電力系統(tǒng)中高低壓開關(guān)柜的檢驗(yàn)技術(shù)

趙宇

摘 要 高低壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中發(fā)揮了非常重要的作用，為了確保高低壓開關(guān)柜的可靠性和安全性，對(duì)高低壓開關(guān)柜進(jìn)行電氣性能檢驗(yàn)是必不可少的。基于此，本文探討了高低壓開關(guān)柜電氣檢驗(yàn)項(xiàng)目。

【關(guān)鍵詞】高低壓開關(guān)柜 電氣性能 檢驗(yàn)項(xiàng)目

1 前言

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11022、GB7251.1等明確規(guī)定了高低壓開關(guān)柜電氣性能的檢驗(yàn)項(xiàng)目，包括例行檢驗(yàn)項(xiàng)目和全面型式檢驗(yàn)，其中，例行檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)開光柜在制造過程中材料、元器件、結(jié)構(gòu)以及工藝等是否符合設(shè)計(jì)要求，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的可靠性與性能產(chǎn)生影響；型式檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)開關(guān)柜的性能與額定值是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是否符合設(shè)計(jì)要求，但部分型式檢驗(yàn)會(huì)對(duì)產(chǎn)品的可靠性與性能產(chǎn)生影響。高低壓開關(guān)柜的電氣性能直接影響著其正常運(yùn)行，因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不斷對(duì)電氣性能要求進(jìn)行完善，本文將探討高低壓開關(guān)柜的絕緣性能、短路性能以及溫升等檢驗(yàn)項(xiàng)目。

2 高低壓開關(guān)柜電氣檢驗(yàn)項(xiàng)目

2.1 絕緣性能檢驗(yàn)

絕緣性能是高低壓開關(guān)柜電氣性能的重要指標(biāo)，是例行檢驗(yàn)與型式檢驗(yàn)不可或缺的檢驗(yàn)項(xiàng)目。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的工頻耐壓實(shí)驗(yàn)是例行檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)都必須做的項(xiàng)目，通過對(duì)電壓值與施加電壓時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅可以考核及驗(yàn)證產(chǎn)品相間與相對(duì)地間和斷口間的絕緣性能，而且還能夠等效考核及驗(yàn)證在具體應(yīng)用過程中，產(chǎn)品承受長(zhǎng)期通電發(fā)熱或操作過電壓時(shí)，以及絕緣件表面受塵埃與水氣侵蝕時(shí)導(dǎo)致的絕緣下降情況下能夠具有的絕緣性能水平。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊耐壓試驗(yàn)只是型式檢驗(yàn)項(xiàng)目，主要由于該試驗(yàn)受到試驗(yàn)條件及設(shè)備等因素的制約。在規(guī)定的安裝類別條件下，沖擊耐壓試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品應(yīng)能承受的由于操作過電壓或雷擊而出現(xiàn)的脈沖型高電壓進(jìn)行考核驗(yàn)證。由于除了操作過電壓，在電力系統(tǒng)中，諧振過電壓的影響越來越嚴(yán)重，類型復(fù)雜性增強(qiáng)，一般包括參數(shù)諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓以及有線性過電壓等，此外還需將中性點(diǎn)接地方式考慮在內(nèi)，且過電幅值日益升高，因此，對(duì)比GB/T11022-1999而言，在2011《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》的規(guī)定中，針對(duì)額定電壓為7.2kV的產(chǎn)品絕緣水平，不僅提高了短時(shí)工頻耐受電壓值，將通用值由23kV變?yōu)?0kV，將隔離斷口28kV提高至34kV，而且不再將系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的方式、快波前與緩波前過電壓作用的程度以及過電壓限制裝置的型式等因素考慮在內(nèi)，將額定雷電沖擊的耐受電壓值較低值刪除，即將通用值40kV、隔離斷口46kV刪除，分別使用60kV、70kV。

2.2 短路性能檢驗(yàn)

短路性能檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)若電力系統(tǒng)中發(fā)生較大過載或短路等非正常狀況，高低壓開關(guān)柜可以接通，在規(guī)定時(shí)間中承受與斷開故障電流的能力，涉及額定短時(shí)耐受電流能力與額定短路接通斷開能力兩項(xiàng)試驗(yàn)。由于接通和斷開操作是由內(nèi)部元件，如斷路器等，執(zhí)行且完成的，因此，本文將著重探析額定短時(shí)耐受電流能力。

額定短時(shí)耐受電流能力指開關(guān)柜能夠耐受的不超過額定值的短路電流所產(chǎn)生的焦耳熱與由此出現(xiàn)的電動(dòng)應(yīng)力及熱應(yīng)力。由于出現(xiàn)短路狀況時(shí)，電流將高達(dá)幾十千安倍，并且還將持續(xù)一段時(shí)間，這將會(huì)產(chǎn)生很大的焦耳熱，進(jìn)而會(huì)致使絕緣材料加速老化，從而極大程度地降低絕緣水平，因?yàn)樵诟哌_(dá)90攝氏度的溫度下，銅材的機(jī)械性能會(huì)開始降低，故過度發(fā)熱還將導(dǎo)致導(dǎo)體連接處的接觸面發(fā)生變形，從而增大接觸電阻。此外，短路電流還將產(chǎn)生電動(dòng)力，電動(dòng)力將損壞開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣件，致使其斷裂，同時(shí)還會(huì)使母排和柜體變形，后果非常嚴(yán)重，將改變爬電距離與電氣間隙，大大降低絕緣水平。額定短時(shí)耐受電流能力能夠使高低壓開關(guān)柜的安全性得到有效保證，試驗(yàn)條件為模擬供電系統(tǒng)短路狀態(tài)，并且比實(shí)際短路狀態(tài)更加苛刻。

額定短時(shí)耐受電流能力包括短時(shí)耐受電流與峰值耐受電流兩個(gè)指標(biāo)，短時(shí)耐受電流又稱為熱穩(wěn)定電流，而峰值耐受電流又稱為動(dòng)穩(wěn)定電流，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定若短路電流不小于50kA，低壓開關(guān)柜的試驗(yàn)電流持續(xù)時(shí)間是1秒，峰值耐受電流和短時(shí)耐受電流的比應(yīng)為2.2；而高壓開關(guān)柜試驗(yàn)電流持續(xù)時(shí)間是4秒，兩個(gè)電流的比值則更高。額定短時(shí)耐受電流性能指標(biāo)備受電力用戶的重視，是短路性能檢驗(yàn)極其重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目，直接影響著高低壓供電系統(tǒng)的安全性。

短路性能檢驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)在發(fā)生短路的極端情況下，高低壓開關(guān)柜可靠、安全運(yùn)行的能力，短路性能試驗(yàn)會(huì)使產(chǎn)品的可靠性與性能受到損害，且對(duì)試驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求非常高，通常普通的生產(chǎn)企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的條件無法達(dá)到試驗(yàn)要求，因此，短路性能檢驗(yàn)是型式檢驗(yàn)項(xiàng)目。

2.3 溫升檢驗(yàn)

溫升檢驗(yàn)也是必不可少的檢驗(yàn)項(xiàng)目，該試驗(yàn)主要是考核并驗(yàn)證在長(zhǎng)期承受額定電流工作情況下，產(chǎn)品規(guī)定部位的溫升情況，是否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升極限，同時(shí)檢驗(yàn)產(chǎn)品鐵磁與載流部件損耗產(chǎn)生的發(fā)熱是否損壞載流部件或相鄰部件、是否會(huì)使產(chǎn)品絕緣水平降低、是否會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。

高低壓開關(guān)柜長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行額定電流工作會(huì)出現(xiàn)溫升，在溫升過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，雖然這是一個(gè)相對(duì)較緩慢的影響過程，然而若開關(guān)柜的溫升超出了允許值，則會(huì)加快絕緣件的老化速度，導(dǎo)致產(chǎn)品的絕緣水平快速下降，提前降至正常耐受值之下，存在重大隱患。開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)、載流部件連接以及主電路界面等是溫升的主要影響因素，基于開關(guān)柜結(jié)構(gòu)、主電路載流界面定型，以及內(nèi)部元部件的溫升達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只需要通過型式試驗(yàn)對(duì)開關(guān)柜整機(jī)的溫升進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷其是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。此外，溫升試驗(yàn)有多個(gè)條件限制，如試驗(yàn)設(shè)備、多種標(biāo)準(zhǔn)連接電纜或銅排等，因此，溫升試驗(yàn)只能列入型式檢驗(yàn)項(xiàng)目，不能列入例行檢驗(yàn)項(xiàng)目。

3 總結(jié)

電氣性能檢驗(yàn)是考核并檢驗(yàn)開關(guān)柜的設(shè)計(jì)與制造是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的重要步驟，也是高低壓開關(guān)柜得以安全運(yùn)行的重要保障。本文主要對(duì)絕緣性能檢驗(yàn)、短路性能檢驗(yàn)以及溫升檢驗(yàn)三類電氣性能檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了探析。

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作者單位

昆明電器科學(xué)研究所 云南省昆明市 650000