(1)
中华人民共和国能源部标准
SD330—89
进口110～500kV电容式瓷套管技术规范
能源部1989-03-28发布 1989-10-01实施
1 总则
为统一进口电容式瓷套管(以下简称套管)的基本技术条件和试验及验收标准，特制 订本技术规范。
本规范适用于变压器装置中单独供应的电容式套管，也适用于穿墙套管。
电容式套管按其主绝缘的结构可分为油浸纸式、胶粘纸式等几种形式。
本规范规定了进口套管的基本技术要求与试验及验收标准，如有特殊要求在订货时由供需双方另行协商。
本标准参照采用了国际电工委员会(IEC)出版物137《交流电压高于1000V的套管》第三版，1984年。
1.1 名词术语
本标准所用术语均按GB2900.8的规定。
1.2 本规范适用条件
1.2.1 海拔高度1000m及以下。
当海拔高度超过1000m时，可按GB311—83《高压输变电设备的绝缘配合》。在订货时提出特殊要求。
1.2.2 套管周围介质温度：
空气：最高 40℃
日平均最高 30℃
最低 -40℃
浸入介质：最高 100℃
日平均最高 90℃
1.2.3 计算风速：10min平均最大风速 25～35m/s
1.2.4 地震条件：地面水平加速度 0.4g
地面垂直加速度 0.2g
1.2.5 安装方式：垂直倾斜水平
2 技术条件
2.1 套管的规格
2.1.1 额定电压、设备最高电压如表1。
表1 套管的额定电压及设备最高电压 kV
|
额定电压 |
设备最高电压 |
额定电压 |
设备最高电压 |
||
|
线电压 |
相电压 |
线电压 |
相电压 |
||
|
110 |
126.0 |
73.0 |
330 |
636.0 |
210.0 |
|
220 |
252.0 |
146.0 |
500 |
550.0 |
317.0 |
2.1.2 额定电流：
A.额定电流值从下面标准值中选取：
100，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3150，4000，5000，6300，8000，10000，12500，16000，20000，25000，31500，40000A。
B.额定短时电流的最小值为额定电流的25倍，额定持续时间为1s(变压器套管为2s)。
2.1.3 额定频率：
本规范适用于频率为50Hz的三相交流系统用套管。
2.2 技术要求
2.2.1 套管应符合本规范的要求；对本规范未规定的内容按IEC标准要求。
2.2.2 套管的瓷套应符合我国GB772—77《高压电瓷瓷件技术条件》之规定。
2.2.3 用于大气无明显污染地区的套管及穿墙套管的爬电比距应不小于1.7cm/kV(分母指额定线电压)。
注：用于污秽地区套管的爬电距离最小值由供需双方另议。
2.2.4 相对于4.2条的日平均最高环境空气温度，其温度极限为：
对于胶粘纸套管：120℃
对于油浸纸套管：105℃
相应的，套管金属部分最热点相对于环境空气温度的温升不得超过下列的数值：
对于胶粘纸套管接触处：90℃
对于油浸纸套管接触处：75℃
注：对于其它绝缘材料的套管，其温度极限由供需双方商定。
2.2.5 绝缘水平：套管的绝缘水平由下表之工频和冲击耐受试验电压确定：
表2 套 管 的 试 验 电 压kV
|
额 定 电 压 |
一分钟工频耐受电压(干、湿) (有效值) |
雷电冲击耐受电压 (峰值) |
操作冲击耐受电压 (峰值) |
|
110 |
185 230 |
450 550 |
— — |
|
220 |
395 460 |
950 1050 |
— — |
|
330 |
460 510 |
1050 1175 |
850 950 |
|
500 |
(680) 740 |
(1550) 1675 |
(1050) 1175 |
注：1.上表数值仅用于海拔高度1000m以下；
2.括号内数值可按所用避雷器性能选取。
2.2.6 介质损失角正切及电容量的最大值规定：
套管的介质损失角正切及电容量的最大值按0.5倍、1.05倍及1.50倍的相对地额定电压测量。在1.05倍时其规定值如下：
2.2.6.1 电容量：在耐压试验前后，测量值不得有显著变化，其变化之允许量为制造厂之保证值。
2.2.6.2 tgδ的最大允许值为：
对油浸纸：0.007
对胶粘纸：0.010
2.2.6.3 电容式套管的tgδ增大值应不大于下列规定：
a.当电压从0.5倍相电压升高至1.05倍时为0.001；
b.当电压从0.5倍相电压升高至1.50倍时为0.003。
2.2.7 局部放电量：
局部放电量按1.05～1.50倍额定相电压测量，放电量(pC)应不大于下表列数值：
表3 套管的局部放电量 pC
|
主 绝 缘 类 型 |
施 加 电 压 kV |
|
|
1.05倍相电压 |
1.50倍相电压 |
|
|
油 浸 纸 胶 粘 纸 |
10 100 |
10 250 |
注：在1.50倍额定相电压下的局部放电量仅适用于变压器套管。
2.2.8 无线电干扰性能由供需双方协议确定。
2.2.9 抽头绝缘性能：
套管抽头绝缘的一分钟工频耐受电压规定如下：
试验抽头——2kV对地电压；
电压抽头——两倍于抽头额定电压的对地电压，但不得小于2kV。
2.2.10 热短时电流耐受性能：
套管的热短时电流值规定为额定电流的25倍。套管应能耐受热短时电流持续时间为1s，变压器套管通常为2s。
2.2.11 动态电流耐受性能：
套管的动态电流耐受标准值规定为热短时电流第一个半波峰值的2.5倍。
2.2.12 热稳定性能：
对于变压器套管(220kV以上胶粘纸和330kV以上油浸纸)应在室温不低于10℃下，将下部浸入90±2℃的变压器油中施加0.7倍额定电压时，其tgδ应稳定。
2.2.13 密封性能：
对充液套管应按正常的运行状态装配好，充以指定的液体并在温度为75℃的环境里放置12h。
在试验期间，套管内部的压力至少应保持比最大运行压力高(1±0.1)×105Pa。
如果没有明显的内部填充物的渗漏，则认为套管满意地通过该项试验。
注：本试验不适用在20℃时所充液体粘性≥5×10-4 m2/s的套管。
2.2.14 弯曲负荷耐受性能：
套管应能耐受下表规定的弯曲试验负荷1min。
表4 套管的弯曲耐受负荷
|
额定电压 kV |
额定电流A |
|||
|
≤800 |
1000 1250 1600 |
2000
2500 |
≥3150 |
|
|
抗弯试验负荷N |
||||
|
110 220 ≥330 |
1000 1250 2500 |
1250 1600 2500 |
2000 2500 3150 |
4000 4000 5000 |
注：套管在运行中在任何方向能耐受的量大允许弯曲负荷包括风力规定为：
当套管安装在与垂直线的夹角不超过30°时为表4规定试验值的50%；
当套管安装在与垂直线的夹角超过30°时为表4规定试验值的30%。
2.2.15 安装角度：
除非另有说明，对于户外式、户外-户内式、完全浸入式套管，应设计为能在任意倾斜角度下安装；而对变压器套管，应设计为能在与垂直线不超过30°的任意倾角下安装。
3 套管的试验和检验
3.1 套管应由制造厂技术部门检验，厂家应保证送交的全部套管符合本规范的要求；用户有权按此规定进行验收试验。
3.2 逐个试验的项目及方法。
逐个试验是指在出厂的每一只套管上按下述项目进行的一种试验。试验时，如套管有不符合规定的任一要求时即认为该套管不合格。它包括有：
3.2.1 外观、尺寸检查
套管的外观和尺寸的检查按我国的GB775和GB772的规定进行，安装尺寸应严格符合图纸的规定。
3.2.2 介质损失角正切及电容量测量
在周围环境温度为20±10℃的条件下，向套管的中心导体或中心管与接地法兰或试验端子之间施加工频电压，用西林电桥回路或其它等价方法测量套管的tgδ和电容量。根据见本规范2.2.6条。
3.2.2.1 tgδ的测量
额定电压在110kV以上的套管：按0.5，1.05及1.50倍额定相电压测量(约0.3，0.6及0.85倍额定电压)。
3.2.2.2 电容量的测量
测量套管的电容量时，所施加的电压为1.05倍额定相电压。
3.2.3 一分钟工频干耐受电压试验
按本规范2.2.5条的标准值和IEC60出版物规定的方法进行，试验时套管无异常发生(不闪络或不击穿)。
3.2.4 局部放电测量
按本规范2.2.7条的标准值和IEC270出版物1981年版《局部放电测量》中所推荐的试验回路进行。
3.2.5 试验抽头和电压抽头绝缘的一分钟工频耐受电压试验
在抽头和接地法兰间施加本规范2.2.9条规定的工频电压1min，应能耐住而无异常现象发生。
3.2.6 密封试验
对充液套管按运行状态装配好后用液压泵经管道分别与油枕处的抽气孔或中心导管相连，使套管内及导管内压力均匀升至本规范2.2.13条规定压力，维持1h而各密封面无渗漏。
3.3 型式试验的项目及方法
型式试验应在已经通过逐个试验的某个套管上进行。试验时，凡套管有一项试验不符合要求者，则型式试验不合格。它包括有：
3.3.1 一分钟工频湿耐受电压试验
按本规范2.2.5条的标准值和IEC60出版物规定的方法进行，试验时套管无异常发生。
3.3.2 雷电全波冲击耐受电压试验
按本规范2.2.5条的标准值和IEC60出版物规定的方法进行。
试验时冲击电压波形为1.2/50μs，波形的实测值与规定值之间的允许偏差为：
峰值：±3%
波前时间：±30%
半峰值时间：±20%
试验时先正极性后负极性各1.5次。
在任意极性下，如不发生击穿，或闪络不超过2次(对变压器套管允许在正极性下闪络不超过2次，负极性下闪络不超过1次)，则可认为此套管通过了本试验。
3.3.3 干、湿操作冲击耐受电压试验
按本规范2.2.5条的标准值和IEC60出版物规定的方法进行。
试验时操作冲击电压波形为250/2500μs，波形的实测值与规定值之间的允许偏差为：
峰值：±3%
波前时间：±20%
半峰值时间：±60%
试验时先正极性后负极性冲击各15次。
在任意极性下如不发生击穿，或闪络次数不超过2次(对变压器套管允许在正极性下闪络不超过2次，负极性下闪络不超过1次)，则可认为此套管通过了本试验。
3.3.4 密封试验
同本规范2.2.13条及3.2.6条。
3.3.5 温升试验
该试验指在所订货的套管上单独通以工频额定电流下进行。稳定后，套管发热和温升应满足本规范2.2.4条的规定，如无可见损伤则认为通过本试验。
3.3.5.1 试验时套管的状态：
A.进行温升试验时套管应接近于使用时的状态，试验应在室温不低于10℃下进行；
B.套管的各部分应基本上处于地电位；
C.在空气中使用的套管，应在空气中进行试验；在绝缘油等绝缘介质中使用的套管，可在相应的介质中进行试验，液体介质面应接近安装法兰，介质的温度，应接近在设备使用中能引起的最高温升值加试验时周围的温度。
3.3.5.2 试验方法：
将温度测量装置沿套管的底座、导电管、中心管、连接套管、油枕、接线端子等处布置好，然后施加额定电流，允许偏差±2%，一直到温升稳定(以2h内温升变化不超过2℃为准)。
3.3.5.3 温度测量：
a.测量套管金属部件的温度用热电偶或等效的装置测量。套管中导体最热点的温度，可由下式计算确定：
(1)
(2)
导体的最高温度qM由(1)和(2)关系式推导出。若(2)式算得的M是正值，则导体的最高温度是qM，且它位于导体两端中任何点。若M为负值或零值，则导体的最高温度是θ2，且位于较热端。
导体的最高温度点距较冷端之距离LM按下式(3)计算：
(3)
上三式中：
qM——导体的最高温度，℃；
RA——导体两端间在qA稳定温度时的电阻，Ω；
RC——导体载流(额定电流)在温度稳定时的电阻，Ω；
a——测量导体电阻RA时的电阻温度系数；
qA——导体的稳定基准温度，℃；
θ1——导体较冷端测量出的温度，℃；
θ2——导体较热端测量出的温度，℃；
L——导体长度，cm；
LM——最高温度点距导体较冷端的距离，cm。
b.周围环境温度测量。用滞后温度计测量环境空气温度，它放在容量约0.51的充油容器中，置于套管中部周围的1～2m处。
3.3.5.4 对一端浸入式套管，其下部应浸入最高油温为90±2℃的变压器油中，油面应接近安装法兰。
3.3.5.5 试验时所用的临时连线，端子材料和尺寸，不应对所试套管的冷却或发热产生过分的影响(从套管端部沿连线0.5m范围内，以温差不超过2℃为准)。
3.3.6 热短时电流耐受试验
除非供需双方另有协议，套管耐受热短时电流
的能力将由下式计算证明：
(4)
式中 
——规定的额定持续时间，s；
——导体的最终温度，℃；
θ0——在环境温度40℃下，带额定电流连续运行时的导体温度，℃；
a——铜为0.8(K/s)/(kA/cm2 ) 2，铝为1.8(K/s)/(kA/cm2 ) 2,1K=1℃+273.15
——规定的热短时电流，kA；
——与额定电流相对应的整个横截面积，cm2；
——用于计算集肤效应的等效横截面积，cm2。
如计算温度qf不超过180℃，则认为套管能耐受本规范2.2.10条规定的标准值；若qf超过此限度，则需用试验来证明套管是否能耐受此标准值。
试验时，套管按下图所示规定安装，导体的截面积应与额定电流的要求相适应。
热短时电流耐受试验的布置图
D—套管长端的长度
试验前，先对套管施加一定的电流，使套管预热，并使它保持一个稳定的温度，这个温度应与套管在最大环境温度下额定电流所保持的温度一样。然后迅速将电流升高至本规范2.2.10条规定的，维持规定时间，用热电偶测量套管的发热温度，并检查套管是否有明显的损坏。如套管没有明显的损坏，且能耐受重复的全部逐个试验项目，并与以前的试验结果无明显变化，则认为套管通过了本试验。
3.3.7 热稳定性能试验
3.3.7.1 试验根据
按本规范第2.2.12条的规定值。
3.3.7.2 试验方法
试验时套管应安装在油箱上，先加热油箱中之变压器油至本规范2.2.12条规定的温度，油温用浸在低于油面约3cm、距套管约30cm处的温度计测量，在油和套管之间达到热平衡后开始施加电压，并定时测量tgδ，每次测量时必须记录环境空气温度。当tgδ相对于环境空气温度连续5h无明显上升趋势时，则认为套管已达到热稳定(以每小时Δtgδ不大于0.0002作为稳定的标准。由于周围环境温度变化引起tgδ的波动应予扣除)。
Δtgδ的测定，需用西林电桥或其它等价法测量。
3.3.7.3 评价标准
若套管已达到热稳定，并能再次通过全部绝缘逐个试验项目，且与先前结果无明显变化，则认为套管通过了本试验。
3.3.8 动态电流耐受试验
目前，用变压器短路试验来模拟套管所承受的负荷尚不成熟。应考虑一种试验方法，通过这种试验后能足以保证变压器套管耐受变压器短路试验负荷而不损坏。这种试验亦可与热短时电流耐受试验结合起来，规定在本试验期间的第一个主电流峰值应达到本规范2.2.10及2.2.11条标准值的要求。
对于其它形式的套管，其试验和试验方式由供需双方商定。
3.3.9 弯曲负荷耐受试验
3.3.9.1 试验根据
按本规范第2.2.14条的规定值。
3.3.9.2 试验方法
试验时，将已装配完的套管按使用状态固定好，先对套管内部施加比最大运行压力高(1±0.1)×105Pa的内压力，然后均匀施加负荷至2.2.14条规定值为止，维持1min。负荷加在套管的一端或两端接线端子的中部，并垂直于套管的轴线(通常只对引起最高应力的一端加负荷)。
施加负荷的测量，应用传感器(或其它等效方法)直接在电子秤上读数。传感器应尽量靠近套管接线端子，并与套管的轴线垂直。
3.3.9.3 评价标准
在试验过程中，应用滤纸或白土等方法，检查套管有无渗漏或损坏。
3.4 特殊试验
特殊试验是在逐个、型式或抽查试验以外由供需双方协议规定进行的一种试验，如进行“法兰或其它固定装置的渗漏试验”等。
4 订货须知
4.1 需方订货时要明确套管的额定参数、运行条件及结构对套管的特殊要求，并对特殊要求提出本规范中未及项目的条件，如
4.1.1 海拔高度和冷却介质的温度在本规范规定范围以外的场所使用的情况；
4.1.2 使用地区的污秽条件；
4.1.3 对于在运行时承受机械力的套管，指出这些力的大小、方向及性质。
4.2 供方提交的套管应有铭牌，其上应注明：
4.2.1 厂名或商标；
4.2.2 出厂年月和编号；
4.2.3 名称、型号；
4.2.4 额定电压、额定电流、额定频率和绝缘水平；
4.2.5 电容量、总重量及油重；
4.2.6 最大允许安装倾角；
4.2.7 绝缘气体的类型及最小运行密度；
4.2.8 变压器油标号。
4.3 提交的套管应同时提供相符的图纸，图上应注明套管的规格及标准安装尺寸；还应提供有关技术资料，如产品检验合格证、试验报告书、安装说明书、包装及使用维护说明书等。
4.4 供方必须同时提供同一型号和规格的套管在电力系统中已正式成功地运行资料或运行试验。
4.5 套管应采用专门的包装体进行包装，包装体应牢固可靠，必须保证在运输过程中不致因包装不良而损坏。在包装体上应注明“厂名”、“套管代号”、“小心轻放”、“瓷件”等字样或指示标记。
4.6 为防止胶粘纸套管电容芯子受潮，套管尾部在贮存、运输时应采取防潮措施。
4.7 本规范未包括的条款及商务事宜，见其它有关规定。
___________________
附加说明：
本标准由原水利电力部绝缘子标准委员会提出，武汉高压研究所归口。
本标准由武汉高压研究所负责起草。
本标准主要起草人：刘湘生。