高壓開關(guān)溫升試驗(yàn)方法淺談

趙煥敏 姚永其

（河南平高電氣股份有限公司 河南 平頂山 467001）

1 溫升試驗(yàn)描述

溫升試驗(yàn)是高壓開關(guān)驗(yàn)證載流能力的重要試驗(yàn)，用于考核導(dǎo)電回路通以正常工作電流后的發(fā)熱（溫度升高）。當(dāng)高壓電器產(chǎn)品通過(guò)正常工作電流時(shí)，由于電阻損耗、渦流損耗和磁滯損耗，使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，其中一部分散失到周圍介質(zhì)中去，一部分加熱載流導(dǎo)體使其溫度升高。溫度升高的多少由發(fā)熱和散熱兩方面因素決定,同時(shí)與載流體通過(guò)的電流大小、載流回路截面和材料、機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件接觸面的接合質(zhì)量和產(chǎn)品裝配質(zhì)量等因素有關(guān)。

GB1984《高壓交流斷路器》規(guī)定“溫升試驗(yàn)”為斷路器強(qiáng)制的型式試驗(yàn)項(xiàng)目，GB7674《72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備》規(guī)定“溫升試驗(yàn)”為氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）強(qiáng)制的型式試驗(yàn)。GB/T 11022《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》規(guī)定了溫升試驗(yàn)的：受試開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的狀態(tài)；設(shè)備的布置；溫度和溫升的測(cè)量；周圍空氣溫度；溫升試驗(yàn)的解釋等相關(guān)內(nèi)容。（具體規(guī)定詳見標(biāo)準(zhǔn)）。

圖1 單相外殼回流溫升示意圖

需要注意：關(guān)于GIS試驗(yàn)品，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定如下：除了每極獨(dú)立封閉在一個(gè)金屬外殼內(nèi)的情況外，試驗(yàn)應(yīng)按額定相數(shù)進(jìn)行，額定電流從母線的一端流向出線端。如果允許并進(jìn)行單相試驗(yàn)，流過(guò)外殼的電流應(yīng)為額定電流。通俗理解為：對(duì)于三相共箱產(chǎn)品，進(jìn)行三相試驗(yàn)，電流從三相分別施加，在一段短接（如后面例子所示）。對(duì)單相產(chǎn)品進(jìn)行單相溫升試驗(yàn)、外殼回流，如下分相252kVGIS：電流一般從主導(dǎo)電回路一端引入，末尾端與外殼相連，電流從流入端的殼體引出形成回路如圖1所示。

2 溫升試驗(yàn)方法

2.1 溫升試驗(yàn)法

用一調(diào)壓變壓器和大電流變壓器組成試驗(yàn)回路，給試品供給所需的工作電流。試品的安裝接線方式與在電力系統(tǒng)中工作的情況相同,測(cè)量被測(cè)點(diǎn)的溫度；試驗(yàn)環(huán)境溫度不得低于+10℃、不高于+40℃，周圍風(fēng)速不大于0.5m/s。

2.2 銅—康銅熱電偶溫升測(cè)試

圖2 熱電偶電路示意圖

溫度的測(cè)量一般采用銅—康銅熱電偶法進(jìn)行。銅—康銅熱電偶以其靈敏度高、穩(wěn)定可靠、抗震抗摔、互換性好、價(jià)格低廉、適用于遠(yuǎn)距離測(cè)溫和自動(dòng)控制等優(yōu)勢(shì),在農(nóng)業(yè)和制冷工程中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)選擇銅—康銅熱電偶的制作方法和標(biāo)定方式,進(jìn)行多項(xiàng)式回歸分析,表明熱鍍錫焊測(cè)頭非標(biāo)準(zhǔn)分度的銅-康銅熱電偶在-35～100℃范圍內(nèi)的線性及一致性都較好,適于實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)和制冷工程測(cè)溫應(yīng)用。熱電偶電路示意圖2如下。

國(guó)標(biāo)GB/T 2903-1998,規(guī)定了銅-康銅電偶絲的品種規(guī)格、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、供貨方式、包裝及標(biāo)志，該標(biāo)準(zhǔn)適用于制造工業(yè)銅-康銅電偶絲。

2.3 溫升埋線方法及注意事項(xiàng)

采用銅-康銅電偶絲測(cè)試溫升點(diǎn)時(shí)，測(cè)試端要可靠接觸（固定）在被測(cè)試點(diǎn)。一般采用將電偶絲粘貼或鉆孔固定到被測(cè)試處，粘貼多用于殼體表面等測(cè)試部位，相對(duì)于粘貼鉆孔固定的方法更牢固，因此大多數(shù)埋設(shè)所采用鉆孔固定法。

對(duì)于測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性受多種因素影響，需要注意，首先銅康銅電偶絲纏繞必須符合要求，即每米不小于100匝。其次銅康銅電偶絲測(cè)試端必須鉸接或者鉸接后焊接為測(cè)試端頭，端頭的裸露金屬長(zhǎng)度在2-5mm為最佳。埋設(shè)時(shí)候，預(yù)先鉆孔要大小合適、深度適中，一般采用φ1-φ1.5鉆頭，鉆孔深度使得熱電偶端部埋入后不能有明顯的金屬裸露，因?yàn)槿绻懵对谕?，將?duì)溫度的測(cè)量值有明顯影響。

表1 溫升埋設(shè)點(diǎn)及允許溫升簡(jiǎn)表

圖3 測(cè)試點(diǎn)示意圖（圖為中間相測(cè)試點(diǎn)，邊相測(cè)試點(diǎn)同中間相相同）

表2 溫升測(cè)試點(diǎn)容許溫升值說(shuō)明

3 溫升試驗(yàn)的測(cè)試點(diǎn)及允許的溫度值要求

根據(jù) GB/T 11022的4.4 2規(guī)定：“在溫升試驗(yàn)規(guī)定的條件下，當(dāng)周圍空氣溫度不超過(guò)40℃時(shí)，開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備任何部分的溫升不應(yīng)該超過(guò)表3規(guī)定的溫升極限。”對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中表3進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)于常用的進(jìn)行了整理，得出如下簡(jiǎn)明埋設(shè)點(diǎn)及允許溫升要求數(shù)值表格（表1）：（具體說(shuō)明見標(biāo)準(zhǔn)）。

4 一個(gè)溫升實(shí)例

下面以一個(gè)126kV GIS母線、套管溫升試驗(yàn)為例子進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

該結(jié)構(gòu)（如圖3）為三相共相式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)本身相對(duì)中心對(duì)稱（但是三相不完全對(duì)稱）。溫升試驗(yàn)在三相上進(jìn)行，由于結(jié)構(gòu)中心對(duì)稱，允許測(cè)量?jī)上啵ㄖ邢嗪鸵贿呄啵厣导纯伞?/p>

電流從三相套管引入，盆子外一定距離短接。埋線點(diǎn)如下、允許溫升值如表2所示。

5 總結(jié)

本文對(duì)高壓開關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)進(jìn)行了描述，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的分析，試驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)等方面簡(jiǎn)要介紹了溫升試驗(yàn)。文章總結(jié)、提煉了一些溫升試驗(yàn)的要點(diǎn)，希望對(duì)于廣大高壓開關(guān)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)人員有所幫助。

文章描述不當(dāng)或不對(duì)地方歡迎批評(píng)指正。

［1］徐國(guó)政,張節(jié)容,錢家驪,黃瑜瓏.高壓斷路器原理和應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社,2000.