電力系統(tǒng)中的高低壓開關(guān)柜檢驗技術(shù)

陳華興

摘要：近年來電力事業(yè)的發(fā)展迅速，其中高低壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，在電力系統(tǒng)運行當(dāng)中發(fā)揮了十分重要的作用，為了保證高低壓開關(guān)柜運行的可靠性和安全性，需要對高低壓開關(guān)柜進行電氣性能檢驗，以保證此部分的正常運轉(zhuǎn)，鑒于此，筆者主要分析了電力系統(tǒng)中高低壓開關(guān)柜的檢驗相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，高低壓開關(guān)柜，檢驗技術(shù)

引言

根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國的高低壓開關(guān)柜電氣性能的檢驗項目，包括了例行檢驗和全面型檢驗，在檢驗過程當(dāng)中需要對高低壓開關(guān)柜的設(shè)計原件、材料使用狀況以及結(jié)構(gòu)布置等是否符合要求進行考察，保證產(chǎn)品的可靠性以及正常的運行，而全面型的檢查則是對開關(guān)柜的性能和額定值是否達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)來進行檢查。高低壓開關(guān)柜的電氣性能將會直接影響開關(guān)柜的運行，所以必須對電氣性能進行有效的改善，才能夠保證高低壓開關(guān)柜的正常運轉(zhuǎn)。

1高低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)

在生產(chǎn)制造高低壓開關(guān)柜時，根據(jù)開關(guān)柜整體結(jié)構(gòu)形式可將其劃分成為抽出式和固定式兩種類型。固定式開關(guān)柜主要應(yīng)用在各種電器中，需要將高低壓開關(guān)柜直接固定在對應(yīng)的位置上進行工作。內(nèi)部所有的元器件都是固定不動的，無法進行移動，如果某些元器件出現(xiàn)故障問題，則可以對其進行更換，柜體上用于安裝元器件的部位也可以拆除更換。固定式高壓低壓開關(guān)柜外觀形式比較豐富，常見的包括立體式、臺式、箱式等。另外一種形式為抽出式高低壓開關(guān)柜，這種結(jié)構(gòu)的開關(guān)柜與固定式開關(guān)柜的區(qū)別在于柜體內(nèi)部的元器件可以根據(jù)實際需要進行移動。這種結(jié)構(gòu)高低壓開關(guān)柜通常具備更好的環(huán)境適應(yīng)性，主要用在生產(chǎn)器械中，能更好地滿足實際生產(chǎn)需要。需要注意的是，在移動抽出案板元器件時應(yīng)該做到輕便，完成移動抽出工作后還要保證其工作可靠性。因為抽出式高低壓開關(guān)柜需要對各類元器件進行轉(zhuǎn)換移動，因此對生產(chǎn)制作要求相對較高。只有具備較好的精確度才能保證內(nèi)部元器件的調(diào)整自如。

2高低壓開關(guān)柜的電氣檢驗項目

2.1絕緣性檢查

絕緣性能的檢查是檢驗高低壓開關(guān)柜性能的重要指標(biāo)，在絕緣性檢查的過程當(dāng)中，國家標(biāo)準(zhǔn)對資源性做了明確的規(guī)定，并且要求高低壓開關(guān)柜的絕緣時間持續(xù)性鳥巢在進行產(chǎn)品考核的過程當(dāng)中，不僅要考核產(chǎn)品的運行狀況，更需要對產(chǎn)品的絕緣性以及端口間的絕緣性能進行有效的考察。在具體的應(yīng)用過程當(dāng)中，既然產(chǎn)品能夠承受的充電發(fā)熱時長或者操作電壓過高時，出現(xiàn)的任何問題都在考核的范圍之內(nèi)。當(dāng)絕緣體表面受到塵埃和水汽侵蝕時，絕緣體性能下降，所以必須要保障絕緣體的運行擁有潔凈的運行環(huán)境。國家明確規(guī)定，在進行絕緣體的那樣實驗過程當(dāng)中，需要充分考察實驗的條件和設(shè)備，因為這些因素會對實驗結(jié)果造成很大的影響，在規(guī)定的安裝類別條件下，沖擊耐壓試驗，對產(chǎn)品承受力也會造成很大的影響，操作過程中，由于過電壓等一系列的問題似的操作類型，復(fù)雜性不斷增強，過電壓一般包括諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓和有線性過電壓等。此外，還需要充分考慮地方的供電特點，對不同額定電壓的產(chǎn)品的絕緣性水平進行不同的考量，針對額定電壓為7.2KV的產(chǎn)品，不僅能夠提高短時工頻耐受的電壓值，將通用值由23KV變?yōu)?0KV，而且能夠不再受系統(tǒng)當(dāng)中中接地點的影響。

2.2短路性能試驗

此種試驗是對開關(guān)柜設(shè)備的額定短路接通開關(guān)能力和額定短時耐受電流能力進行檢驗的試驗項目，也就是檢驗在電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路或過載較大等異常現(xiàn)象時，能夠保證高低壓開關(guān)柜接通且在規(guī)定時間內(nèi)承載和斷開故障電流的能力。由于在上述操作中主要是利用開關(guān)柜中的斷路器等內(nèi)部執(zhí)行元件來完成，但是在實際的試驗中也只能對高低壓開關(guān)柜整體性能的額定短時耐受電流能力指標(biāo)的影響因素進行分析，也就是檢驗開關(guān)柜運行中在短路電流處于規(guī)定范圍內(nèi)時出現(xiàn)的焦耳熱和相應(yīng)的熱應(yīng)力、電動應(yīng)力等數(shù)值。而代表開關(guān)柜設(shè)備的額定短時耐受電流能力的指標(biāo)主要是峰值耐受電流和短時耐受電流，并且按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于低壓開關(guān)柜來說，需要保證在短路電路超過50kA時，保證上述兩個指標(biāo)的數(shù)值比例為2.2，試驗電流持續(xù)時間為1s。如果是高壓開關(guān)柜，則要求上述數(shù)值比例更高，且持續(xù)時間為4s。在上述試驗過程中需要對電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時的狀態(tài)進行模擬，而且條件要更加苛刻，這也足以證明此項指標(biāo)對于開關(guān)柜設(shè)備安全運行的重要作用。這主要由于在出現(xiàn)短路故障時會在瞬間產(chǎn)生高達幾十kA的短路電流且持續(xù)時間比較長，這也會產(chǎn)生非常大的焦耳熱而加速絕緣材料的老化并降低絕緣性能。而且所用的銅材在溫度超過90℃的環(huán)境中就會表現(xiàn)出機械性能大幅下降的現(xiàn)象，同時此類發(fā)熱問題還會增加導(dǎo)體連接接觸面變形問題而引起的接觸電阻，而上述非常大的短路電路也會產(chǎn)生非常大的電動力，在此電動力的影響下會導(dǎo)致其內(nèi)部絕緣件的斷裂和柜體、母排的變形問題，甚至?xí)淖冸姎庖娏?xí)和爬電距離，降低絕緣水平。如果是采用抽屜柜，在上述電動力的影響下還會造成接插頭變形以及彈跳問題，這會對抽屜式元器件造成拉弧燒損。如果是配電開關(guān)柜，也由于其存在實現(xiàn)上下級選擇性短路保護的功能要求而需要開展此試驗。這主要是通過此試驗項目對開關(guān)設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性進行檢測，對此類設(shè)備在短路延時過程中的I2t所產(chǎn)生焦耳熱的承受能力進行檢測，還可以對上述焦耳熱所產(chǎn)生熱應(yīng)力和峰值電流產(chǎn)生的電動力的承受能力進行檢測，也就是要保證在短時耐受電流能力的檢驗之后還能保證產(chǎn)品可以正常使用。

2.3溫升檢驗

電氣性能檢驗中，溫升檢驗是其重要組成部分，通過溫升試驗，可考核高低壓開關(guān)柜在長久承載電流工作狀態(tài)下，各個部位的溫度是否滿足安全運行需求。主要考慮高低壓開關(guān)柜載流部件損耗及鐵磁損耗發(fā)熱是否影響高低壓開關(guān)柜工作穩(wěn)定性，是否破壞設(shè)備自身絕緣性能。高低壓開關(guān)柜長期承受電流溫升產(chǎn)生熱量，屬于一個長久、緩慢的過程，若開關(guān)柜溫升超出允許值，則高低壓開關(guān)柜自身絕緣性大幅度下降，降低到正常耐受值以下之后，產(chǎn)品將存在嚴(yán)重的安全危險。溫升影響因素集中在結(jié)構(gòu)及主電路界面、載流部件連接等位置，要確保高低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及電路載流截面積定性，且內(nèi)部元器件溫升符合要求，進行型式試驗。溫升涉及眾多標(biāo)準(zhǔn)連線銅排及電纜，因此，在例行檢驗中主要檢驗載流部位連接是否合理，采用測量產(chǎn)品整機回路電阻方式測試接觸是否穩(wěn)定，避免有缺陷銅排使用。以某電站10kV開關(guān)柜為例進行分析，其溫升和負(fù)荷有關(guān)。該開關(guān)柜為JYN1-10型，測試箱體外表溫度，發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷增加，開關(guān)柜溫度不斷增加，負(fù)荷在1900A時，溫度變化最明顯，最大達到47℃，不符合電力相關(guān)規(guī)范文件。而若負(fù)載較低，在1200A以下，則發(fā)現(xiàn)溫度上升并不明顯。分析溫升原因，型式試驗數(shù)據(jù)在試驗室完成，持續(xù)時間較短，試驗效果指導(dǎo)意義不強。且一些安裝工藝、導(dǎo)體材料等也將影響開關(guān)柜質(zhì)量，母線在加工、連接、安裝等過程中對接觸處表面處理不到位，將導(dǎo)致接觸面積減少，接觸電阻增加，進而導(dǎo)致發(fā)熱。

結(jié)束語

鑒于電力系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)量和種類不斷增多的高低壓開關(guān)柜及其對電力系統(tǒng)正常運行的重要作用，需要在使用此類設(shè)備之前做好檢驗工作。尤其是針對其在運行中容易出現(xiàn)的拒動、誤動、關(guān)合與開關(guān)、絕緣故障等，需要做好絕緣性能檢驗、短路性能檢驗以及溫升檢驗等型式檢驗，還要通過例行檢驗來確保此類開關(guān)柜設(shè)備的性能與運行安全。

參考文獻

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