《特高壓直流可控自恢復(fù)消能裝置快速控制用等離子體噴射觸發(fā)間隙技術(shù)規(guī)范編制說明》

《特高壓直流工程消能裝置用等離子體噴射觸發(fā)間隙技術(shù)規(guī)范》編制

說明

（征求意見稿）

一、工作簡(jiǎn)況

1主要工作過程

本標(biāo)準(zhǔn)于2022年10月由中國(guó)電科院牽頭，組織參與“白鶴灘-江蘇”特高壓

直流輸電工程用等離子體噴射觸發(fā)間隙的研制和工程應(yīng)用的單位成立起草工作

組?？偨Y(jié)等離子體噴射觸發(fā)間隙研發(fā)過程中形成的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)形

成標(biāo)準(zhǔn)草稿。于2022年12月6日通過了標(biāo)工組組織的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)評(píng)審會(huì)，正式立

項(xiàng)，啟動(dòng)編寫標(biāo)準(zhǔn)草案。于2023年6月29日通過了標(biāo)工組組織的標(biāo)準(zhǔn)中期審查，

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了評(píng)審，根據(jù)專家意見修改完善形成征求意見稿。

2主要參加單位和起草工作組成員及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司牽頭，西安交通大學(xué)、山東泰開高壓

開關(guān)有限公司、大連理工大學(xué)、西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司、中電普瑞科技

有限公司和國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院參與共同負(fù)責(zé)起草。

中國(guó)電科院負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)整體編寫，西交大參與觸發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)部分編寫，大連理

工參與通流設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)部分編寫，山東泰開高壓和西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司

參與間隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分編寫，中電普瑞和國(guó)網(wǎng)江蘇電科院參與間隙試驗(yàn)和運(yùn)維部

分編寫。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的等離子體噴射觸發(fā)間隙是一種新原理的亞毫秒超高速關(guān)合電

力設(shè)備，可滿足特高壓直流可控自恢復(fù)消能裝置快速控制的工程需求。

標(biāo)準(zhǔn)編制背景為國(guó)家電網(wǎng)公司即將投運(yùn)的白鶴灘—江蘇±800kV特高壓混合

直流輸電工程，受端采用400kV常規(guī)直流串聯(lián)3個(gè)并聯(lián)的400kV柔直，在交流

側(cè)短路故障穿越過程中柔直母線上會(huì)出現(xiàn)過電壓和很大的功率盈余，必須加裝可

控避雷器型自恢復(fù)消能裝置。當(dāng)柔直母線上出現(xiàn)過電壓時(shí)消能裝置的控制開關(guān)需

要亞毫秒關(guān)合將可控避雷器投入工作。中國(guó)電科院團(tuán)隊(duì)提出采用SF6/N2等離子

1

體噴射觸發(fā)間隙技術(shù)，并國(guó)際首次自主研制DC80kV觸發(fā)間隙開展等離子體噴

射觸發(fā)間隙，完成了關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品研制已工程投運(yùn)。過程中解決三大技術(shù)

難題，一是強(qiáng)絕緣氣體中、低工作系數(shù)下、采用低壓小容量觸發(fā)源實(shí)現(xiàn)高性能觸

發(fā)，和觸發(fā)性能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)難題；二是大容量特高壓直流通流燃弧后絕緣不下降并

快速恢復(fù)難題；三是高電位、高可靠、全功能測(cè)控難題。

為解決現(xiàn)有交、直流開關(guān)設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不能夠指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)

和工程應(yīng)用的問題。標(biāo)準(zhǔn)編寫組總結(jié)中國(guó)電科團(tuán)隊(duì)過程中形成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能

驗(yàn)證和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范了等離子體噴射觸發(fā)間隙的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和交付

驗(yàn)收等環(huán)節(jié)。本標(biāo)準(zhǔn)中編制過程中充分調(diào)研了國(guó)內(nèi)外開關(guān)設(shè)備和等離子體觸發(fā)間

隙相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中適用的條款采用直接引用原則，對(duì)于所提出的產(chǎn)品

設(shè)計(jì)建議和試驗(yàn)方法進(jìn)行了充分的驗(yàn)證，可用于指導(dǎo)制造廠產(chǎn)品研發(fā)和成套設(shè)計(jì)

單位設(shè)備選型。

本標(biāo)準(zhǔn)具備開放性，可依據(jù)工程需要進(jìn)一步拓展形成交、直流多電壓等級(jí)的

等離子體觸發(fā)間隙系列化標(biāo)準(zhǔn)。

2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)用于特高壓直流可控自恢復(fù)消能裝置用等離子體噴射觸發(fā)間隙，

主要規(guī)范了標(biāo)志、正常運(yùn)行條件、額定值、關(guān)鍵技術(shù)要求及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)參考、型式

試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)等內(nèi)容，并對(duì)如下重點(diǎn)問題提出了統(tǒng)

一的方法和要求：

1)觸發(fā)間隙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2)絕緣設(shè)計(jì)要求。

3)觸發(fā)設(shè)計(jì)要求。

4)通流及絕緣恢復(fù)設(shè)計(jì)要求。

5)通流內(nèi)部燃弧承壓要求。

6)測(cè)控要求。

7)高電位供能及絕緣平臺(tái)設(shè)計(jì)要求。

8)觸發(fā)間隙型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)項(xiàng)目及方法。

9)觸發(fā)間隙運(yùn)維檢修方案。

3、解決的主要問題

等離子體噴射觸發(fā)間隙是一種簡(jiǎn)單可靠的亞毫秒超高速關(guān)合電力設(shè)備，可用

于交、直流多種電壓等級(jí)的超快速閉合應(yīng)用場(chǎng)景，但等離子體噴射觸發(fā)間隙是一

種新原理的高壓電器，現(xiàn)有交、直流開關(guān)設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不能夠指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、

制造、試驗(yàn)和工程應(yīng)用。制造廠研制、用戶選型和使用沒有可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重

影響了觸發(fā)間隙的工程推廣和成套設(shè)計(jì)。

本標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)特高壓直流可控自恢復(fù)消能裝置快速控制需求，規(guī)范等離子體

噴射觸發(fā)間隙的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和交付驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，用于指導(dǎo)制造廠產(chǎn)品研發(fā)

和成套設(shè)計(jì)單位設(shè)備選型。

三、主要試驗(yàn)情況

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了用于特高壓直流工程可控自恢復(fù)消能裝置快速控制的等離子

體噴射觸發(fā)間隙。中國(guó)電科院按照特高壓直流工程高性能及高可靠的極端嚴(yán)酷要

求，完成了國(guó)際首臺(tái)等離子體觸發(fā)間隙TG1-DC80/30-SF6/N2產(chǎn)品研制，據(jù)此提

出了本標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)要求和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)參考。產(chǎn)品完成了第三方性能試驗(yàn)驗(yàn)證，

間隙本體雷電絕緣耐壓250kV，最低可觸發(fā)電壓50kV，觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間0.2ms，

觸發(fā)壽命1800次，通流能力30kA/50ms/50次，通流后100ms恢復(fù)1.5倍額定電

壓耐受，觸發(fā)、通流、測(cè)控雙冗余設(shè)計(jì)，據(jù)此提出了本標(biāo)準(zhǔn)中型式試驗(yàn)項(xiàng)目及方

法。完成產(chǎn)品生產(chǎn)供貨，配合“白鶴灘-江蘇”特高壓直流工程完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，

成功實(shí)現(xiàn)工程投運(yùn)，據(jù)此提出了本按標(biāo)準(zhǔn)中的出廠試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)和運(yùn)維方

法。

上述工作充分驗(yàn)證了本標(biāo)準(zhǔn)中提出的設(shè)計(jì)方法的可靠性，和試驗(yàn)、運(yùn)維方法

的合理性。

四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

無。

五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

等離子體噴射觸發(fā)間隙作為一種簡(jiǎn)單可靠的亞毫秒超高速關(guān)合電力設(shè)備，關(guān)

合速度快、通流容量大、簡(jiǎn)單可靠，體積小、成本低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，有望

作為核心控制元件用于交、直流系統(tǒng)多電壓等級(jí)超高速關(guān)合場(chǎng)合，滿足電網(wǎng)越來

越多的超高速快速控制和保護(hù)需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范了一種基于等離子體噴射觸發(fā)的間隙型超高速關(guān)合高壓電力

設(shè)備。根據(jù)特高壓直流可控自恢復(fù)消能裝置快速控制需求，規(guī)范等離子體噴射觸

發(fā)間隙的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和交付驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，可用于指導(dǎo)制造廠產(chǎn)品研發(fā)和成

套設(shè)計(jì)單位設(shè)備選型。也有望進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，指導(dǎo)特高壓交、直流工程控

制和保護(hù)中所需的等離子體觸發(fā)間隙型超高速閉合開關(guān)研制。

六、與國(guó)際、國(guó)外對(duì)比情況

本標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的等離子噴射觸發(fā)間隙為國(guó)際首次工程應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)外尚未檢索到專門針對(duì)等離子體噴射觸發(fā)間隙設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和

運(yùn)維等方面的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

目前國(guó)內(nèi)尚無等離子體噴射觸發(fā)間隙的工程產(chǎn)品應(yīng)用和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

目前國(guó)內(nèi)能檢索到的基于間隙放電的快速閉合電力設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)僅有《串聯(lián)補(bǔ)

償裝置用火花間隙》，其規(guī)定了交流系統(tǒng)中串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置用火花間隙的設(shè)

計(jì)要求、試驗(yàn)方法等。但其基本觸發(fā)放電原理與本標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的等離子體噴射

觸發(fā)間隙不同，因此，除部分通用術(shù)語相同外，適用范圍、整體結(jié)構(gòu)、絕緣、觸

發(fā)和通流等關(guān)鍵設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法均不相同，無法共用。

綜上，本標(biāo)準(zhǔn)水平可以確定為國(guó)際先進(jìn)水平。

七、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特

別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

本標(biāo)準(zhǔn)中主要內(nèi)容依據(jù)中國(guó)電科院團(tuán)隊(duì)等離子體噴射觸發(fā)間隙產(chǎn)品研制和

工程應(yīng)用成果。其中部分試驗(yàn)、部分關(guān)鍵組部件和氣體參考了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。主要有：

依據(jù)《GB/T16927.1高電壓試驗(yàn)技術(shù)》、《GB/T17626電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)》

和《GB/T2434電力電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)》提出了觸發(fā)間隙本體絕緣、控制系統(tǒng)電

磁兼容和環(huán)境試驗(yàn)方法。依據(jù)《GB/T1102高壓開關(guān)設(shè)備六氟化硫氣體密封試驗(yàn)

方法》、《GB/T12022工業(yè)六氟化硫》和《GB/T8979純氮、高純氮和超純氮》提

出了觸發(fā)間隙氣體控制要求。依據(jù)《GB/T21429戶外和戶內(nèi)電氣設(shè)備用空心復(fù)

合絕緣子定義、試驗(yàn)方法、驗(yàn)收準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)推薦》、《GB/T8320銅鎢及銀鎢電觸

頭》和《GB/T15972光纖試驗(yàn)方法規(guī)范》等提出了復(fù)合外套、銅鎢電極和光纖

絕緣子等關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)要求。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無