DLT1351-2014标准规范下载简介

DLT1351-2014 电力系统暂态过电压在线测量及记录系统技术导则

类。A类分量考虑随机因素的影响，根据多次重复测量的结果用统计方法进行估算。B类分量根据环境 条件和仪器设备性能等已知的影响因素，用不同于统计的其他方法进行估算。 电压互感器在暂态条件下的一次和二次电压规定如下：

式中： K、一互感器额定变比。 电子式电压互感器、电磁式电压互感器和电容式电压互感器在对最后测量的数据进行误差估算时均 可采用以下两种方法相结合的方法实施： a） 通过现场采样的大量数据进行数据拟合。因测量得到的数据都是在真值附近，具有一定的分散 性，可根据以往测量得到的大量数据得出暂态过电压数据分布特性的曲线，然后进行误差估算。 b） 计算机模拟仿真。通过对现场互感器建立模型，然后对不同的暂态过电压波形的响应特性仿真， 得出该互感器对暂态过电压波的响应特性，包括对过电压幅值和时间的影响，最后根据相应的 误差数据对现场数据进行误差修正。

10过电压测量系统其他注意事项

10.1隔离变压器一次侧和二次侧应采用不共地连接，以保证二次设备的绝缘安全性。 10.2仪器输入阻抗宜为大于100k2的高阻接入。 10.3对于35kV非直接接地的V形连接方式，仪器应设定特殊连接方式。

DB31T 1233-2020 植物铭牌设置规范.pdfA.1变电站的雷电过电压建模与仿真

磁式电压互感器暂态冲击电压响应特性仿真分

因变电站采用了进线段保护，在进线段内绕击或反击而产生入侵雷电流的机会非常小。在进线段以 外落雷时，则由于进线段导线本身阻抗的作用使流经避雷器的雷电流受到限制，同时，由于在进线段内 导线上冲击电晕的影响将使入侵波陡度和幅值下降， 图A.1中细线为导线A相雷击处电压，粗线为距雷击处2km变电站母线（A相）上电压互感器处 电压。 仿真结果表明，进线段以外落雷时（2km以外），由于进线段导线本身阻抗的作用使流经避雷器的 雷电流受到限制，同时，在进线段内导线上冲击电晕的影响将使入侵波陡度和幅值下降。

A.2电压互感器的波过程

电压互感器是一种特殊的变压器。互感器绕组在冲击电压作用下产生绕组间的电容耦合、 和绕组内部的自由振荡

A.2.2绕组之间的电容耦合电压

将互感器等效为一电容耦合电路，如图A.2所示，其中C、C,分别为一次、二次绕组单位 地电容，K、K，为一次、二次绕组单位长度的纵向电容，C12为一次、二次绕组之间的电容。 参数沿绕组均匀分布，当电压作用于一次绕组首端时，若二次绕组首端开路（首端电流等于0） 二次绕组首端的电容耦合电压：

u, (0) = C12 Cn2 + NK

Ch2 = Ci2 + C, 电容耦合电压分布瞬间完成，感应信号与原突变信号同时出现且极性相同，电容耦合电压 组内部电压的起始分布。

A.2.3绕组之间的电磁感应电压

图A.2一次和二次绕组的电容耦合电路

不考虑内部杂散电容，互感器参数模型如图A.3所示。图中L，、Lz分别代表2个绕组的自感，M代 表它们之间的互感，n代表变比。由于绕组电感电流不能突变，铁芯存在有磁滞效应，因此互感器二次 绕组电磁感应电压不能突变。一次绕组脉冲信号在二次绕组电磁感应信号上升沿变缓，二次绕组电压滞 后于一次绕组电压，且互感器暂态过程的最终电压为电磁感应电压。

A.2.4绕组的振荡过电压

图A.3互感器参数模型

当脉冲信号作用于互感器一次绕组时，由于起始电压分布和最终电压分布不同，一次绕组内部将产 生自由振荡。在该一次绕组自由振荡电压的作用下，将在二次绕组中感应自由振荡电压。同时，整个互 感器等效为一个由电感、电阻和电容串并联组成的回路，二次绕组输出由最初电容耦合电压到最终的电 磁感应电压之间会存在一个自由振荡的过渡过程。起始分布电压（静电感应电压）和最终分布电压（电 磁感应电压）相差越大，自由振荡分量越大，振荡越强烈

A.3电压互感器仿真分析

仿真分析模型如图A.4所示。其中，L、L,分别为高、低压绕组线圈单元长度电感（包括自感和匝 间互感)；C、C²分别为高、低压绕组的对地电容；K，、K,分别为高、低压绕组纵向（匝间）等值电容； R、Rz分别为高、低压绕组相应的等值损耗电阻；L.i、Lrz分别为高、低压绕组的对地寄生电感；C,为 高、低压绕组间电容：N为级联的集中参数单元个数，本模型取为10

A.3.2仿真结果及分析

A.3.2仿真结果及分析

A.3.2.1电压互感器同一绕组在相同时间参数的冲击电压下对幅值的响应特性

互感器同一绕组在相同时间参数的冲击电压下

图A.5为电磁式电压互感器在冲击电压作用下一次绕组和二次绕组的电压波形。由图中可以看到， 当冲击电压作用到互感器一次绕组后，互感器二次绕组产生较明显的电容耦合电压，二次绕组的电容耦 合电压与一次绕组的冲击电压同时出现，且极性一致。而二次绕组的电磁感应电压小于且滞后于电容耦 合电压，在电容耦合电压过渡到电磁感应电压的过程中还存在较大的自由振荡电压

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图A.4电压互感器仿真分析模型

图A.5电磁式电压互感器冲击波形图（波前时间t,=25us）

电压互感器在同一时间参数下进行试验，测得一次绕组电压和二次绕组电压幅值关系如图A.6所示。 由图中可以看出，电压互感器一次绕组和二次绕组的电压幅值呈线性关系。互感器的传递函数计算公式 如下：

U2m = kUm + b

式中： U2m 二次绕组电压幅值： k一传递比； b一常数。 对于相同时间参数冲击电压下的同一绕组来说，式中k和b都为定值。如在工频下，k即为绕组的 额定电压比的倒数，b为0。

A.3.2.2电磁式电压互感器在不同时间参数冲击电压下的幅值响应特性

对仿真模型的同一绕组进行不同时间参数的冲击电压下的幅值响应计算，得出的波形如图A.7所示。 随着一次绕组冲击电压的波前时间的减小，二次绕组传递电压波形中的自由振荡、过程时间变长， 且幅值逐渐变大。按照GB/T16927.1中的规定对有振荡或过冲的一次电压峰值进行处理后，得出的同 绕组不同时间参数冲击电压下的幅值响应特性如图A.8所示。

图A.7不同波前时间冲击电压下的幅值响应仿真典型波形一次电压波前时间t=3us，U、=96k

由图A.8可以得出冲击电压时间参数对电磁式电压互感器传递函数的影响，波前时间越 中的人值越大

A.4互感器冲击响应特性实测校验

测试原理如图A.9所示。

图A.8不同波前时间下电压的幅值响应特性

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图A.9互感器冲击响应特性测试原理图

分别用10kV电磁式电压互感器、110kV及220kV电容式电压互感器进行响应特性测试。在互感器 高压、低压端子之间施加冲击电压。电容分压器的低压端子、示波器、被试电压互感器一次绕组的一个 端子和底座均应接地。其中，示波器8测试的是被试电压互感器一次侧电压，示波器9测试的是被试电 压互感器二次侧电压的电磁分量，示波器10测试的是被试电压互感器二次侧的电容耦合电压分量。负 载阻抗为二次侧测量提供电压信号，负载阻抗Z，=U²/P，其中P为电压互感器二次侧输出功率，U为 测量时电压互感器二次侧输出电压。

器一次侧及二次侧未加负载的情况下，冲击响反

图A.10电压互感器不接负载时冲击响应特性

一次侧电阻为52，二次侧电阻为82，10kV电磁式电压互感器的冲击特性响应如图A.11所示。图 中曲线2代表被测互感器冲击电压作用下一次侧的电压，曲线1则为二次侧电压。测量得到的10kV电 磁式电压互感器在冲击电压作用下一、二次电压和波前时间，以及根据测试数据得出的变比和峰值误差 见表A.1。

欠侧及二次侧均有电阻负载时电压互感器的冲击

电压互感器受到冲击电压作用时，因其分压电容对一次绕组的影响，实际测试得到的二次电压响应 比单独按变比的测量值要高，未进行误差校正的条件下，实际测得的峰值误差可能高达25%。 电压互感器在响应冲击电压信号时，波前时间响应误差和幅值响应误差与实际电路参数有关，只要 测得线路参数，就可计算得到响应的误差范围。利用测量值再计及误差校正后就可得到实际暂态冲击电 压波形参数。在进行校正后，电压互感器对于冲击暂态电压的幅值响应误差在10%以内，波前时间响应 误差在15%以内，能够满足实际工程的应用。电压互感器完全满足对操作过电压的采集要求，虽然对雷 电过电压的瞬变响应没有对操作冲击波那样灵敏，在允许一定误差的范围内，用互感器获取的雷电过电 压数据完全可以对事故的原因做出判断和分析。

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由套管末屏电压传感器构成的电网过电压测量装置的误差分析

电压测量装置由套管末屏电压传感器、信号调理电路、触发电路、数据采集卡、工控机及后台 构成，其构成原理如图B.1所示。

图B.1过电压测量装置系统构成原理框图

当电网出现过电压时，电压传感器采集到过电压信号，信号经过调理电路传送至数据采集卡，数据 采集卡将输入的模拟电压信号转换为计算机所能识别的数字信号，并以文件形式保存在计算机硬盘上。 后台数据分析软件提供了过电压数据特征信息提取、分类模式识别等功能，完成对过电压数据的分析处 理，并以图形和故障报告的形式显示。 电容式套管是目前高压、超高压系统中最常用的型式，其绝缘主要为油纸内绝缘和外绝缘的结合。 油纸电容式套管的电容芯子以矿物油浸电缆纸为绝缘，在导杆上包以多层绝缘，在层间设计所要求的位 置上夹有铝箔，其等效电路为一串同轴圆柱形电容器串联。 采用变压器电容式套管作为分压器的高压臂，在套管的末屏测量抽头处安装电容，作为分压器的低 压臂，形成电容分压器电压传感器

在电容分压器的首末端达到完 套管电容分压系统分压比k为

中，C，为套管等值电容，C为接入到末屏接地处的传感器电容。如果在系统运行过程中，套管 变化量为AC，当AC很小时，可认为仍满足首末端匹配，新分压比k为

用套管末屏电压传感器在末屏出线 但分压器的高、低压臂之间有电的直 器相连，改变了一次设备的接地方式，电气安全性较差

C.1是利用电容式电压互感器在线检测系统采集到的一组直击雷过电压波形。记录显示断路器 相动作两次，断路器206的A、C两相各动作一次。

1电容式电压互感器雷电过电压波形图

由图C.1波形可以看出，A相过电压幅值最高，达到5（标幺值）以上，超出暂态过电压监测仪记 录量程。单就A相波形分析得到，其波头为2μus，整个波过程持续时间为50μs～80μs，可断定A相过电 压为雷击过电压。B、C两相为感应雷电过电压，B、C相最高电压幅值标幺值分别达到3.98、2.31。B、 C两相感应过电压在数值上的差别是因为导线悬挂的高度不同而引起的。 对现场采集的雷电过电压波形分析表明，单就A相波形分析得到其波头为2uS，互感器能对雷电冲 击信号进行传递。电压互感器完全可以满足对操作过电压的采集，虽然对雷电过电压的瞬变响应没有对 操作冲击波那样灵敏，但从采集的过电压数据来看用此种方法获取的雷电过电压数据完全可以对事故的 原因做出判断和分析。

D.1分层模式识别方法

附录D （资料性附录） 过电压分层模式识别及典型过电压波形

电力系统中的各类过电压发生机理、发展过程、波形特点皆不尽相同，根据过电压能量的来源不同 一般分为雷电过电压和内部过电压。 目 对过电压的分类如图D.1所示

图D.1过电压分类示意图

分层识别与传统识别算法最大的区别在于，分层识别并不像传统识别算法那样试图一次将过电压类 型进行识别，而是采用逐层分类识别的方式，一层层进行细分。每个层次的分类器之间互相独立，每 层次的分类器只需要以上一层次的识别结果为依据，提取本层所需要的特征量作为输入进行识别判定， 并输出结果，而不必将过电压类型一次识别到底。 分层识别算法，根据需要识别的过电压类型的电磁暂态过程特征，综合考虑时域、频域、小波变换、 S变换等多种数学方法，提取信号特征量，筛选出独立反映各种过电压电磁暂态过程特征的过电压特征 量，考虑本层分类器对识别算法的要求，综合筛选建立适合于该分类器的识别算法，对上述确定的需要 识别的过电压类型，建立过电压类型识别诊断系统进行识别。 由于不同类型的过电压在电网中发生概率差别很大，综合考虑过电压监测装置的安装对象及工 程实用性，主要对D.2中几种过电压进行识别。但是，对于其他类型的过电压，该分层识别系统依 然适用，需要添加其他类型的过电压进行识别时，只需要对相应的分类器进行改进即可，而不必对 整个系统框架进行修改。图D.2为过电压分层识别系统示意图，该图中的每个分类器，其内部结构 如图D.3所示。

D.2.1感应雷过电压

应雷过电压发生时，其波形主要特征为：在短时间内， 三相电压幅值急剧抬升，三相波形呈单 性，相序保持不变，三相波形高度相似，并逐渐回落到正常电压。

图D.2过电压分层识别系统示意图

图D.3分类器结构图

图D.4为雷击10kV系统输电线路附近时，变电站内过电压监测系统所记录的感应雷过电压实测波 形。由图可知，波形的幅值约为27kV，波头较陡，波前上升时间约为30μs，波尾波形有定的振荡， 波长约持续1000μs。上述波形参数远大于1.2us/50μus的标准雷电过电压波形，是由于雷电侵入波在传输 的过程中，受到雷击点远近、线路冲击电晕、电阻损耗和折反射等的影响，导致实测感应雷过电压的波 前和波长时间延长，波头陡度降低，波形参数存在较大的分散性

a）工频电压升高。不对称短路故障引起的过电压波形主要特征为：接地相的电压骤降，接地期间， 故障相存在高频振荡分量，幅值较低：而正常相的工频电压升高，其持续时间也较长。单相接 地过电压的波形如图D.5所示。 谐振过电压。电路中的变压器、电抗器和互感器等电感元件因铁芯而产生饱和现象，电感参数 会随着电流或磁通的变化而改变，当电源频率和系统参数满足①>1/V/LC。时，回路激发产生 铁磁谐振，并常常伴有跃变和相位反倾的现象。对于中性点不接地或非直接接地系统，电磁式 电压互感器因铁芯饱和而导致的铁磁谐振是配电网中出现次数最多、危害最大的过电压之一。 根据谐振的主要频率成分不同，铁磁谐振包括分频、基波以及高频谐振，图D.6a）为35kV系 统实测的分频谐振过电压波形，图D.6b）和c）分别为10kV系统产生的基波谐振和高频谐振 过电压波形。

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图D.4感应雷过电压波形

图D.5单相接地过电压的波形

图D.6铁磁谐振过电压波形

）弧光接地过电压。对于110kV及以下系统，由于系统中性点非直接接地，当发生单相接地短

敌障时，流过故障点的容性电流不大，不能形成稳定的电弧燃烧，因此，会产生间歇性的电弧 燃烧一熄灭一再燃烧的过程，导致系统的电感和电容产生电磁振荡，从而产生弧光接地过电压。 图D.7为中性点非直接接地10kV系统产生的实测弧光接地过电压波形。

GB／T50731-2019 建材工程术语标准图D.7弧光接地过电压波形

投切电容器组过电压。在进行电容器组分合闸操作时，由于断路器的电弧燃烧，会在线路上产 生高频电磁振动，此外，由于10kV系统母线存在较小的对地电容，电容器操作时，会引起三 相波形产生低频振荡。图D.8为装有3600kvar和4200kvar两组电容器的10kV系统现场记录 到的投切电容器过电压实测波形，此次电弧燃烧持续1.4ms左右，B相电压幅值升高到原幅值 的1.48倍左右，同时引起三到四个工频周期的低频振荡

图D.8投切电容器组过电压波形

合闸空载线路过电压。合闸空载线路包括两类：一类是电网计划内的正常合闸，另一类是自动 重合闸。线路在合闸时，系统中的电感和电容参数发生变化，引起电磁能量重新分配，同时伴 有电弧燃烧，三相波形产生高频振荡，形成幅值较高的过电压。但由于受合闸相位、线路损耗、 线路残压、三相合闸的非同期性以及一些限制措施的采取等的影响，一般不会超过3倍。图D.9 为110kV系统发生的合闸空载线路过电压。 1 分合闸空载变压器过电压。对变压器元件检修时，利用断路器对其进行分合闸操作，被操作的 感性元件存在电磁能量的转换，产生电磁振荡，将形成分、合闸过电压。变压器检修时，断路 器的分闸会产生截流现象，形成断路器的分闸过电压；变压器检修完后，合闸时，变压器励磁 绕组也将出现涌流，产生合闸过电压。断路器分、合闸时，变压器的特性参数和断路器的灭弧 性能都会影响过电压幅值的大小。图D.10a）和b）分别为110kV系统中分、合闸空载变压器 的过电压波形。

JC／T 1011-2021 混凝土抗侵蚀防腐剂.pdf图D.9合闸空载线路过电压波形

图D.10分、合闸空载变压器过电压波形

高电压试验技术第1部分：一般定义及试验