟如下：a.加減低的沖擊電壓1次，試驗電壓值約為保護裝置沖擊放電電壓的50%。b.加前面規(guī)定的全沖擊電壓，正負極性各加5次。c.重復a項試驗。A.2.2 全波沖擊電壓試驗試驗時，不連接保護裝置，按運行情況連接調(diào)諧裝置。對阻波器的端子施加波形為1.2/50s的沖擊電壓，其峰值應不低于保護裝置的

26、沖擊放電電壓或標稱放電電流的殘壓兩者中較高的1.5倍。試驗電路如圖A2所示。試驗步驟如下：圖A2 沖擊電壓試驗電路圖注：截斷間隙僅在截波試驗時用。a.加減低的全波沖擊電壓1次，試驗電壓值約為要求值的50%。b.加100%的全波沖擊電壓1次。c.加100%的截波沖擊電壓，正負極性各2次，最大預截斷時間不超過5s，截斷時電壓崩潰時間不超過0.2s。d.加100%的全波沖擊電壓，正負極性各3次。e.重復a項試驗。若在沖擊電壓試驗前后測得阻波器的阻塞能力有顯著變化，及在A.2.1款的a、c項之間或在A.2.2款的a、e項之間的波形有變化，則表明試驗已引起絕緣異常或其他損壞。圖A2中的截斷間隙只在截波沖

27、擊試驗時連接。附 錄 B阻波器的參考資料(參 考 件)B.1 主線圈真實電感與頻率的關系阻波器這種空心線圈，其總電感由兩部分組成：a.由環(huán)繞繞組和穿過繞組的磁通引起的外電感；b.由導體內(nèi)部的磁通引起的內(nèi)電感。由于電流的集膚和鄰近效應，當頻率增加時內(nèi)電感減小。阻波器工頻電感和額定電感的差別可達10%。頻率與真實電感的關系如圖B1所示。圖B1 主線圈實際電感與頻率的關系Lt實際電感；Lp工頻電感；LtN額定電感；fp工業(yè)頻率注：工頻電感和額定電感的差決定于主線圈的設計。工頻電感的公差沒有規(guī)定。B.2 額定電感、阻塞電阻和以阻塞電阻為基礎的帶寬間的關系下列公式對兩種調(diào)諧方式都適用，可進行帶寬f1R及上下限頻率f1R 和