80年代初期我国对发变电所污秽环境分级一直未制订标准,执行的文件是电力部(79)电生字第52号“发电厂、变电所和架空线路电瓷绝缘污秽分级暂行规定”,高压电力设备外绝缘污秽等级国家标准亦未制订,污秽地区屋外配电装置大都沿用正常绝缘的电气产品,故污闪事故率较高,使工业生产造成很大损失。原水电部于1981年初组织部分科研设计单位,进行调查研究及科学试验,于1983年4月正式颁发了《高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准》。适用于3kV~330kV架空线和发电厂、变电所设备外绝缘。500kV架空线路和发电厂变电所绝缘可参照执行。
污秽分级相关标准发展图(88年的GB没有找到)
该部颁标准把输电线路污秽分为5级,见下图。爬电比距当时还叫泄漏比距,还按中性点接地方式区分数值,泄漏比距计算取的是系统额定线电压(标称电压)。人都是有惯性的,记住上面这几点,能更好地清晰认识上面三个问题产生的原因。
83部颁标准
查阅当时的文献,这个部颁标准施行后,取得了较好的效果,输电设计行业的第一版大手册也用的这个表。以图为证。
参照83部颁标准的第一版大手册
我国习惯用标称电压计算爬电比距。中性点非直接接地的值要比直接接地的大,因为非直接接地系统可带故障运行2小时,相应的相电压升高为线电压,咨询了66kV及以下线路规范绝缘配合章节的编写者,水利水电部当时做过统计,电压平均升高20%,故此版规范按接地方式区分的两者爬电比距倍数为1.2。
1985年11月国家标准《高压电力设备外绝缘污秽等级》GB5582-85颁发执行。该标准是电力设备制造部门对产品进行设计和定型试验的依据。标准将外绝污秽等级分为五级,其目的是与IEC标准取得一致。1988年我国能源部将1983年的部颁标准《高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准》进行修改并作为国标提出(这个版本我没有找到,目前只有83版和93版),另外又制订了"污秽地区绝缘子使用导则"(与IEC 815同名)。该导则为与IEC取得一致,亦将污区分为五级,每级污区的典型污湿特征描述也与IEC基本相同。感觉出,当时电力人们,在自主与外来的两条路上齐头并进。
1993年,第一代污区分级国标迎来了新版,GB/T 5582-1993《高压电力设备外绝缘污秽等级》参照IEC 815(1986)《污秽条件下绝缘子的选用导则》和IEC507(1991-04)《交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验》,代替GB 5582-1985,GB1390-1978,规定了电力设备户外外绝缘污秽等级、各级外绝缘人工污秽耐受值和爬电比距。设计人员对这一版也是相当熟悉,暂且称之为凤雏。
93国标
93版国标外绝缘污秽分级见上表,取消了中性点接地方式分级,代之一句话(对于中性点非直接接地系统的3~63kV电力设备,外绝缘污秽等级取高一个标准),提升约1.25,低电压等级绝缘子点位梯度低,与上一版差5%,对外绝缘配置及工程量无甚影响。受IEC 815(1986)《污秽条件下绝缘子的选用导则》影响,单位变为mm/kV,爬电比距计算用电压为设备最高电压。
我们看下IEC 815(1986)的外绝缘污秽分级表。分级数值与93版国标是一致的,但都是16、20、25、31与83部颁标准的数值,意义是不同的,因为计算的电压不一样,后者是标称电压。
IEC 815-86
到了1996年,卧龙来了,也是我这一代线路人,最熟悉的外绝缘分级规范。GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污秽分级及外绝缘选择标准》。适用于3kV~500kV。没有替代其他标准。规定对处在自然污秽环境中的高压架空线路和发电厂、变电所设备的外绝缘划分相应的污秽等级,以及再各级污秽条件下的相应绝缘水平。4.3条对中性点绝缘和经消弧线圈接地系统的电力设备,外绝缘水平一般可按高一级选取。按220kV及以下,330kV及以上区分爬电比距。第二版大手册及GB50545-2010都是参照的该标准。
GB/T 16434-1996、GB50545、大手册第二版的污秽分级表
按220kV及以下,330kV及以上区分爬电比距,是因为系统最高电压/标称电压的值,330kV及以上近似1.1倍,220kV与110kV约为1.145。大家可参见GB 156 《标准电压》自行计算。扩号内为按标称电压计算,这也是83部颁标准按标称电压,IEC815及GB 5582-93按最高设备电压计算的一个妥协。从上表协调度来看,用标称电压,不用区分电压等级,数值一样,方便横向比较,设计及评审出文前后协调,但缺少一点严谨性。用设备最高电压计算,就要严格按照标准电压国标,计算每一种电压等级的设备最高电压与标称电压的比值,很严谨,但不好协调比较。
卧龙凤雏得一人可安天下,但还是败了。2000年左右,污秽绝缘方面发生两件大事。2000年,CIGRE33.04.01工作组收集了国际上污秽绝缘子方面的主要文献,出版了CIGRE brochure 158 Polluted insulators:A review of current knowledge。2002年,11月,形成了IEC 60815-1:2022(提出了统一爬电比距,也就有个问题一,应用的电压为最高设备相电压,交流直流一个样,但是对于习惯交流系统用线电压来说,需要适应)。IEC相关标准的第二版问世了。2001年,我国辽宁、华北和河南电网大面积污闪事故,在国网公司组织下,中国电科院先后参加了各区域电网线路绝缘子饱和盐密测试的调研和开展了常用绝缘子长串污秽试验。当年国网本意是吸收IEC 60815-2002的先进经验,编写国标,替代GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污秽分级及外绝缘选择标准》,后因国标编委会将其纳入GB/T 26218.1(.2/.3)-2010标准中,修订格式、原则方式完全参照IEC标准。因此,国网编写了自己的企标。该企标不失为我们理解IEC从86版到2002版的变化,以及当时总结当年污闪事故经验教训,电科院研究成果的一部很好的教材。
《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》Q/GDW 152-2006,开始按照IEC60815的概念,提出了统一爬电比距,这点比2010年的国标要早。提出了现场污秽度的概念,包括等值附盐密度和灰密两个参数,以往没有灰密的概念。
2010年,参照IEC60815修订格式、原则方式编写的GB面世了,卧龙凤雏也彻底退出历史舞台,93和96两个年号再也不会出现在设计文件中。
GB/T 26218.1(.2/.3)-2010《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定》代替GB/T 5582-1993《高压电力设备外绝缘污秽等级》和GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污秽分级及外绝缘选择标准》。规定了RUSCD的确定方法和较全面的校正方法。.1部分规定了现场污秽等级及较全面的评定方法。GB 5582仅规定了户外外绝缘污秽等级,但未规定评定方法。GB 16434规定了环境污区分级,但在规定分级时仅考虑了ESDD,未考虑NSDD,也未规定用SES来评定。
两个旧规范虽然都规定了爬电比距分级数值,但均未规定按外形适应性、外形参数、以及按海拔、绝缘子直径校正爬电比距的方法。规定了较全面的人工污秽试验参数。GB 5582虽然规定了人工污秽耐受值(与RUSCD意义相同),但仅涉及固体层法,未规定盐雾法。而且在固体层法中只考虑了ESDD,未考虑NSDD。GB 16434未规定人工污秽试验参数。
该国标附表I给出了爬电比距与统一爬电比距的关系,见下表:
前面的爬电比距显然是GB 5592-1993与IEC 815中的设备最高线电压计算值,与我们的习惯并不相同。
DL 5582-2020线路电气设计规程
新版线路大手册数值
新版线路大手册的绝缘配合章节,并没有按照最新的GB进行更新,数值还是96年的卧龙数值。DL/T 5582-2020线路电气设计规程采用了最新的GB统一爬电比距,其值是按照最高设备相电压计算分级,但倍数统一为1.1,便于比较但缺乏严谨。统一爬电比距的出现,为了方便直流交流的比较,反映了绝缘子真实情况下两端的电压水平。
我的想法是,在设计与评审文件中,为了便于各个工程及电压等级之间横向比较,可以用1.1倍数的统一爬电比距编写,实际绝缘配合,再用各自电压等级的实际最高设备电压与标称电压的比值。
小小爬电比距反映了我国电力事业的发展,从考虑中性点不直接接地系统,到学习IEC与自编摸索前行,再到完全吸收国外先进经验。写这篇公众号的过程中,在勇伟总帮助下,也和GB26218主编人之一取得了联系,沟通了统一爬电比距相关问题,从设计角度,目前分级取值存在优化的空间。新版IEC60815也正在由电科院主要进行修编。短短40年,沧海桑田。