高压开关设备容量试验_电力/水利_工程科技_专业资料。高压开关设备容量试验 STL 导则 STL 成员配合起草导则对 IEC 及国家标 准进行解释 STL 鼓励其他非成员实验室采用 STL 已经发布实施的技术导则 STL 导则可为相关标准制修订提供参考
高压开关设备容量试验 STL 导则 STL 成员配合起草导则对 IEC 及国家标 准进行解释 STL 鼓励其他非成员实验室采用 STL 已经发布实施的技术导则 STL 导则可为相关标准制修订提供参考 必要时 STL 将对技术导则进行修订尤其当标 准有所更新时 STL 鼓励非成员试验组织遵守 STL 制定的技术导则并对其试验文 件中标明引用 STL 导则表示感谢 STL 证书 STL 成员可出具下列六种基本型式试 验证书 1 完整型式试验证书 本证书通过实施标准规定的所有型式试验提供对 厂家给出的设备的额定特性进行验证的情况 2 绝缘性能型式试验证书 本证书 通过实施标准规定的有关型式试验提供对所有绝缘额定参数的验证情况 3 温升 性能型式试验证书 本证书通过实施标准规定的有关型式试验提供对温升限值以 及主回路电阻测量的验证情况 4 短路关合和开断性能型式试验证书 本证书通 过实施标准规定的有关型式试验提供对短路和或关合和开断性能的额定特性的 验证情况 5 开合性能型式试验证书 本证书通过实施标准规定的所有型式试验 提供开合额定参数如容性电流的验证情况 6 内部燃弧性能型式试验证书 证书 内容 概述 为统一证书中的表述当依据 IEC 标准和根据 IEC 标准制定的国家标准 实施验证时 STL 成员同意遵照以下程序规则 每一个型式试验证书都应具有相同 的基本结构为协调 STL 成员发布的证书格式证书信息应该依照下述程序出现 证 书封面 证书封面应注明被试产品的名称和类型并提及为验证给定额定特性所进 行的试验这些必须符合本导则给出的文本和样式 证书封面应该体现证书所采用 的标准同时包括型式试验类型描述 除了适当的 IEC 标准外假如国家标准等效于 IEC 标准或有所不同但是它们不涉及给定的额定参数的验证即型式试验适合于 证书的内容在证书的封面或第一页可以提到国家标准不管在任何情况下成员都 有义务保证国家标准与 IEC 标准一致见本导则第 8 条 对采用非等效 IEC 的国家 标准进行的试验不可采用 STL 证书封面格式但是 STL 成员可在出具的报告中声明 所参照的适当的 STL 导则 额定参数页 额定参数页应包括由制造厂给定的经试 验验证的额定参数的全部详细内容 应按照 STL 的内容为每个产品填写额定参数 页 证书合并了不验证额定参数的型式试验时且所有试验都完全满足标准规定相 关特性这种情况下证书本页中应增加以下说明 本证书也验证了增加附加型式试 验的描述 本页还可以包括进行的试验项目清单适当的时候在征得本人同意的情 况下加上试验见证人的名单 任何与标准的差异也应在本页中详述 验证试验的 记录 证书应该包含验证试验的记录包括试验结果评估的具体内容试验回路的描 述测量的项目的信息并附有示波图的复印件或类似文件及照片 由可溯源必要的 图纸的复印件组成被试产品的细节描述推荐使用下列顺序格式 ◆ 试验项目一 览表若无额定参数页应有试验的见证人名单征得本人同意 ◆参照制造厂图纸对 试品进行的确认 ◆试验回路的描述及框图 ◆对所有试验结果的记录分类并且 不能将照片和示波图复印件混编在一起 ◆示波图或其他试验中测量的数据同一 试验和或同一试验方式的所有记录应放在一起 ◆照片 ◆图纸 证书和试验报告 中应包括的图纸 只有制造厂可以保证试品的所有细节符合图纸提供给试验室每 个图纸或数据表应包含一个声明即厂家保证图纸和数据代表被试设备 实验室负 责验证所提交的图纸和数据表充分代表了被试设备见表但不对图纸的准确性负 责 在实验室最终确认后每个图纸和数据表应被适当地标记为所代表的被试设备 证书或试验报告中应包含能够代表试品的充分的图纸和数据表的提纲同时还应 包含所有提交的以识别试品核心部分的图纸的参考数目 详细的图纸和其他数据 应减少数目合并在证书或试验报告中或者应按其原来的数目合并在一个单独的 文件夹中作为证书或试验报告的第二部分亦或者由实验室或返回厂家保管 ASTA BEAB Certification Services Suite 6 2nd Floor Hilton House Corporation Street Rugby Warwickshire UK CV21 2DN England CESIVia Rubattino 54 720134 Milano MI Italy ESEF Ensemble des Stations dEssais à Grande Puissance Franaises EDFRND Les Renardières Route de Sens - Ecuelles 77818 Moret-sur-Loing Cedex France KEMA Utrechtseweg 310 6812 AR Arnhem The Netherlands PEHLA Hallenweg 40 D-68219 Mannheim Germany SATS N-7465 Trondheim Norway JSTC Japanese Short-Circuit Testing Committee co Japanese Electrical Manufacturers Association JEMA 4-15 Nagata-cho 2-chome Chiyoda-ku Tokyo 100-0014 Japan STLNA Short-Circuit Testing Liaison North America co NEMA 1300 North 17th Street Suite 1847 ROSSLYN VA 22209 USA CPRI Central Power Research Institute Prof Sir C V Raman Road PB 8066 Bangalore – 560 080 India 对于较高的额定电流在各极有必要使用 多个并联导体的地方沿着多路导体布置中的每一个导体上的温差的平均值不能 超过 5K 为了方便试验因温差超过 5K 而导入断路器的热量在厂家的同意下可以 被接受 在三次分操作中实际燃弧时间总和的误差应满足 T60 试验中±15ms 的要 求 如果分操作中燃弧时间总和不能满足要求则应在征得制造方同意后进行燃弧 时间不小于最小燃弧时间的附加试验 开始断路器的最短分闸时间是由无载操作 及在最高电压下脱扣器的合分闸操作决定的如合适采用最高的操作压力通过试 验方式 T100s 的结果和低电压下由脱扣器分闸的无载试验需要考虑由短路电流 产生的电磁场的影响如果这些影响缩短了分闸时间那么用高电压下的空载最小 分闸时间减去低电压下的空载分闸时间与方式 T100s 的分闸时间的差值并记录 更正的数值用于决定直流分量的数值 如果电磁场力使得分闸时间增加那么这个 增加值可以忽略在最高电压下无载操作的最短分闸时间用于决定直流分量的大 小 下面举例说明此原理 tm t1-t2-t3 当 t2≥t3 tm t1 当 t2 t3 tm 在确定直流分量时的断路器的最小分闸时间 t1 在空负载情况 下并联脱扣器在最高操作电压时记录的最小分闸时间 t2 在空负载情况下并联 脱扣器在最低操作电压时记录的最小分闸时间 t3 在 T100s 试验中记录的最小 分闸时间 谢谢 3 闭环试验回路试验方式 2 配电线路回路是开断闭环 配电路即负荷开关开断后其两侧均带电且其端子间的电压基本上小于系统电压 是负荷开关能够开断的最大闭环电流 ● 试验回路要求 试验回路中的电抗 和电阻串联且功率因数不超过 03 负载阻抗可以在负荷开关的电源侧负载侧或者 分开预期瞬态恢复电压不应比表中的规定值偏轻 试验原理 4 容性回路试验 方式 4a4b ● 容性试验回路的一般要求 对于试验室进行的试验可以用 电容器电抗器和电阻等集中元件组成的人工回路部分或全部替代线路或电缆 a 试验电压三极联动负荷开关单相试验的试验电压应等于与下列系数之一的乘 积 10 电源系统的中性点接地时开合中性点接地的电容器组和屏蔽电缆 11 电源系统的中性点接地时开合铠装电缆 12 电源系统的中性点接地时开合架 空配电线 电源系统的中性点接地时开合中性点不接地的电容器组 14 电源的中性点接地以外的系统时开合电容器组线路和电缆 ● 电缆充电回路试 验方式 4a 负荷开关开断电缆充电回路是指其开断电缆空载回路的能力是 其在额定电压下能够开断的最大电缆充电电流 试验原理试验室采用电容器来模 拟屏蔽电缆和铠装电缆试验电源接试品的进线端试品的出线端接试验回路的容 性负载容性负载采用电容和电阻相串联 ● 线b 负荷开关开断线路充电回路是指其开断空载架空线路的能力是其在额定电压下 能够开断的最大线 组合电器转移电流与交接电流试验 转移电流是在熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流值撞击器操作 额定转移电流是组合电器中的负荷开关能够开断的转移电流的最大有效值 交接电流是两种过电流保护装置的时间电流特性交点的电流值脱扣器操作额定 交接电流是组合电器中的负荷开关能够开断的交接电流的最大有效值 1 转移电 流与交接电流试验要求 ● 组合电器应在额定频率下进行试验频率偏差为± 8 为了试验的方便偏离上述范围也是允许的 ● 试验回路的功率因数应通过 测量来确定并取每相功率因数的平均值功率因数平均值应符合 GB 169262009 中 相关规定 ● 试验电压应在组合电器开断后立即于其所在位置测量的相间电 压的平均值允差为±5 每一相与平均值的允差为±20 ● 工频恢复电压在电 弧熄灭后工频恢复电压应至少保持 03s ● 对于转移电流和交接电流的试验 开断电流应是在起弧瞬间测取电流的交流分量有效值交接电流试验中任一极中 的开断电流交流分量有效值不能超出平均值的 10 而转移电流试验中装有导电棒 的两极中的开断电流交流分量有效值不应小于首开极装有熔断器的极开断电流 的即 87 ● 三相试验回路中瞬态恢复电压是对首开极而言的即开断极与其他 两闭合极之间的电压恢复电压的波形应满足其包络线在任何时刻都不能低于规 定的参考线规定有延时线时其起始部分不能与延时线相交 ●试验原理 组合 电器转移电流的试验原理试验电源接试品的进线端试品的出线端接感性负载回 路负载回路由电感和电阻的串联组成且在试验回路的电源侧及负载侧接有调频 装置试验时试验相装有熔体额定电流为 125A 的限流熔断器其他两相用模拟棒进 行连接 举例 ● 额定交接电流时的开断试验 额定交接电流开断试验对脱 扣器操作的组合电器是强制性的进行该试验的目的是验证开断负荷由熔断器交 接给脱扣器操作的负荷开关时在交接电流范围内熔断器与脱扣器操作的负荷开 关之间的正确配合应在三相试验回路上进行三次开断试验三极熔断器全部用阻 抗可忽略不计的导电棒替代试验回路与试验方式与转移电流相同 311 金属封闭 开关柜的内部故障试验 1 内部故障试验的要求 本项试验主要是考察当运 行的开关柜出现内部短路故障时其柜体能否承受故障带来的破坏不会对周围可 能出现的人员造成伤害 标准将开关柜的内部故障试验分为 A 类和 B 类每一 类由按照柜体可触及面的不同进行了划分 AB 类之间的区别主要在于指示器摆放 的位置 A 类为距产品 300mmB 类为距产品 100mm 对于指示器用的面布 B 类所用棉 布的质量远远小于 A 类这些都是为了更加严格地考核 B 类开关柜因为其运行的工 况与普通人更加接近 为了更接近实际运行条件在内部故障试验中除非有特 殊声明产品都需要有一个并柜并采用电缆进线由并柜接入被试柜体的电缆室断 路器室母线室等对于一些环网柜或负荷开关类的内部故障试验由于这些产品往 往采用 SF6 作为绝缘气体为了减少对空气的污染这类柜体进行试验时需将 SF6 改为氮气或压缩空气 2 试验原理 试验为 A 类产品三面可触及按照标准要求进行 布置电源由产品并柜的电缆室进线经并柜的母线室进入被试柜产品顶端距模拟 房顶 600mm±100mm 并柜左侧距模拟房墙壁 100mm 产品其他侧面及背面距指示器 300mm 热机及容量试验时注意的问题 1 温升试验应注意的问题 11 断路器试 验时应注意以下几点 a 如果装配或接线引起接触面接触不够好可能会导致 回路电阻值较大致使温度超标 b 户外柱上断路器等额定电流较小的产品由 于设计原因导电截面积不够导致载流能力不强可能会引起试品温度超标 c 断路器配柜时手车隔离插头属于活动连接在推入开关柜的过程中由于隔离插头 咬合不够紧密接触不够好可能会导致回路电阻值较大致使温度超标此类问题常 有发生可以通过温升前回路电阻测试来检查隔离插头接触是否良好 d 额定 电流较大的断路器配柜进行温升试验时由于柜体风道设计不够理想或是由于设 计风机功率较小可能会导致断路器散热较差引起断路器温升超标此类情况时有 发生分析原因主要还是由于柜体设计或是断路器设计不够理想 f 手车隔离触头 处无镀层有无镀层允许温升差别较大镀银允许温升 65K 裸铜允许温升 35K 温升试 验要求在新的试品清洁的触头上进行新的触头都是有镀层的只有当手车进出寿 命试验后隔离触头漏铜时需要进行温升试验来验证其寿命试验此时触头当以裸 铜考核此类情况较少出现触头接触两边均匀对中要好 12 金属封闭开关设备试 验时应注意以下几点 a 柜内母线室母排或其他隔室母排因为铜排材质较差 个别厂家使用铝排作为导体杂质含量高会造成材料电阻率大可能会导致较高的 温升 b 磁场影响对铁磁性材料易产生涡流发热导致导电体温升超标这种现 象在大电流开关柜上较为突出此类情况经常发生一般将铁磁性材料换成不锈钢 板就能避免此类问题 c 出线柜由于熔管发热较大其上下两端子温度容易超 标一般情况下额定电流 100 及以上的熔管端子温度容易超标此类情况经常发生 一般解决办法配合适的熔管或者将紧固熔管的端子经过特殊处理解决问题的根 本在于熔管的质量上如果能有较好的熔管此类问题将迎刃而解 d 柜体出线 应接电缆电缆端子允许温升 50K 与开关设备连接处容易受开关设备的发热影响 温度超标此类情况时常发生主要由于其开关设备主回路电阻较大引起发热较大 还有部分厂家所配用电缆质量较差引起温度超标 e 额定电流 3150 及以上的 开关设备一般配有风机对其断路器室及母线室进行冷却降温部分厂家由于风道 设计不合理导致风机作用不明显引起开关设备内部温度超标此类情况时有发生 主要应改进其柜体的设计或加大风机的功率 f 开关设备中互感器进出线端 子由于互感器质量问题引起其温度超标端子镀银允许温升 75K 镀锡允许温升 65K 2 机械试验注意的问题 a 机构装配时由于配合不好容易导致连杆受力不均匀 致使连杆断裂 b 寿命次数较多时在机构主要部件正常运行情况下会出现部分 小零件磨损严重导致机构不能正常运行 c 由于辅助开关质量问题引起转换不 到位导致分合闸操作失败主要原因是辅助开关质量问题 d 部分断路器稳定性 较差寿命循环中的机械特性测试发现弹跳偏大合闸时间变长分合闸速度不满足 技术要求等此类问题主要出现配电磁机构的断路器中而配弹簧机构的断路器则 容易出现弹跳大的问题相比较而言配永磁机构的断路器稳定性较高 e 通过寿 命试验后的耐压检查发现灭弧室漏气 f 通过寿命试验后回路电阻的测量发现 回路电阻变化超过 20 此类问题与灭弧室触头的磨损有关目前极少出现 3 容量 试验前配合试验应注意的问题 a 按标准做好出厂试验如 GTT 11022 的第 7 章 及产品的相应标准 b 测量高低电压下的试品动作时间带自动重合闸功能的试 品应按规定的操作序列 O03sCO 进行重合闸操作的测量同时看试品动作时间是 否稳定 c 对于安装角位移传感器的试品提供转换关系 4 容量试验应注意 的问题 41 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 a 被试的产品应该安装在自己 或等效的支架上进行试验 b 三相试验时试验回路从被试品的一端进线而试 品的另一端应该三相短接对于进行单相试验的产品应该串接在试验回路中 c 试验时试品与试验回路的接线不易过长 d 试验时断路器配开关柜进行试验 时移动式断路器的手车一定要摇到位确定动静触头接触良好以免试验过程中出 现打火烧损 f 对于开关类产品动热稳定试验前后都要对试品进行空载操 作特别是试验后被试的产品必须能够一次顺利打开 g 动热稳定试验前后都要 对试品试验回路进行回路电阻测量 h 开关设备端子上的连接线应该避免端子 受到不线 断路器关合和开断试验 ●出线 断 路器应安装在自身或等效的支架上进行试验 2 试验前应对每档试验的试验 参数进行确认以免造成无效的试验发生 3 试品在进行出线端短路试验前根 据标准要求要确定好接线 试 验时接线方式应该进行倒换方式 4 与方式 5 同样也需要倒换 5 应该根据不同 的操作机构确定符合标准规定的操作电源合闸线圈或并联合闸脱扣器和并联分 闸脱扣器分别应在最低电压电压下保证成功的操作合闸线圈和并联合闸脱扣器 为额定电压的 85 分闸脱扣器的电源电压交流为额定电压的 85 直流则为额定电压 的 65 6 试验前应确保试品的固分与固合时间稳定 7T100a 试验时为了保证稳 定的控制分闸和合闸操作应供给脱扣器最高操作电压 8 试验过程中断路器不 应有损坏的迹象极间不应有有害的相互作用不应有可能危及操作者的性能 9 开断操作后的恢复电压阶段可能会出现非保持破坏性放电 NSDD 如果放电发生在 后开两极中的电流开断后的 14 工频周波以后就认为是 NSDD 10 试验后的断路器 其部件和绝缘应基本上和试验前的状态相同 ● 容性电流关合与开断试验 1C1 级断路器的容性电流开合试验没有预备性试验而 C2 级断路器的容性电流开 合试验应在断路器完成了作为预备试验的试验方式 T60 后进行 2 对于关合开 断试验断路器的触头在瞬态电流消失之前不应分离因此需要调节合闸和分闸之 间的时间间隔 3 关合操作之前容性回路中不应有明显的电荷 4 如果受试 验室的限制而不能在 CO 操作循环中满足要求时允许把试验方式 2 按照一系列单 独的关合操作紧随着一系列 CO 试验进行 5 改变触头分离的时刻依次大约 6 度来确定最短燃弧时间必须进行几次试验以验证最短燃弧时间和最长燃弧时间 6 为获得更稳定的断路器的分闸时间和合闸时间客户同意情况下可以施加甚至 高于操动机构电源电压上限的电压 7 如果没有得到预期的最短燃弧时间而是 一个最长燃弧时间本次试验仍然是有效的应记在总的要求中 8 后一个电流零 点开断后出现的复燃应被视为长燃弧时间时的开断操作 9 被试产品在进行试 验之前要调整好合闸和分闸时间使其稳定因为试验中要对开断过程中最短燃弧 时间及极性进行考核如果分闸时间不稳定有可能出现最短燃弧时间无法确定和 突然换极性的情况 43 隔离开关关合与开断试验 a 试验时隔离开关应整体 安装在其自身的支架或等价的支架上 b 操动机构应按规定的方式进行操作 电动或气动的机构应分别在最低电源电压或最低空气压力下进行操作 c 为 适应母线转换电流开合能力的需要所带的附件试验时应装上 d 关合和开断 试验之前要进行空载操作记录隔离开关的动作特性 e 气体绝缘的隔离开关 应在最小气体密度下进行试验 f 隔离开关在进行整个试验过程中不应进行 调整 g 隔离开关应在没有过度的机械或电气损伤下成功的完成试验 h 在 不损伤绝缘水平和不危害人员的情况下允许出现外喷火焰或金属微粒的现象出 现 i 试验后的隔离开关的机械功能和绝缘与试验前的状况应基本相同 j 在符合隔离开关的预期操作寿命的情况下允许有机械磨损和烧灼痕迹出现 k 试验后对隔离开关进行目视检查和空载操作通常就足以对试验结果进行判定 关于 STL 概述短路试验联盟 STL 是国际同类试验机构的一个协作组织其主要目 标是协调国家标准 IEC 及根据 IEC 标准制定的国家标准在电力设备型式试验中的 应用 目标 通过起草 STL 导则对电力设备试验使用的 IEC 标准和根据 IEC 标准制定的国家标准作统一解释 统一由不同试验组织和情况下发布的不 同文件中试验结果和数据的表述 由 STL 负责出具统一的型式试验证书并声 明试验根据相关标准和 STL 技术导则实施 协调各成员实验室在进行标准 规定的型式试验时所采用的测量技术和方法 大电流阶段如果电流源电压足够 高则开断电流的幅值和半波持续时间可以保证电流的趋零速度可由电压回路保 证 相互作用阶段 IEC 规定电压回路电感值应在由等效工频电压与预期被试断 路器承受电流之比计算得到电感的 10-15 倍 a 1βa 值要在 1-067 之间在相互作 用阶段等值波阻抗 Zh 在理论上应等于 dudtdidtdudt 为规定的瞬态恢复电压上升 率实际 dudt 应等于 IEC 标准所规定的数值为满足 TRV 时延的要求杂散电容与集 中电容之综合值并联产生时延 td ZhCd 高电压阶段在电流过零后自动加上规定 的恢复电压电压回路的容量应足够大 T100a 试验方式 5 产品的非对称短 路开断能力与产品试验要求的直流分量息息相关而产品直流分量的确定则取决 于产品工作电网的时间常数以及产品的最短分闸时间一般时间常数 45ms 1 标准 对于产品非对称开断的要求 当系统中出现非对称短路故障时故障电流的直 流分量按照其固有时间常数从 100 开始进行衰减短路时间越长直流分量越小从 故障起始点到产品的刚分点其经过的时间按照保护动作的 10ms 加上产品最短分 闸时间计算由此推断出产品试验所需的直流分量 T100a 试验的目的在于要使产 品在至少 3 次单分开断试验中应该满足以下条件 ①每次开断均有一相满足标准 对最后一个半波峰值 Ipeak 和△t 乘积的要求 ②能够验证首开大半波和延长大 半波在满足 Ipeak 和△t 乘积要求的同时还具有最长燃弧时间 试验次数最多不 超过 6 次即如果产品已完成了 6 次 T100a 则无论前面两个条件是否满足都将认为 断路器完成了 T100a 试验 举例 T10T30T60 试验方式 1 试验方式 2 试验方式 3 三种试验分别为 10 额定短路电流开断 30 额定短路电流开断 60 额定短路电流开 断试验除了开断电流上的不同外三相试验的主要区别在于 TRV 的 UCTRV 峰值和 t3 另外还应在 T10 与 T30 以及 T100s 和 T100a 之间对产品的进线和短接点 进行调换以达到从严考核产品的目的 34 失步关合和开断试验 1 对失步关合和 开断试验的要求 失步试验主要是考核处于两个系统联络处的断路器当断 路器该相两侧的电压相角完全相反时断路器开断故障电流的能力工频恢复电压 对于中性点固定接地系统应为 20 倍的额定电压对于其他系统应为 25 倍的额定电 压瞬态恢复电压应符合 GB1984 中表 1a1b1c 中的相关要求额定失步开断电流应为 额定短路开断电流的 25 额定失步关合电流应为额定失步开断电流的峰值 35 异 相故障开断试验 1 异相试验的要求 异相主要是考核非固定接地系统中发 生两相短路故障时断路器开断故障电流的能力其开断电流为 87 额定短路电流开 断后试验相还需要承受额定电压和相应的 TRV 相对于 T100s 中三相零点只相差 33ms 且三相承受的工频恢复电压仅为相电压 近区故障试验 近区故障近区故障 是指发生在离断路器较短的通常为零点几至几公里架空线上的一段短路故障由 于有一段架空线阻抗的接入当线路侧电流波经过波的折射与反射而形成一叠加 的锯齿波使得断路器在开断后初始瞬态恢复电压上升率比较高此时断路器开断 的短路电流虽然比断路器出线端短路时小但开断条件却更为苛刻适用于直接和 架空线连接的不考虑电源侧的网络类型额定电压 15kV 及以上 额定开断电流大 于 125kA 的 S2 级断路器 在断路器中的电弧熄灭以前 Cs 与 C1 经电弧连在 一起若电弧电压很低可以认为 Cs 与 C1 的电压 uAuB 正好到达电压峰值 UAm 与 UBm 当故障点离断路器较近时故障电流较大而 UAmUBm 较低反之故障电流较小而 UAmUBm 较高 电流过零断路器 CB 中电弧熄灭后电容 Cs 与 C1 隔开电压 uA 与 uB 不再相等断路器触头两端电压 UAB 即恢复电压 utr 为 utr uAB uA – uB 由于线路电感与电容是沿线路均匀分布的因此电弧熄灭后 C1 两端电压 uB 按锯齿 波变化若考虑线路中的损耗锯齿波的幅值将逐渐减小 距离愈长 频率愈低反之 距离愈短 频率愈高故障点离断路器较近时虽然瞬态恢复电压起始部分的上升率 很高但幅值不大当故障点离断路器较远时恢复电压的幅值虽然很高但上升率较 低 试验站通常采用合成试验方法及模拟人工线路的试验回路人工模拟线路是经 过证明其效果与等价的电力线路对断路器的作用相当的试验回路为单相它包括 电源侧回路和线 开合容性电流试验 CC1CC2 与 LC1LC2 1 对断路器开 合容性电流试验要求 开合容性电流是断路器的一个重要性能容性电流开合 试验适用于规定有下述一个或多个额定值的所有断路器 额定线路充电开断电流 额定电缆充电开断电流 额定单个电容器组开断电流 额定背对背电容器组开断 电流 额定单个电容器组关合涌流 额定背对背电容器组关合涌流 2 试验原理 以 12kV 电压等级的断路器开合线路充电和电缆充电回路为例试验原理如图 51 所示 CC1 试验电流为 5～10A 试验方式为单分操作 24 次 CC2 试验电流为 25A 试验 方式为合分操作 24 次两个方式在试验过程中在同一极中要分别作 6 次正极性的 最短燃弧开断操作和 6 次负极性的最短燃弧开断操作 举例 37 隔离开关母线转 换电流开合试验 开合母线转换电流不是将负荷开断而是将负荷从一条母线 转移到另一条母线上时隔离开关在有载条件下所进行的开断和关合操作隔离开 关开合母线转换电流试验的目的是为了考核用于将负荷电流从一个母线系统转 换到另一个母线系统的隔离开关的性能 对隔离开关母线转换电流开合试验要求 1 试验回路应该接地 2 最好在额定频率下进行试验为了方便试验可在 50Hz 或 60Hz 下进行并认为两者是等价的 3 试验电压应合理选择以便在打开的隔离开关 端子之间产生所需的额定母线转换电压应在电流开断后立即测量试验电压 4 试 验电流应等于规定的额定母线转换电流应在隔离开关操作之前测得应是衰减很 小的对称电流 5 试验回路的功率因数应不超过 015 6 可以采用频率不低于 10kHz 预期振幅系数不小于 15 具有 1-cos 波形的瞬态恢复电压 7 试验方式应为 100 次 关合开断操作循环 38 接地开关关合与开断试验 1 接地开关关合试验 关 合试验主要指开关柜用接地开关的关合一般情况下进行两次关合试验要求在额 定电压下关合峰值满足 25 倍的额定短路开断电流值主要考核接地开关在额定电 压条件下关合额定关合电流峰值的能力考察接地开关的触头烧损情况验证产品 在两次关合试验后能否一次性正常打开一般的通流时间要不小于 200ms 2 试验原 理 3 举例试验参数关合电流峰值≥100kA 试验电压≥12kV 通流时间≥200ms 4 接地开关静电电磁感应试验 主要用于额定电压 725kV 及以上能够开合感应 电流的接地开关在多路架空输电线布置的情况下不带电并且接地的输电线上可 能通过电流这是由于与相邻带电线路的电容和电感耦合的结果因此用在这些线 路的接地开关应保证下列运行条件 ①当接地连接线的一端开路接地开关在线路 的另一端操作时开断和关合容性电流 ②当线路的一端接地接地开关在线路的另 一端操作时开断和关合感性电流 ③持续承载容性和感性电流 试验原理 39 通 用负荷开关试验 1 对通用负荷开关试验的要求 GB 38042004 中对通用负荷开关 试验项目的要求 连续承载额定电流 开合有功负载 开合配电闭环电路 开合空 载变压器 开合空载电缆和架空线的充电电流 在规定的时间内承载短路电流 关 合短路电流 2 有功负载试验回路试验方式 1 额定有功负载开断电流是负 荷开关在其额定电压下能够开断的最大有功负载电流 ●试验回路要求 试 验回路由电源回路和负载回路组成电源回路总的串联阻抗应为电抗和电阻串联 且功率因数不超过 02 试验方式 1 中开断的电流为 100 额定电流在出线端故障的 条件下电源回路的预期瞬态恢复电压不应比表中规定的偏轻 试验原理 举例额 定电压 12kV 额定有功负载开断电流为 630A 的三相负荷开关 23 振荡回路试验 站 以充电的电容器组所储能量通过电感放电产生的振荡交流作为试验电源 主要是靠较长时间的充电和在数十毫秒内的快速放电来获取强大的试验功率 优点投资省容量易于扩大组合方便运行人员少 可进行单频试验回路和自 身的合成试验回路也可以作为冲击 发电机电源或网络电流源的电压源 做合成试验 运行维护简便可随时试验 试验回路能量有限不会造 成大的事故发生 缺点电流和电压均为衰减波 工频恢复电压为衰减直流 电压与直接试验存在差异 不能进行重合闸操作只能进行单相试验 3 西 高院大容量试验室及试验能力 西高院大容量试验室主要由 5 台短路冲击发电机 老站振荡回路和新站振荡回路以及机械温升试验室构成而且还有进线kV 的 网络试验系统 容量试验试验项目及方法 1 温升试验 11 概述 温升试验 是考核产品在额定负载下的载流能力即在较长时间内对产品通以额定工作电流 直至各处的温度达到稳定为止的通流试验如果其温度超过该导电体规定值可能 会使其材料的物理化学性能发生变化机械性能和电气性能下降特别在导电体与 触头接触处温度过高会使其表面强烈氧化接触电阻增大甚至会使其熔化由绝缘 材料制造的零部件由于温度过高会逐步老化变脆绝缘性能下降最后导致产品发 生故障造成严重事故 为保证高压开关设备和控制设备能长期在额定负载 下安全可靠地运行必须进行温升试验温升试验的具体要求见国家标准 GB 11022-2010《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》 12 温升试验原理 VR-调压器 T-升流器 TO-试品 CT-电流互感器 13 温升试验的要求 高压开关 设备和控制设备各种部件材料和绝缘介质的温度和温升 极限要求 GB 11022 14 试验方法及程序 1 高压断路器 1 断路器试前状态 ● 温升试验应在装 有清洁的新断路器上进行 ● 断路器安装方式应与其实际运行中的工作状 态一致或者按照其散热条件最不利的方式进行断路器应装配在其相应的开关柜 中进行温升试验并提供其所配开关柜的相关图纸资料 2 试验环境条件 ● 环境温度应在 10℃40℃之间热机分场是使用三只均匀布置在试品周围处于 试品载流平均高度上并距离试品 1m 处的热电偶来测量环温为避免温度快速变化 而造成的读数误差将热电偶置于一个容量为 1L 内置 05L 以上变压器油的瓶子中 ● 空气流速不超过 05ms ● 应避免阳光辐射及其他射线影响周围空气没 有明显地受到尘埃烟腐蚀性或可燃性气体蒸汽或盐雾的污染 3 试验要求 ● 主 回路电阻测量 温升试验前在试品处于环境空气温度下测量回路电阻温升 试验结束后待试品冷却到环境空气温度时测量回路电阻温升试验前后两次测量 的回路电阻值应在产品技术条件的规定值内两次测量的差值不应超过 20 ● 试 验极数 原则上试验应在三极试品上进行但如果其他极的影响可以忽略的 话试验也可以在单极上进行对于额定电流不超过 630A 的三极试品可把三极串联 后进行试验 ● 电压等级较高试品 对于大型试品它们的对地绝缘对温升 没有明显的影响可以降低对地绝缘进行试验 ● 临时连接线 与试品连接 的临时连接线不应明显地导入或导出热量其长度不小于 2m 在距离试品接线m 的母线上及试品接线端子上均应埋设测量点两者温升的差值不应超过 5K ● 试验电流 试验电流应为试品的额定工作电流或其技术条件规定值如 DL 标 准要求 11 倍额定电流电流的偏差范围为 02 此限值仅在温升试验最后两个小时保 持 电流波形应为正弦频率为 50Hz 频率的偏差范围为-55 为了加速 试验在不影响试验结果和试品结构强度的前提下允许用大于规定值的电流进行 预热预热到全部测试点中任何一点首先达到预期温度的 80 左右为止再降至额定 电流进行 ● 温度测量 使用 1 级允差 T 型热电偶进行温度测量热电偶应符 合 GB 16839 以及其相关标准 2 机械试验 21 概述 机械试验一般包括机 械特性试验机械操作试验机械寿命试验和接线端子静拉力试验等它主要验证高 压开关设备的可靠性其机械特性如分合闸速度直接影响断路器的开断关合能力 因此机械特性试验和机械操作试验除作为型式试验内容外还作为出厂试验项目 之一 具体内容由各类高压开关设备的产品标准及技术条件规定具体试 验方法见国家标准 GB 3309-89《高压开关设备常温下的机械试验》 22 试验前试 品状态及注意事项 ● 试品必须符合图纸和技术文件的要求一般检查项目包括 产品的型号规格总装安装方式指示元件位置电气控制回路接线和影响操作性能 的配套电器元件的型号规格等 ● 机械试验的考核应包括高压开关设备主体及 其所有附属元件试品的操作回路和控制回路电源的连接和状况均应满足要求 ● 用一个操动机构操作多极的高压开关设备原则上应以多极为一整体进行试验如 受试验场所的限制证明等价或偏严的条件下允许对 110kV 及以上的隔离开关和 接地开关进行单极试验每极由单独操动机构操作的高压开关设备可以单独进行 试验 ● 对于不同的安装方式原则上均应进行试验考核也可选一种或多种偏严 的安装方式进行试验 23 机械特性试验 机械特性试验的目的是考核产 品在规定的条件下其机械特性参数能否符合产品技术条件要求 型式试 验前应建立断路器的机械行程特性例如记录空载行程曲线也可利用特征参数来 实现例如在特定行程的瞬时速度等机械特性是为了表征断路器的机械性能 在试验报告中应注明用于记录机械行程特性的传感器类型和位置机械行程特性 曲线应被连续地或离散地记录 参考的机械行程特性也可以用来确定该 参考曲线上下允许偏差的限值根据该参考曲线可以从分闸时的触头分离时刻和 合闸时的触头接触时刻到触头行程终止时刻划出两条包络线两条包络线距初始 点的距离应在总行程的±5 范围内断路器的总行程为 20 mm 或更小时两条包络线 距初始点的距离应为 2 mm 包络线可以在垂直方向移动直到一条曲线覆 盖了参考线这就分别给出和参考触头行程曲线的最大允许偏差分别为 010 和 -100 为了得到和参考线 的最大的总偏差包络线的移动在整个试验过程中只允 许一次 所测参量一般包括 a 合闸时间 b 分闸时间 c 一极中各单元之间的时 间差 d 极间时间差如果进行多极试验时 e 操动装置的恢复时间 f 控制回路的 损耗 g 脱扣装置的损耗可能时还应记录脱扣器的电流 h 分闸或合闸指令冲击 的持续时间 i 适用时密封性 j 适用时气体密度或压力 k 主回路电阻 l 时间 --行程特性曲线 m 制造厂规定的其它重要特性或整定值 24 机械寿命试验 机械寿命试验是验证高压开关设备在规定的机械特性及不更换零部件的条件下 能否承受规定的空载分合闸操作次数的试验同时考核机械操作的稳定性 1 断路 器的机械寿命试验 1 试验条件 机械寿命试验应在试验地点的周围空气 温度下进行周围空气温度应记录在试验报告中应包括作为操动装置组成部件的 辅助设备机械操作试验应由 2000 次操作顺序组成 试验中允许按照制造厂 的说明书进行润滑但不允许进行机械调整或其它类型的维修 2 断路器在试验 中和试验后的状态 断路器在试验中及试验后应处于这样的状态能够正常 操作能够承载额定电流能够关合开断其额定短路电流及按照其额定绝缘水平耐 受电压值 通常如果断路器符合下列条件则认为满足上述要求 试验 中断路器按指令动作无指令不动作 试验后测出的特性在制造厂给出的偏 差范围内 试验后所有部件包括触头无过度磨损 试验后在接触区有 镀层的触头表面的镀层仍应保持否则触头被认为是裸露的而且仅当温升试验中 的触头温升不超过裸露触头的允许值时满足试验要求 试验中及试验后机 械部件的任何变形对断路器的操作不得有不利的影响或者不得妨碍可更换零件 的正常装配 试验后断路器在分闸位置的绝缘性能应该和试验前的状况基 本相同试验后断路器的外观检查通常足以验证其绝缘性能对于灭弧室终身密封 的断路器进行状态检查是必要的 3 机械操作试验 下面给出的判据适用于 M1 和 M2 级断路器的机械操作试验 a 全部试验程序完成前后应进行下述操作 在合分闸装置以及辅助和控制回路的额定电源电压和／或操作用的额定压力下 进行 5 次合分操作循环 在合分闸装置以及辅助和控制回路的最低电源电 压和／或操作用的最低压力下进行 5 次合分操作循环 在合分闸装置以及 辅助和控制回路的最高电源电压和／或操作用的最高压力下进行 5 次合分操作 循环 在这些操作循环中应记录或计算其动作特性不需给出记录到的所有 示波图但是试验报告中至少应对上述的每一组条件给出一张示波图 延长 的机械寿命试验前后测量到的每个参数与平均值之差应在制造厂给出的公差范 围内 b 每一个 2 000 次操作顺序后动作特性应予以记录 c 完成所有试验程序后 断路器的状态应该符合标准要求 2 金属封闭开关设备机械试验 1 机械操作试验 ● 开关装置和可移开部件 开关装置及可抽出部件应按照相关的技术要求 操作 50 次可移开部件应插入和移开各 25 次以验证其操作性能良好 如果可 抽出或可移开部件要用作隔离开关则试验应符合 GB1985-2004 的规定 ● 联锁 装置应处于防止开关装置操作和可移开部件插入或抽出的位置对开关装置操作 50 次对可移开部件应插入和抽出各 25 次的试操作进行试验时只应施加正常的操 作力不允许对开关装置可移开部件及联锁装置进行调整对手力操作装置应使用 正常的操作手柄进行试验 如果满足下列条件则认为联锁通过了试验 a 开关装 置不能操作 b 可移开部件的插入与抽出完全被阻止 c 开关装置可移开部件及 联锁装置工作情况良好并且试验前后操作力基本相同 ● 机械特性试验 主 回路和接地回路中所装的开关装置在规定的操作条件下的机械特性试验应符合 开关装置各自技术条件及相关标准的要求 除了温升和机械这两大类试验外还有 部分其他试验项目 外壳防护等级验证 GB4208-93《外壳防护等级》 密封试验 GB11023-89《高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法》 SF6 气体状态测量 GB7674-2008《额定电压 725kV 及以上气体绝缘金属封闭开关设备》 过载电流耐受试验 GB14808-2001《交流高压接触器和基于接触器的电动机起动 器》 充气隔室压力耐受试验 GB3906-2006《36kV-405kV 交流金属封闭开关 设备和控制设备》 辅助和控制回路的绝缘试验和工频耐压试验等项目具体 要求见高压电器各自相关标准 3 容量试验 31 型式试验前的机械特性试验 型式试验前应建立断路器的机械行程特性曲线这些参考的机械行程特性一方面 是为了对试品进行包络线的比对另一方面是表征断路器的机械性能为其今后的 试验提供方便 1 基本参量 一般会依据试品的技术条件测量如下项目 合闸时间处于分闸位置的断路器从合闸回路带电时刻到所有极的触头都接触时 刻的时间间隔注合闸时间包括断路器合闸必需的并与断路器构成一个整体的任 何辅助设备的动作时间 分闸时间处于合闸位置的断路器从分闸回路带 电时刻到所有极的触头都分离时刻的时间间隔 同期所测得合分闸时间 中三相之间的差异其中最大值就是不同期时间 开距断路器在分闸位置 时动静触头之间最小的导电距离 分合闸速度 回路电阻用于表征导 电回路的联接是否良好 32 高压开关设备的短时耐受电流和峰值耐受电流试验 开关设备和控制设备的主回路和接地回路如果适用应该接受此试验来检验它们 承载额定峰值耐受电流和额定短时耐受电流的能力额定短时耐受电流是指在规 定的条件下开关设备在合闸位置能够承载的电流有效值额定峰值耐受电流是指 在规定的条件下开关设备能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰 值 1 基本要求 a 开关设备和控制设备应该安装在它自身的支架上或者安装 在等效的支架上并且装上它自身的操动机构 b 试品应该处于合闸位置并装 上清洁的新触头 c 试验应该在额定频率下和任一合适的电压下进行试验 d 试验前开关设备要做一次空载操作 e 除了接地开关外试验前后要测量主 回路的电阻 g 试验电流的交流分量原则上应等于被试开关设备的额定短时 耐受电流的交流分量峰值电流不应该小于额定峰值耐受电流值一般不应该超过 该值的 5 特殊要求除外试验电流的持续时间应该等于额定短路持续时间 2 试验 原理 大容量试验室进行高压开关设备短时耐受电流和峰值耐受电流试验 采用以冲击发电机或网络为电源经过降压变降压的方式进行 举例动稳定满足峰 值要求且持续时间不小于 300ms 本档试验峰值要求为 26×50 130kA 实际参数 133kA 符合 100～105 的范围要求 以一台试验电流有效值为 315kA 峰值为 80kA 持续时间为 4s 的断路器配开关柜的金属封闭开关设备动热稳定试验为例试验回 路从试品母线室进线经断路器接地开关在接地开关汇流母线处短接 以一台试 验电流有效值为 25kA 峰值为 63kA 持续时间为 4s 的断路器配开关柜的金属封闭 开关设备动热稳定试验为例试验回路从试品母线室进线经断路器接地开关在接 地开关汇流母线 出线 出线端短路故障 短路 故障电路大多是电感电阻性电路 我国 60kV 及以下的电力系统包括部分 110kV 电力系统都采用中性点不直接 接地方式 2 出线端短路故障试验原理 T100s 标准中对于 T100s 主要的要求是 应能开断 100 额定短路电流施加电压为 额定电压 TRV 满足要求 刚分点处电流的直流分量≤20 试验过程中每次开断之 间分闸应移 40° 关合电流峰值满足额定短路关合电流 应能承受 300ms 的工频 恢复电压额定电压不能出现工频击穿 瞬态恢复电压 标准要求在每次试验前应 给出该档试验的预期 TRV 其目的一是为了检验回路是否能够满足要求二是由于 产品在触头材料灭弧介质开断性能等方面各不相同其开断后的实际 TRV 往往不 尽相同通过预期 TRV 可以将相同电压等级相同试验方式的 TRV 参数标准化 TRV 参数一般由 Uc 和 t3 组成其中 Uc 又取决于产品的首开极系数 kpp 和振幅系数 kaf IEC 标准所定义的四参数 TRV 包络线 第一外切线 第二外 切线达到 uc 的时间 通过分析断路器的开断过程可以发现高压和大电流并不是 同时出现的如图所示整个开断过程可以分为三个相互独立的阶段即 1 大电流阶 段从触头分离起至断路器开断前的电弧电压显著变化止 2 相互作用阶段电流零 点前电弧电压显著变化阶段 3 高电压阶段电弧过零熄灭后间隙在恢复电压作用 下的阶段 高压开关设备容量试验 概述 电力系统是由从发电变电输电 配电到负载控制通过保护设备按一定方式连成的复杂系统高压开关设备作为电 气主系统的一部分是关键的控制和保护设备之一主要指电压在 3kV 及以上的电 力系统中运行的户内和户外交直流开关设备主要用于电力系统包括发电厂变电 站输配电线路和工矿企业等用户的控制和保护即可根据电网运行需要将一部分 电力设备及线路投入或退出运行也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分 从电网快速切除从而保证电网中无故障部分的正常运行及保证设备运行维修人 员的安全高压开关设备主要包括高压断路器高压隔离开关与接地开关高压负荷 开关和高压开关柜等几大类 高压开关制造业是输变电设备制造业的重 要组成部分在整个电力工业中占有非常重要的地位 1 高压开关设备的分类 高 压开关设备按其功能和作用的不同可以分为 1 元件及其组合包括断路器隔离开 关接地开关负荷开关熔断器等由元件组合而成的负荷开关-熔断器组合电器等 2 成套设备将上述元件及其组合与其它电器产品如断路器互感器母线电缆终端 和二次元件等进行合理配置有机地组合在金属封闭外壳内具有相对完整使用功 能的产品如金属封闭开关设备开关柜气体绝缘金属封闭开关设备 GIS 和高压低 压预装式变电站等 高压断路器的分类 按灭弧介质可分为油断路器多油 断路器少油断路器六氟化硫断路器真空断路器压缩空气断路器等目前用的较多 的是真空断路器和六氟化硫断路器 根据控制保护对象不同高压断路器又 可以有以下分类 1 发电机断路器控制保护发电机用的断路器额定电压 405kV 以下额定电流大不需快速自动重合闸 2 输电断路器用于输电系统中 的断路器除要求具备快速自动重合闸功能外还应具备开合近区故障失步故障架 空线路和电缆线 配电断路器用于配电系统中的断路器 除要求具备快速重合闸的功能有时还要求具备开合电容器组单个电容器或多个 并联电容器组和电缆线路充电电流的能力 隔离开关的分类 隔离开关按 照结构形式可以分为单柱式 DS 双柱式 DS 和三柱式 DS 隔离开关除了通用的类别 外还有特殊用途的隔离开关如铁道电气化用隔离开关变压器中性点隔离开关发 电机回路用隔离开关无功补偿回路用隔离开关等等 接地开关的分类 接 地开关按照工作特性可分为普通接地开关和快速接地开关 负荷开关的分类 负荷开关按灭弧装置的不同可以分为油负荷开关产气式负荷开关压气式负荷开 关 SF6 负荷开关及真空负荷开关等 金属封闭开关设备的分类 按主绝缘 方式空气绝缘型气体绝缘型和固体绝缘型 2 高压开关设备的用途及电气要求 21 高压断路器 高压断路器或称高压开关它不仅可以切断或闭合高压电路中 的空载电流和负荷电流而且当系统发生故障时通过继电保护装置的作用切断过 负荷电流和短路电流它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力 电力系 统的运行状态和负载性质是多种多样的作为控制保护元件的高压断路器要保证 系统的安全运行对其要求也是多方面的 电气性能方面 电压高压断路 器在规定的正常使用和性能条件下能够连续安全运行的最高电压称为断路器的 额定电压其额定电压分为 0kVGB 1984 断路器工作时还应耐受高于额定电压的各种过电压作用不会导致绝缘的损坏 1min 工频耐受电压雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压 电流断路器长 期通过工作电流各部分的温度不得超过允许值在合闸位置通过短路电流不应因 电动力受到损坏额定电流额定峰值耐受电流额定短时耐受电流 开断关合故 障方面 1 开断短路故障 在电力系统发生短路故障时短路电流比正 常负荷电流大得多可靠的开断短路故障是高压断路器主要的也是最困难的任务 额定短路开断电流是标志高压断路器开断短路故障能力的参数断路器在规定的 条件下能保证开断的最大短路电流出线端短路近区故障异相接地失步故障等 2 关合短路故障 电力系统中的设备或线路在投运前就已经存在绝缘故 障或处于短路状态预伏故障关合过程中在触头接触前发生预击穿出现短路电流 会对断路器的关合造成很大阻力主要由于短路电流产生的电动力造成的此时触 头间形成电弧断路器应具有足够的关合短路电流的能力 3 快速自动重合闸 操作 架空线路的短路故障大多是临时性故障风鸟等为提高供电可靠性 及增加系统稳定性线路保护多采用快速自动重合闸的方式 4 开合各种空载 负载电路 断路器在工作时除开合一般负载外有时需关合开断空载架空 线电缆线路空载变压器并联电抗器等开合这些电路的主要问题是可能产生过电 压 22 高压交流隔离开关简称 DS 没有专门设置的灭弧装置所以不能用来接 通或切断负荷电流和短路电流其在分闸位置时触头间有负荷规定要求的绝缘距 离和明显的断口标志可见断口不可见断口必须有清晰可靠的指示在合闸位置时 能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常如短路下的电流的开关设备 隔离开关主要用途 隔离电源 倒闸操作 23 高压交流接地开关 高压交流接地开关简称 ES 用于将主回路接地的一种机械开关装置在异常条件如 短路下可在规定时间内承载规定的异常电流但在正常回路条件下不要求承载电 流 接地开关的用途 检修接地 控制故障范围 24 高压交流负荷 开关 负荷开关是指配电系统中能关合承载开断运行线路正常条件下的电流 并能通过规定的异常如短路电流具有一定的关合短路电流能力的开关设备是一 种带有专用灭弧触头灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关 主要用于切断和 接通正常情况下的电路而不能用于切除短路故障但是要求其结构能通过短路时 间的故障电流而不损坏由于其触头和灭弧装置是按照切断和接通负荷电流设计 的所以在大多数情况下应与熔断器配合使用由后者担任切断短路故障电流的任 务 25 气体绝缘金属封闭开关设备 GIS 气体绝缘金属封闭开关设备简称 GIS 主要由断路器隔离开关负荷开关接地开关避雷器互感器套管或电缆终端及 母线等元件相互直接连接在一起而构成 GIS 的作用及特点 GIS 在输电线路 中起着控制和保护的作用它是最重要的输配电设备之一主要应用在 725kV 及以 上电网中特别是在水电站和城网变电站中应用越来越广泛具有体积小占地面积 少易于安装建设不受外界环境影响运行安全可靠配置灵活维护简单检修周期长 等特点 26 交流金属封闭开关设备 金属封闭开关设备是指除进出线外完 全被接地金属外壳封闭的开关设备它是配电系统的主要组成部分是接收和分配 电能的成套开关设备 通用型交流金属封闭开关设备是指采用空气为主绝 缘介质主开关为断路器少油断路器线 断路器的成套金属封闭开关 设备主要由四个部分组成控制室断路器室母线室和电缆室等主要使用于 36～ 405kV 三相交流电力系统作为接受和分配电能的户内设备 特点 a 可使用于各种严酷的环境条件如高海拔 4000m 以下凝露污秽等 b 设计灵活 组合方案多操作维护简单 c 随着配套设备的日趋完善和发展通用型开关 柜的可靠性也很高 高压开关设备的型式试验 1 分类 型式试验为了验证 产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验它是新产品研制中必不可少的 一个环节只有通过型式试验该产品才能正式定型投入生产型式试验的依据是产 品标准在被认可的独立检验机构进行型式试验主要分为绝缘试验容量试验机械 温升试验等 研究性试验为使试品达到能某种性能要求在试品的改进完善过 程中进行的试验通过研究性试验不断改进产品性能最终达到型式试验的要求 性能试验为验证产品达到某个或几个性能参数进行的试验 除上述之外通常有下 列情况之一时应进行型式检验主要根据产品实际情况来选择 a 老产品转 厂生产时 b 正式生产后如结构材料工艺有较大的改变可能影响产品质量 及性能时 c 正式生产时定期或积累一定产量后应周期性进行一次检验 d 产品长期停产后恢复生产时 e 本次出厂检验结果与上一次型式检验有 较大差异时 f 国家质量监督机构提出进行型式试验的检验要求时 2 主 要型式试验项目 1 主回路辅助和控制回路的绝缘试验 a 工频耐压试验 b 雷 电冲击耐压试验 c 操作冲击耐压试验 d 局部放电试验 e 人工污秽试验 f 无线 机械试验 a 机械特性试验 b 机械操作试验 c 外 壳防护等级检查 d 机械撞击试验 e 密封试验 3 主回路电阻的测量 及温升试验 4 短路开断和关合试验及短时耐受电流和峰值耐受电流试验容量试 验系列 a 出线端短路关合和开断试验主要有 T10T30T60T100sT100a 等 b 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 c 异相接地故障试验 d 失步故障 试验 OP1OP2 e 近区故障试验 L90L75 等 f 容性电流开合试验 CC1-2LC1-2BC1-2 等 g 额定小电感电流开断试验 h 内部故障试验 2 高压开关设备的型式试验容量热机 21 交流高压断路器试验 ● 依据标准 GB 1984-2003 IEC 62271-100 ● 涉及的容量试验项目 1 主回路电阻的测量 2 温 升试验 3 机械试验 4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 5 短路关合与开断试验 1 基本短路试验方式 交流高压断路器的基本短路试验方式主要由试验方式 T10T30T60T100sT100a 组成 2 单相和异相接地故障试验 3 近区故障试验 4 失步关合和开断试验 5 容性电流开合试验 22 高压交流隔离开 关 ● 依据标准 GB 1985-2004 IEC 62271-102 ● 涉及的容量试验项目 1 回 路电阻测量 2 温升试验 3 机械试验 4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 5 母线 交流高压接地开关 ● 依据标准 GB 1985-2004 IEC 62271-102 ● 涉及的容量试验项目 1 温升试验 2 机械试验 3 短时耐受电流和 峰值耐受电流试验 4 短路关合能力试验 5 感应电流开合试验 24 高压交流负 荷开关 ● 依据标准 国家标准 GB 3804-2004 中的相关规定 ● 涉及的容量试 验项目 1 主回路电阻测量 2 温升试验 3 机械试验 4 短时耐受电流和峰值耐受电 流试验 5 关合和开断试验 1 试验方式 1 开合有功负载回路 2 试验方式 2 开合闭 环回路 2a 开合配电线b 特殊用途负荷开关的并联电力变压器回路 3 试验方式 3 开合空载变压器回路 4 试验方式 44a 开合电缆充电回路 4b 开合线d 开合特殊用途负荷开关的电容器组回路 5 试验方式 5 短路 关合回路 6 试验方式 6 开合接地故障试验的试验回路 6a6b 7 试验方式 7 开合电 动机回路 25 负荷开关熔断器组合电器 ● 依据标准 国家标准 GB 16926-2009 中的相关规定 ● 涉及的容量试验项目 1 主回路电阻的测量 2 温升试验 3 机械 试验 4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 5 关合和开断试验 26 气体绝缘金属 封闭开关设备 GIS ● 依据标准 国家标准 GB 7674-2008 中的相关规定 ● 涉及 的容量试验项目 1 回路电阻测量 2 温升试验 3 机械试验 4 短时耐受电流和峰值 耐受电流试验 5 关合和开断试验 6 内部故障电弧条件下的试验 27 交流金属封 闭开关设备 ● 依据标准 国家标准 GB 3906-2006 中的相关规定 ● 涉及的容 量试验项目 1 回路电阻的测量 2 温升试验 3 机械试验 4 短时耐受电流和峰值耐 受电流试验 5 关合和开断能力试验 6 内部电弧试验 大容量试验室 1 概述 大容量试验室是高压电器产品开发研制的重要工具特别是高压开关设备的结构 参数和开断要依赖试验来确定由于高压开关设备的性能结构涉及理论面 广内容庞杂尤其是熄弧过程涉及热力学化学流体力学等非常复杂领域难以建成 一整套成熟的电压数学模型和公式因此必须通过模型试验检验经过反复修改完 善才能确定其结构参数及性能所以大容量试验室是高压电器产品特别是新型高 压开关设备研制的必须手段 大容量试验室的任务是检验高压开关设备容 量关合和开断性能能否满足系统的需求随着电力系统的扩大对断路器性能的要 求越来越高除安全可靠的分合闸操作外还要求在系统故障状态下可靠切除故障 这使得制造厂采取各种措施改善断路器的性能寻求更好的灭弧方式和灭弧介质 大容量试验室的又一任务是寻求新的等价试验方法能够找出用较小的试验设备 容量完成对较大容量和较高电压等级开关设备的等价试验方法 2 大容量试验室 类型 按大容量试验中试验电源的供给方式可以分为网络试验站以冲击发电 机为试验电源的试验站以及振荡回路试验站 21 网络试验站 一般设在电力 系统中短路容量较大的变电站附近装备有专门制造的短路变压器调节电抗器保 护开关合闸开关及相应的控制设备电源直接取自电力系统如图 1 所示 优点投 资省建设快运行维护简单 缺点试验容量较小试验时间次数及恢复电压受限制距 离城区较远运输不便 我国主要有虎石台试验站电科院网络试验站以及西高院网 络试验回路等国外主要有意大利的 CESI 和加拿大的 IERQ 都是网络试验站 22 冲 击发电机为试验电源的试验站 用冲击发电机和短路变压器作为试验电源来模拟 电力系统短路或其它操作过程等价性较高此类试验站可以通过增加机组多台电 机并联运行提高试验能力如图所示 用冲击发电机和短路变压器作为试验 电源来模拟电力系统短路或其它操作过程等价性较高此类试验站可以通过增加 机组多台电机并联运行提高试验能力 优点物理过程与电力系统相同参数便 于调节 短路过程对系统的冲击不大试验时间不受系统限制试验容量还可通过多 台机并联扩大可采用合成回路进行开发高压大容量新产品的试验 缺点投资 大建设时间长运行人员多运行维护较复杂 我国的西高院大容量试验室及国 外荷兰的 KEMA 试验站 ABB 瑞典瑞士试验站日本三菱东芝 AEPOWER 韩国 KERI 等都 是采用冲击发电机作为电源的容量试验站
