——简析GB 311.1《 绝缘配合第1部分 定义、原则和规则》标准修订

（西安高压电器研究院有限责任公司   王亭  崔东）

摘要：本文介绍了GB 311.1-1997修订的环境背景和技术条件背景以及该标准修订的详细过程，重点介绍了此次修订版本与97版以及所采用的IEC标准之间的主要差异，并详细介绍了此次修订的主要技术内容。

关键词：高压输变电  绝缘配合  标准 

1.      概述

GB 311.1《 绝缘配合 第1部分  定义、原则和规则》是我国高压输变电设备的重要基础标准，为高压输变电设备的绝缘配合，给出了我国1 kV以上电压等级的基准绝缘水平，特别是800 kV和1100 kV系统的设备，给出了绝缘配合的程序和方法以及验证设备绝缘特性的试验基本要求。该标准为整个电力系统和高压设备的安全和成本给出了建设性的要求，在保证电力系统的安全性的同时，也有利于整个行业科学、经济的选取具有合理绝缘水平的电气设备，其经济效益显著。

前一版本GB 311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘配合》是1997年颁布实施的。对我国输变电设备的研制、生产以及安全运行起了十分重要的作用。但97版的标准，其电压等级仅涵盖500 kV及以下。近几年我国电力系统和设备取得了快速发展，随着800 kV和1100 kV输电线路的建设，设备的研制和使用，以及高海拔等环境条件的影响，老版标准需要进行必要的补充和修订。因此，全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会根据实际情况对GB 311.1-1997进行了全面修订。负责起草单位为西安高压电器研究院和国网电力科学研究院。

本标准修订工作组成立于2007年，期间因IEC 60071-1正在修订，主要是涉及特高压基准绝缘水平的确定，为了和IEC标准保持同步，工作组结合我国首个1100 kV特高压试验示范工程，积极向IEC反映了我国意见。目前IEC 60071-1第1号修订中“关于1100 kV等级的绝缘水平”的内容就是采纳了我国的意见。2008年9月，在此基础上，全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会秘书处在西安市组织召开了GB 311.1-20XX 《 绝缘配合 第1部分  定义、原则和规则》标准修订工作第一次工作会议。

2010年7月在西安召开了修订工作组第二次工作会议，完成了标准送审稿。

2010年10月20日~22日在西安召开的第四届全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会第二次全体委员会议对该标准送审稿进行了审查，并通过审查。

2.      修订原则

2.1 本标准修改采用IEC 60071-1：2006、IEC 60071-1：2010 Insulation co-ordination Part 1: Definitions, principles and rules（No.1修订）。

2.2 本标准采用国家及国际规定的法定计量单位。

2.3 本标准的编写规则符合GB/T 1.1-2009“标准化工作导则  第1部分：标准化的结构和编写规则”和GB/T 20000.2-2009“标准化工作指南 第2部分：采用国际标准的规则”的要求。在内容的编排顺序和标准结构上与IEC 60071-1：2006 、IEC 60071-1：2010基本一致，大部分的技术内容的规定与IEC 60071-1：2006 、IEC 60071-1：2010基本一致，个别的技术差异在标准的前言中给予了说明。

3.      本标准与GB 311.1-1997的主要差异

——本标准名称由97版“高压输变电设备的绝缘配合”修改为“绝缘配合 第一部分：定义、原则和规则”, 采取与IEC标准名称一致的原则，涵盖内容仍为涉及交流1 kV及以上系统用的输变电设备的绝缘配合；

——海拔修正因数采用IEC 60071-2 Insulation co-ordination - Part 2: Application guide的公式；

——增加了与绝缘配合有关的术语和定义；

——为了方便使用本标准，本标准增加了第5章 符号和缩略语；

——对绝缘配合程序作了更清楚的说明，给出了确定额定或标准绝缘水平的流程图，并对如何确定典型电压和过电压、配合耐受电压、要求耐受电压以及额定耐受电压给出了原则和方法，并增加了配合因数Kcd的曲线；

——给出了代表性过电压波形和参数；

——为涵盖800 kV和1100 kV设备的绝缘水平，增加了Um为800 kV和1 100 kV输变电设备的绝缘水平：标准额定短时工频耐受电压系列增加了790、830、880、960、1050、1100和1200 kV；标准额定冲击耐受电压系列增加了2550、2700、2900和3100 kV；

——增加了标准绝缘水平的背景说明；

——增加了附录A：保证规定的冲击电压的空气间隙；

——增加了附录B：海拔修正因数，采纳IEC 60071-2的公式和曲线。

4.      与IEC 60071-1的差异

——按GB/T 1.1-2009的规定，对标准的语言表述和格式做了修改；

——删除了国际标准的前言，增加了本标准的前言；

——IEC 60071-1频率范围为48 Hz~62 Hz，考虑到60 Hz对我国电网不适用，故将频率范围定为45 Hz~55 Hz，以便与GB/T 16927.1相一致；

——增加标准额定耐受电压系列中部分标准电压值；

——调整了标准绝缘水平；

——增加了不同类型的输变电设备的额定耐受电压。

——标准冲击耐受电压试验对设备非自恢复绝缘与自恢复绝缘并存时，优先选用GB/T 16927.1中的耐受电压试验程序B。

5.      本标准主要修订内容

5.1 有关术语和定义方面 

本标准增加了涉及绝缘配合的相关术语和定义（如绝缘配合、外绝缘、内绝缘、自恢复绝缘等），其中对GB/T 2900.19-1994中的术语，有些直接引用，有些作了修改；

5.2 在绝缘配合方法和程序

增加了对统计法、简化统计法和确定法绝缘配合方法的简单描述。在简化统计法中，对概率曲线的形状作了若干假定（如已知标准偏差的正态分布），从而可用与一给定概率相对应的点来代表一条曲线。在过电压概率曲线中称该点的纵坐标为“统计过电压”，其概率不大于 2％，而在耐受电压曲线中则称该点的纵坐标为“统计冲击耐受电压”，设备的冲击耐受电压的参考概率取为 90％。

绝缘配合的简化统计法是对某类过电压在统计冲击耐受电压和统计过电压之间选取一个统计配合系数，使所确定的绝缘故障率从系统的运行可靠性和费用两方面来看是可以接受的。

绝缘配合的确定性法（惯用法）的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。

5.3关于海拔修正因数

海拔修正因数采用IEC 60071-2 Insulation co-ordination - Part 2: Application guide的修正方法。GB 311.1-1997中海拔修正因数为:

K_a=1/(1.1-H´10^-4)

该公式适用于设备安装地点在海拔1000m以上，4000m以下，而试验是在海拔小于1000米的实验室进行。对雷电冲击、工频和操作冲击电压均是同一修正因数。根据该公式，随着海拔增高，Ka快速增大。

目前我国现行产品标准中有的采用GB 311.1的海拔修正公式（例如互感器）; 有的则采用IEC推荐的公式（例如开关设备）。为了统一，全国高电压试验技术和绝缘配合标委会专门制定了高原电器海拔修正的标准GB/T 20635—2006，在该标准中采用了IEC推荐的公式：

K_a=e^{m（H-1000）/8150}

m 的取值GB/T 20635与IEC不同，考虑到近年我国特高压工程的实施，从安全运行和经济适用方面考虑对于高电压等级的操作冲击GB/T 20635中m取值不合理，为了规范和统一，本标准主要依据IEC 60071-2:2002，见附件。并将海拔修正的相关内容作为附录B（规范性）给出。

本标准为与国际接轨采用IEC推荐的公式, 修订后对雷电冲击和工频电压，同一海拔下的修正因数增大了，即试验考核比GB 311.1-1997更严了；而对操作波，主要是范围II设备，GB 311.1-1997公式随着海拔升高，Ka快速增大，而采用IEC公式在技术上和经济上更合理。

本标准表2、3、4、5、6中给出的额定绝缘水平已校正到标准大气条件下的海拔1000 m, 对高于1000 m的应按公式进行海拔修正。

5.4绝缘配合方法和程序

对绝缘配合程序作了更清楚的说明，给出了确定额定或标准绝缘水平的流程图，并对如何确定典型电压和过电压、配合耐受电压、要求耐受电压以及额定耐受电压给出了原则和方法，并增加了配合因数Kcd的曲线；

本标准综合了GB 311.1-1997和IEC 60071-1:2006 绝缘配合的方法和程序。GB/T 311.2-2002 修订时, 由于GB 311.1-1997 为非等效IEC 60071-1:1993, 作为过渡, 对绝缘配合程序引入了典型电压和过电压、配合耐受电压、要求耐受电压以及额定耐受电压等概念, 为本次修订GB 311.1 奠定了基础。

为了使本标准与IEC 60071-1 在绝缘配合程序上一致，本标准直接采用了IEC 60071-1 的程序，需要说明的是对500 kV及以下等级的绝缘水平，基本保持与原GB 311.1-1997 相同，尽管这些绝缘水平是按照我国传统的绝缘配合程序确定的，但在GB/T 311.2-2002 中已对此作了说明。作为两种程序求得的标准绝缘水平基本一致，仅在中压范围的短时工频耐受电压略高于IEC对应值，但这也符合我国国情。

GB 311.1-1997 主要采用的确定性法，仅对范围II内操作冲击采用了统计法。IEC推荐的绝缘配合程序步骤更清晰。因此本标准也按此步骤来确定800 kV和1100 kV设备的基准绝缘水平。

5.5增加超、特高压两个电压等级设备的绝缘水平

GB 311.1-1997只涵盖550 kV及以下设备的绝缘水平，随着我国800 kV和1100 kV设备的研制投运, 本次修订时参考IEC 60071-1和我国实际增加了该两个电压等级设备的绝缘水平和额定耐受电压。

为涵盖800 kV和1100 kV设备的绝缘水平，增加了Um为800 kV和1 100 kV输变电设备的绝缘水平：标准额定短时工频耐受电压系列增加了790、830、880、960、1050、1100和1200 kV；标准额定冲击耐受电压系列增加了2550、2700、2900和3100 kV。

参考文献

1. 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（eqvIEC 60071-2:1996）

2. GB 2900.19-1994  电工术语 高电压试验技术和绝缘配合（IEC 60071-1:1993，NEQ）

3. GB/T 16927.1  高电压试验技术 第 1 部分：一般定义和试验要求（eqv IEC 60060-1）

4. GB/T 16927.2  高电压试验技术 第 2 部分：测量系统（eqv IEC 60060-2）

5. IEC 60060-1:2010 高电压试验技术 第1部分：一般定义和试验要求（High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements）

6. IEC 60071-2 Am 1 Ed. 3.0 绝缘配合 第2部分：应用导则（Insulation co-ordination - Part 2: Application guide）