NB/T 31057-2014.Technical specification of overvoltage protection of power collection system for wind farm.
1范围
NB/T 31057规定了风力发电场集电系统过电压保护的技术要求。
NB/T 31057适用于并网型陆上风力发电场的66kV及以下集电系统。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB311.1绝缘配合第1部分:定义、原则和规则
GB1094.11电力变压器第11部分:干式变压器
GB 500603kV~110kV 高压配电装置设计规范
GB/T 50065交流电气装 置的接地设计规范
GB 50147电气装置安装工程 高压电器 施工及验收规范
GB 50150电气装置安装工程 电气设备交接试验标准
GB 50169电气装置 安装工程接地装 置施工及验收规范
DL/T393输变电 设备状态检修试验规程
DL/T474现场绝缘试验实施导则
DL/T5191风力发 电场项目建设工程验收规程
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1风力发电机组wind turbine generator system
将风的动能转换为电能的系统。
3.2风力发电场wind farm
由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
3.3集电线路transmission line of power collction system
连接风力发电机组升压变压器高压端或高压风力发电机组出口至风力发电场升压站主变压器低压端的电力线路。
3.4集电系统power collection system
由集电线路、风力发电机组升压变压器及配电装置等构成，汇集风力发电机组电能并输送到风力发电场升压站的电力连接系统，也称为电力汇集系统。

ICS29.150.50
备案号：47854-2015
中华人民共和国能源行业标
NB/T31057—2014
风力发电场集电系统过电压保护技术规范Technical specification of overvoltage protection of powercollectionsystemforwindfarm
2014-10-15发布
国家能源局
2015-03-01实施
规范性引用文件
3术语和定义
电气设备的绝缘水平
中性点接地方式
暂时过电压
操作过电压
雷电过电压
集电系统配电装置安全净距·
交接试验及验收
11运行维护
附录A（资料性附录）集电系统中性点接地设备的选择和运行方式要求NB/T31057—2014
NB/T31057—2014
第1部分：标准的结构和编写》给出的规则本标准依据GB/T1.1-2009《标准化工作导则编写。
根据国家能源局《关于下达2011年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技（2011）27号）要求制定。
本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：龙源电力集团股份有限公司、武汉大学。本标准主要起草人：张宝全、王建国、颜文、王顺超、范子超、李显强、杜廚春、张国珍、朱树立。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。
iiiKANiKAca
1范围
NB/T31057—2014
风力发电场集电系统过电压保护技术规范本标准规定了风力发电场集电系统过电压保护的技术要求。本标准适用于并网型陆上风力发电场的66kV及以下集电系统。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用支件，仅注日期的版本适用于本文wwW.bzxz.Net
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB311.1
GB1094.11
GB50060
绝缘配合
第1部分：定义、
原则和规则
电力变压器
部分，千式变压器
110kV高压配电装置设计规范
交流电气装置的接地设计规范
GB/T50065
电气装置安装工程
GB50147
GB50150
GB50169
DL/T393
DL/T474
DL/T5191
3术语和定义
电气装置安装工程
电气装置安装工程
高压电器施工及验收规范
电气设备交接试验标准
接地装置施工及验收规范
输变电设备状态检修试验规程
现场绝缘试验实施导则
风力发电场项目建设工程验收规程下列术语和定义适用于本标准。3.1
风力发电机组windturbinegenerator system将风的动能转换为电能的系统。3.2
风力发电场windfarm
由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站3.3
集电线路transmission line of power collection system连接风力发电机组升压变压器高压端或高压风力发电机组出口至风力发电场升压站主变压器低压端的电力线路。
集电系统
power collection system
由集电线路、风力发电机组升压变压器及配电装置等构成，汇集风力发电机组电能并输送到风力发电场升压站的电力连接系统，也称为电力汇集系统。3.5
保护角shieldingangle
地线对导线的保护角指杆塔处（不考虑风偏），地线对水平面的垂线和地线与导线的连线之间的夹角。一
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NB/T31057—2014
地闪密度ground flashdensity
每年每平方公里地面落雷次数。3.7
雷暴日thunderstorm day
一天中可听到一次及以上的雷声称为一个雷暴日。3.8
少雷区 less thunderstorm region平均年雷暴日数不超过15的地区。3.9
中雷区middlethunderstormregion平均年雷暴日数超过15但不超过40的地区。3.10
多雷区morethunderstormregion平均年雷暴日数超过40但不超过90的地区。3.11
强雷区strongthunderstorm region平均年雷暴日数超过90的地区及根据运行经验雷害特殊严重的地区。3.12
metal oxide surge arrester:MOA交流无间隙金属氧化物避雷器
由非线性金属氧化物电阻片串联和（或）并联组成的避雷器，通常简称为避雷器。3.13
线路用避雷器line surge arrester并联连接在线路绝缘子的两端，用于限制线路上的雷电过电压的避雷器。线路用避雷器分为无间隙避雷器和带外串联间隙避雷器，带外串联间隙避雷器由线路用避雷器本体和外串联间隙两部分构成。3.14
电缆护层保护器
cable-shealth protector; CP
一般由非线性金属氧化物电阻片组成，接于电缆端部金属护层与接地极之间，在正常工作电压下呈高电阻以限制金属护层上的工频感应电流，在过电压下呈低电阻以限制电缆护层的过电压水平。4电气设备的绝缘水平
4.1集电系统运行中电气装置承受的电压有：a）工作电压。
b）暂时过电压。
c）操作过电压。
d）雷电过电压。
4.2集电系统电气设备的标准绝缘水平见表1。表1集电系统电气设备的标准绝缘水平集电系统标称电压
（有效值）
设备最高电压
（有效值）
额定雷电冲击耐受电压（峰值）系列1
系列I
单位：kv
额定短时（Imin）工频
耐受电压（有效值）
iiKANiKAca
集电系统标称电压
（有效值）
设备最高电压
（有效值）
表1（续）
额定雷电冲击耐受电压（峰值）系列I
185/200b
系列Ⅱ
NB/T31057—2014
额定短时（1min）工频
耐受电压（有效值）
30/42°:35
80/95°85
注1：系统标称电压10kV～20kV所对应设备的系列I的绝缘水平，仅用于中性点低电阻接地系统。上下两个数据分别用于干式和油浸式变压器。该栏斜线下的数据仅用于设备的内绝缘。该栏斜线下的数据为设备外绝缘在干燥状态下的耐受该栏斜线上的数据为设备外绝缘在湿燥状态下的耐受电压：电压。在分号“，”之后的仅用于变压器类设备的内绝缘。4.3
集电系统各类设备的额定雷电冲击耐受电压见表2。表2
系统标称
（有效值）
设备最
高电压
（有效值）
变压器
75(60)
125(95)
185/200
集电系统各类设备的额定雷电冲击耐受电压额定雷电冲击（内，外绝缘）耐受电压（峰值）并联
电抗器
75(60）
125(95)
185/200
耦合电容
器、电压
互感器
75(60)
125(95)
185/200
注1：圆括号内数据仅用于中性点低电阻接地系统。注2：斜线下的数据仅用于设备的内绝缘。干式变压器的额定雷电冲击耐受电压值参照GB1094.11。指热状态下的耐受电压值。
集电系统各类设备的短时工频耐受电压见表3。4.4
高压电力
电缆。
125(95)
高压电器
75(60)
125(95)
母线支柱
绝缘子、
穿墙套管
75(60)
125（95)
集电系统各类设备的短时（1min）工频耐受电压表3
系统标称
（有效值）
设备最高电压
（有效值）
变压器a
内、外绝缘（干试与湿试）
耦合电容器、高压电器、
并联电抗器*
电压互感器和穿墙套管
高压电力
单位：kv
雷电冲击裁波耐
受电压（峰值）
变压器类设备
的内绝缘
单位：kv
母线支柱绝缘子
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NB/T31057—2014
系统标称
（有效值）
设备最高电压
（有效值）
变压器“
表3（续）
内、外绝缘（干试与湿试）
鹏合电容器、高压电器、
并联电抗器
电压互感器和穿墙套管
高压电力
母线支柱绝缘子
该栏斜线下的数据为该类设备的内绝缘和外绝缘干状态的耐受电压：该栏斜线上的数据为该类设备的外绝缘湿耐受电压。千式变压器的工频耐受电压值参照GB1094.11。该栏中斜线下的数据为该类设备的外绝缘干耐受电压。4.5风力发电机组（以下简称“机组”）升压变压器低压侧所安装的低压避雷器的外套绝缘耐受电压见表4。
表4低压避雷器的外套绝缘耐受电压项目
短时（1min）工频耐受电压
雪电冲击耐受电压
注1：低压避雷器额定电压为0.59kV。5中性点接地方式
5.1机组升压变压器的低压侧中性点应直接接地。干试
单位：kv
5.2含机组升压变压器的集电系统的高压部分以及连接高压机组的集电系统，中性点一般可采用谐振接地或低电阻接地方式。
5.3集电系统中性点接地设备的选择和运行方式要求可参见附录A。6暂时过电压
6.1集电系统中工频过电压一般由线路空载、甩负荷和单相接地等故障引起，可不采取特殊措施限制工频过电压。
6.2集电系统操作和故障情况下，电感电容参数的不利组合会引起谐振过电压，风力发电场应采取有效措施加强防护。对于中性点不接地系统，因故障（主要是单相接地故障）或操作等原因引起电磁式电压互感器上电压增高或产生励磁涌流，导致铁芯饱和，会引起铁磁谐振过电压。防止和限制铁磁谐振过电压的措施：
选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器。a）
在互感器开口三角绕组中装设电阻或其他专门消除此类铁磁谐振的装置。b）
在互感器高压绕组的中性点接入零序电压互感器，即采用4PT接线方式。d)
安装消谐装置。
7操作过电压
7.1集电系统的操作过电压一般由单相接地、空载线路分合闸、操作空载变压器和并联电抗器、开断并联电容补偿装置等原因引起。7.2断路器开断空载集电线路发生重击穿时的过电压与系统中性点接地方式、开断前是否有接地故障4
iiKANiKAca
等因素有关，应采用重击穿概率极低的断路器。NB/T31057—2014
7.3集电系统空载线路合闸和单相重合闸过电压一般不超过系统最大工作相电压幅值的3.0倍，通常无需采取限制措施。
7.4采用熄弧性能较强的断路器开断励磁电流较大的变压器会产生高幅值过电压，可在断路器的非电源侧装设避雷器加以限制。
8雷电过电压
8.1架空集电线路的雷电过电压及保护8.1.1架空集电线路的雷电过电压保护应根据集电线路电压等级、当地线路运行经验、雷电活动强弱、地闪密度、地形地貌特点和土壤电阻率等条件，通过技术经济比较确定。8.1.2架空集电线路的雷电过电压类型8.1.2.1雷击架空集电线路杆塔或地线时，会在绝缘子（串）两端山现雷电过电压。该过电压与杆塔自身电感、杆塔冲击接地电阻、地线分流以及雷电流幅值等因素有关8.1.2.2雷电直击架空集电线路导线将产生雷电过电压。雷击集电线路附近物体或地面，在线路的导线上将产生雷电感应过电压，最大幅值可达8.1.2.3
300kV～400kV，有可能对35kV及以下架空集电线路和电气设备的绝缘产生危害。8.1.3架空集电线路雷电过电压保对架空集电线路的雷电过电压宜采用以下方式进行防护：除少雷区外，35kV及以上电压等级的架空集电线路应全线架设地线，地线的保护角不宜大于a）
25°。对于有地线的架空集电线路，雷季干燥时，其单基杆塔不连地线时的工频接地电阻不宜超过表5规定的数值。
表5有架空地线的架空集电线路杆塔的工频接地电阻土壤电阻率p
工额接地电阻值
100p5500
50001000
1000p2000
p>2000
在少雷区，风力发电场架空集电线路可不沿全线架设地线，但应在升压站的进线段架设地b）
线，进线段长度不宜小于500m。c
在多雷区，宜安装线路用避雷器，也可考虑架设双地线，适当加强绝缘、改善接地。在强雷区，应安装线路用避雷器除在少雷区外，采用钢筋混凝土杆塔的10kV架空集电线路，宜采用绝缘横担，当采用铁横担时，对可靠性要求高的集电线路宜采用高一电压等级的绝缘子。在土壤电阻率不大于5002·m的地区，允许将架空集电线路的地线引接至升压站出线门型架构上，但应在构架附近装设集中接地装置。在土壤电阻率大于500Q·m的地区，架空集电线路的地线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到升压站配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。架空集电线路通过电缆进入升压站时，在架空集电线路终端杆塔与电缆连接处应加装一组避g
雷器，其接地端应以尽可能短的连线（长度宜小于1m）与电缆的金属外皮连接后，再与终端杆接地装置连接，终端杆塔工频接地电阻不宜大于52。8.1.4有地线的架空集电线路，应防止雷击档距中央后反击导线。15℃无风时，档距中央导线与地线间的距离不宜小于式（1）要求：S=0.012/+1
iiiKANiKAca
NB/T31057—2014
式中：
S——导线与地线间的距离，
档距长度，m。
8.1.5在海拔高度为1000m～3000m的地区，20kV、35kV及66kV架空集电线路导线与杆塔间的空气间隙不应小于表6中所列数值，10kV线路不应小于表7中所列数值。对于悬垂绝缘子串，表中要求的空气间隙为风偏后的距离，风偏角计算用风速对于运行电压和操作过电压分别为线路设计基本风速和50%线路设计基本风速。对于雷电过电压，计算用风速取10m/s。表620kV、35kV及66kV架空集电线路的最小空气间隙系统标称电压
系统标称电压
雷电过电压间隙
操作过电压间隙
表710kV架空集电线路的最小空气间隙海拔
过引线、引下线与邻相导线之间mm
运行电压间隙
导线与杆塔构件、拉线之间
8.1.6当确认钢筋混凝土杆塔的非预应力钢筋经绑扎或焊接形成可靠电气通路时，非预应力钢筋可兼作接地引下线：当非预应力钢筋未形成可靠电气通路时，应外敷接地引下线，外敷的接地引下线可采用镀锌钢绞线，其截面积不应小于25mm28.1.7钢筋混凝土杆塔的横担、地线支架等接地构件之间宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连：利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土杆塔，其钢筋与接地螺母、铁横担间应有可靠的电气连接。8.2机组升压变压器及配电装置的雷电过电压保护8.2.1机组升压变压器的低、高压侧应分别安装相对的避雷器（见图1和图2中的MOA，和MOA2），其参数应符合表8的要求。
表8典型的集电系统避雷器参数
系统标称
电压有效值
避雷器额定
电压有效值
避雷器持续运行
电压有效值
雷电冲击电
流峰值残压
直流1mA
参考电压
标称放电
iiiKAoNikAca
系统标称
电压有效值
避雷器额定
电压有效值
17 (13)
34(26)
54(42)
96(72)
避雷器持续运行
电压有效值
13.6（10.4)
27.2(20.8)
43.2(33.6)
75.0(56.3)
表8（续）
雷电冲击电
流峰值残压
≤45.0（32.5)
≤90.0（65.0)
≤134（104)
≤250（187）
NB/T31057—2014
直流1mA
参考电压
≥24 (18.4)
≥48(36.8)
≥77(59.4)
≥140（105）
注1：圆括号内数据仅用于故障清除时间不超过10s的中性点谐振接地系统和低电阻接地系统。注2：额定电压为12kV~96kV避雷器的2ms方波的电流不小于600A。注3：额定电压为34kV以上的避雷器应加装放电计数器。标称放电
避雷器高压端与升压变压器绕组相线之间、接地端与升压变压器外壳之间的连接线应尽可能短（长度宜小于1m）。对于箱式升压变压器，避雷器应安装在其内部；对于散开式升压变压器，避雷器应尽可能靠近其安装，避雷器接地端应直接与升压变压器外壳连接，再与接地装置连接。8.2.2升压变压器高压侧与集电线路之间安装有跌落式熔断器或隔离开关时，应在跌落式熔断器和隔离开关的线路侧安装相对地避雷器（见图1和图2中的MOA，），其参数应符合表8的要求。散开式升压变压器
集电线路
图1散开变高压侧直接与架空集电线路连接时的雷电过电压保护接线8.2.3当集电系统中电缆的长度超过50m时，应在其两端安装避雷器（见图2中的MOA和MOA），避雷器参数应符合表8的要求，当其长度不超过50m，可只在其端安装避雷器。当电缆与架空集电线路连接时，应在连接处安装一组避雷器，避雷器参数应符合表8的要求。三芯电缆两端的金属屏蔽层应直接接地，见图2a）：单芯电缆一端的金属屏蔽层应直接接地、另一端的金属屏蔽层应经电缆护层保护器接地，见图2b）。避雷器的接地端应以尽可能短的连线（长度宜小于1m）与电缆的金属屏蔽层以及升压变压器外壳连接后，再与接地装置连接。9集电系统配电装置安全净距
9.1户外和户内配电装置安全净距应符合GB50060的要求。具有绝缘外皮的导体及裸导体的安全净距要求相同。
9.2户外配电装置的安全净距不应小于表9的规定，电气设备外绝缘体最低部位距地小于2500mm时，应装设固定遮栏。
9.3户内配电装置的安全净距不应小于表10的规定，电气设备外绝缘体最低部位距地小于2300mm时，应装设固定遮栏。
NB/T31057—2014
升压变压器
MOA由
电缆华电线器
）升压变压器高压侧与三芯电维连接升压变压器
电缆集电线路
b）升压变压器高压侧与单芯电缆连接MOA4
图2升压变压器高压侧经电缆与电缆集电线路连接时的雷电过电压保护接线表9集电系统户外配电装置的安全净距序号
适应范围
带电部分至接地部分之间
网状速栏向上延伸线距地2500mm处与遮栏上方带电部分之间
不同相的带电部分之间
断路器和隔离开关的端口两侧引线带电部分之间设备运输时，其设备外廓至无邀栏带电部件之间交叉的不同时停电检修的无迹栏带电部件之间状速栏至绝缘体和带电部件之间带电作业时带电部分至接地部分之间网状遮栏至带电部分之间
无遮栏裸导体至地面之间
无遗栏裸导体至建筑物，构筑物顶部之间平行的、不同时停电检修的无遮栏裸导体之间带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间Ua=10kv
注1：U.为系统标称电压。
注2：海拔超过1000m时，应参照GB311.1对A和Az的值进行海拨修正。8
单位：
U=66kv
表10集电系统户内配电装置的安全净距适应范围
带电部分至接地部分之间
网状和板状遮栏向上延伸线距地2300mm处与遮栏上方带电部分之间
不同相的带电部分之间
断路器和隔离开关的端口两侧引线带电部分之间栅状遵栏至带电部分之间
交叉的不同时停电检修的无建栏带电部分之间网状遮栏至带电部分之间
无遮栏裸导体至地（楼）面之间平行的不同时停电检修的无迹栏课导体之间通向屋外的出线套管至屋外通道的路面U.=10kV
注1：U.为系统标称电压
注2：
海拔超过1000m
时，应参照GB311.1对A，和A2的值进行海拨修正注3：
B值可在A值
加30mm
当为板状遮栏时
通向屋外配电装置的出线套管至屋外地面的距离，不应小于表9所列屋外部分的C值。注4
交接试验及验收
集电系统过电压保护装置的交接试验按GB50150的规定执行。10.2
NB/T31057—2014
单位：
U,=35kV
集电系统中接地装置和电缆终端金属护层接地的施工及验收按GB50169的规定执行。集电线路的施工及验
收按DL/T5191的规定执行。
集电系统避雷器的施
及验收接GB50147的规定执行。
集电系统配电装置的安全净距按本标准表9和表10验收。运行维护
集电系统过电压保护装置应定期进行运行维护。集电系统过电压保护装置的运行维护应符合DL/T393和DL/T474的规定。U.=66k
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