《特高壓直流工程消能裝置用等離子體噴射觸發間隙技術規范》編制

說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1主要工作過程

本標準于2022年10月由中國電科院牽頭，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間隙的研制和工程應用的單位成立起草工作

組。總結等離子體噴射觸發間隙研發過程中形成的設計、生產和試驗經驗總結形

成標準草稿。于2022年12月6日通過了標工組組織的標準立項評審會，正式立

項，啟動編寫標準草案。于2023年6月29日通過了標工組組織的標準中期審查，

對標準草案進行了評審，根據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

本標準由中國電力科學研究院有限公司牽頭，西安交通大學、山東泰開高壓

開關有限公司、大連理工大學、西安西電高壓開關有限責任公司、中電普瑞科技

有限公司和國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院參與共同負責起草。

中國電科院負責標準整體編寫，西交大參與觸發設計實現部分編寫，大連理

工參與通流設計實現部分編寫，山東泰開高壓和西安西電高壓開關有限責任公司

參與間隙結構設計部分編寫，中電普瑞和國網江蘇電科院參與間隙試驗和運維部

分編寫。

二、標準編制原則和主要內容

1、標準編制原則

本標準規范的等離子體噴射觸發間隙是一種新原理的亞毫秒超高速關合電

力設備，可滿足特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制的工程需求。

標準編制背景為國家電網公司即將投運的白鶴灘—江蘇±800kV特高壓混合

直流輸電工程，受端采用400kV常規直流串聯3個并聯的400kV柔直，在交流

側短路故障穿越過程中柔直母線上會出現過電壓和很大的功率盈余，必須加裝可

控避雷器型自恢復消能裝置。當柔直母線上出現過電壓時消能裝置的控制開關需

要亞毫秒關合將可控避雷器投入工作。中國電科院團隊提出采用SF6/N2等離子

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體噴射觸發間隙技術，并國際首次自主研制DC80kV觸發間隙開展等離子體噴

射觸發間隙，完成了關鍵技術研究和產品研制已工程投運。過程中解決三大技術

難題，一是強絕緣氣體中、低工作系數下、采用低壓小容量觸發源實現高性能觸

發，和觸發性能實時監測難題；二是大容量特高壓直流通流燃弧后絕緣不下降并

快速恢復難題；三是高電位、高可靠、全功能測控難題。

為解決現有交、直流開關設備相關標準并不能夠指導產品設計、制造、試驗

和工程應用的問題。標準編寫組總結中國電科團隊過程中形成的產品設計、性能

驗證和工程應用經驗，規范了等離子體噴射觸發間隙的設計、制造、試驗和交付

驗收等環節。本標準中編制過程中充分調研了國內外開關設備和等離子體觸發間

隙相關標準，對于現有標準中適用的條款采用直接引用原則，對于所提出的產品

設計建議和試驗方法進行了充分的驗證，可用于指導制造廠產品研發和成套設計

單位設備選型。

本標準具備開放性，可依據工程需要進一步拓展形成交、直流多電壓等級的

等離子體觸發間隙系列化標準。

2、標準主要內容

本標準針對用于特高壓直流可控自恢復消能裝置用等離子體噴射觸發間隙，

主要規范了標志、正常運行條件、額定值、關鍵技術要求及設計實現參考、型式

試驗、出廠試驗、現場驗收試驗和運行維護等內容，并對如下重點問題提出了統

一的方法和要求：

1)觸發間隙整體結構設計。

2)絕緣設計要求。

3)觸發設計要求。

4)通流及絕緣恢復設計要求。

5)通流內部燃弧承壓要求。

6)測控要求。

7)高電位供能及絕緣平臺設計要求。

8)觸發間隙型式試驗、出廠試驗和現場驗收試驗項目及方法。

9)觸發間隙運維檢修方案。

3、解決的主要問題

等離子體噴射觸發間隙是一種簡單可靠的亞毫秒超高速關合電力設備，可用

于交、直流多種電壓等級的超快速閉合應用場景，但等離子體噴射觸發間隙是一

種新原理的高壓電器，現有交、直流開關設備相關標準并不能夠指導產品設計、

制造、試驗和工程應用。制造廠研制、用戶選型和使用沒有可依據的標準，嚴重

影響了觸發間隙的工程推廣和成套設計。

本標準中根據特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制需求，規范等離子體

噴射觸發間隙的設計、制造、試驗和交付驗收等環節，用于指導制造廠產品研發

和成套設計單位設備選型。

三、主要試驗情況

本標準規范了用于特高壓直流工程可控自恢復消能裝置快速控制的等離子

體噴射觸發間隙。中國電科院按照特高壓直流工程高性能及高可靠的極端嚴酷要

求，完成了國際首臺等離子體觸發間隙TG1-DC80/30-SF6/N2產品研制，據此提

出了本標準中關鍵技術要求和設計實現參考。產品完成了第三方性能試驗驗證，

間隙本體雷電絕緣耐壓250kV，最低可觸發電壓50kV，觸發導通時間0.2ms，

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

壓耐受，觸發、通流、測控雙冗余設計，據此提出了本標準中型式試驗項目及方

法。完成產品生產供貨，配合“白鶴灘-江蘇”特高壓直流工程完成現場調試，

成功實現工程投運，據此提出了本按標準中的出廠試驗、現場驗收試驗和運維方

法。

上述工作充分驗證了本標準中提出的設計方法的可靠性，和試驗、運維方法

的合理性。

四、標準中涉及專利的情況

無。

五、預期達到的社會效益、對產業發展的作用等情況

等離子體噴射觸發間隙作為一種簡單可靠的亞毫秒超高速關合電力設備，關

合速度快、通流容量大、簡單可靠，體積小、成本低，技術經濟優勢明顯，有望

作為核心控制元件用于交、直流系統多電壓等級超高速關合場合，滿足電網越來

越多的超高速快速控制和保護需要，具有廣闊的應用前景。

本標準中規范了一種基于等離子體噴射觸發的間隙型超高速關合高壓電力

設備。根據特高壓直流可控自恢復消能裝置快速控制需求，規范等離子體噴射觸

發間隙的設計、制造、試驗和交付驗收等環節，可用于指導制造廠產品研發和成

套設計單位設備選型。也有望進一步擴大應用范圍，指導特高壓交、直流工程控

制和保護中所需的等離子體觸發間隙型超高速閉合開關研制。

六、與國際、國外對比情況

本標準中所規定的等離子噴射觸發間隙為國際首次工程應用。

目前國內外尚未檢索到專門針對等離子體噴射觸發間隙設計、制造、試驗和

運維等方面的相關技術標準。

目前國內尚無等離子體噴射觸發間隙的工程產品應用和技術標準。

目前國內能檢索到的基于間隙放電的快速閉合電力設備的標準僅有《串聯補

償裝置用火花間隙》，其規定了交流系統中串聯電容器補償裝置用火花間隙的設

計要求、試驗方法等。但其基本觸發放電原理與本標準中所規定的等離子體噴射

觸發間隙不同，因此，除部分通用術語相同外，適用范圍、整體結構、絕緣、觸

發和通流等關鍵設計及試驗方法均不相同，無法共用。

綜上，本標準水平可以確定為國際先進水平。

七、在標準體系中的位置，與現行相關法律、法規、規章及相關標準，特

別是強制性標準的協調性

本標準中主要內容依據中國電科院團隊等離子體噴射觸發間隙產品研制和

工程應用成果。其中部分試驗、部分關鍵組部件和氣體參考了現行標準。主要有：

依據《GB/T16927.1高電壓試驗技術》、《GB/T17626電磁兼容試驗和測量技術》

和《GB/T2434電力電子產品環境試驗》提出了觸發間隙本體絕緣、控制系統電

磁兼容和環境試驗方法。依據《GB/T1102高壓開關設備六氟化硫氣體密封試驗

方法》、《GB/T12022工業六氟化硫》和《GB/T8979純氮、高純氮和超純氮》提

出了觸發間隙氣體控制要求。依據《GB/T21429戶外和戶內電氣設備用空心復

合絕緣子定義、試驗方法、驗收準則和設計推薦》、《GB/T8320銅鎢及銀鎢電觸

頭》和《GB/T15972光纖試驗方法規范》等提出了復合外套、銅鎢電極和光纖

絕緣子等關鍵設備的設計要求。

八、重大分歧意見的處理經過和依據

無