電力系統(tǒng)中高低壓開關柜的檢驗技術

趙宇

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

【關鍵詞】高低壓開關柜 電氣性能 檢驗項目

1 前言

國家標準GB/T11022、GB7251.1等明確規(guī)定了高低壓開關柜電氣性能的檢驗項目，包括例行檢驗項目和全面型式檢驗，其中，例行檢驗主要是檢驗開光柜在制造過程中材料、元器件、結構以及工藝等是否符合設計要求，不會對產(chǎn)品的可靠性與性能產(chǎn)生影響；型式檢驗主要是檢驗開關柜的性能與額定值是否達到國家標準，是否符合設計要求，但部分型式檢驗會對產(chǎn)品的可靠性與性能產(chǎn)生影響。高低壓開關柜的電氣性能直接影響著其正常運行，因此，國家標準不斷對電氣性能要求進行完善，本文將探討高低壓開關柜的絕緣性能、短路性能以及溫升等檢驗項目。

2 高低壓開關柜電氣檢驗項目

2.1 絕緣性能檢驗

絕緣性能是高低壓開關柜電氣性能的重要指標，是例行檢驗與型式檢驗不可或缺的檢驗項目。國家標準中的工頻耐壓實驗是例行檢驗和型式檢驗都必須做的項目，通過對電壓值與施加電壓時間進行實驗，不僅可以考核及驗證產(chǎn)品相間與相對地間和斷口間的絕緣性能，而且還能夠等效考核及驗證在具體應用過程中，產(chǎn)品承受長期通電發(fā)熱或操作過電壓時，以及絕緣件表面受塵埃與水氣侵蝕時導致的絕緣下降情況下能夠具有的絕緣性能水平。

國家標準規(guī)定沖擊耐壓試驗只是型式檢驗項目，主要由于該試驗受到試驗條件及設備等因素的制約。在規(guī)定的安裝類別條件下，沖擊耐壓試驗對產(chǎn)品應能承受的由于操作過電壓或雷擊而出現(xiàn)的脈沖型高電壓進行考核驗證。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重，類型復雜性增強，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，此外還需將中性點接地方式考慮在內，且過電幅值日益升高，因此，對比GB/T11022-1999而言，在2011《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》的規(guī)定中，針對額定電壓為7.2kV的產(chǎn)品絕緣水平，不僅提高了短時工頻耐受電壓值，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，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

短路性能檢驗主要是檢驗若電力系統(tǒng)中發(fā)生較大過載或短路等非正常狀況，高低壓開關柜可以接通，在規(guī)定時間中承受與斷開故障電流的能力，涉及額定短時耐受電流能力與額定短路接通斷開能力兩項試驗。由于接通和斷開操作是由內部元件，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耐受電流能力。

額定短時耐受電流能力指開關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)的電動應力及熱應力。由于出現(xiàn)短路狀況時，電流將高達幾十千安倍，并且還將持續(xù)一段時間，這將會產(chǎn)生很大的焦耳熱，進而會致使絕緣材料加速老化，從而極大程度地降低絕緣水平，因為在高達90攝氏度的溫度下，銅材的機械性能會開始降低，故過度發(fā)熱還將導致導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)生電動力，電動力將損壞開關柜內部的絕緣件，致使其斷裂，同時還會使母排和柜體變形，后果非常嚴重，將改變爬電距離與電氣間隙，大大降低絕緣水平。額定短時耐受電流能力能夠使高低壓開關柜的安全性得到有效保證，試驗條件為模擬供電系統(tǒng)短路狀態(tài)，并且比實際短路狀態(tài)更加苛刻。

額定短時耐受電流能力包括短時耐受電流與峰值耐受電流兩個指標，短時耐受電流又稱為熱穩(wěn)定電流，而峰值耐受電流又稱為動穩(wěn)定電流，國家標準規(guī)定若短路電流不小于50kA，低壓開關柜的試驗電流持續(xù)時間是1秒，峰值耐受電流和短時耐受電流的比應為2.2；而高壓開關柜試驗電流持續(xù)時間是4秒，兩個電流的比值則更高。額定短時耐受電流性能指標備受電力用戶的重視，是短路性能檢驗極其重要的檢驗項目，直接影響著高低壓供電系統(tǒng)的安全性。

短路性能檢驗目的是檢驗在發(fā)生短路的極端情況下，高低壓開關柜可靠、安全運行的能力，短路性能試驗會使產(chǎn)品的可靠性與性能受到損害，且對試驗條件與實驗設備要求非常高，通常普通的生產(chǎn)企業(yè)、檢驗機構的條件無法達到試驗要求，因此，短路性能檢驗是型式檢驗項目。

2.3 溫升檢驗

溫升檢驗也是必不可少的檢驗項目，該試驗主要是考核并驗證在長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，是否滿足標準規(guī)定的溫升極限，同時檢驗產(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、是否會使產(chǎn)品絕緣水平降低、是否會對產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。

高低壓開關柜長時間進行額定電流工作會出現(xiàn)溫升，在溫升過程中會產(chǎn)生一定的熱量，雖然這是一個相對較緩慢的影響過程，然而若開關柜的溫升超出了允許值，則會加快絕緣件的老化速度，導致產(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。開關柜的結構、載流部件連接以及主電路界面等是溫升的主要影響因素，基于開關柜結構、主電路載流界面定型，以及內部元部件的溫升達到標準規(guī)定，只需要通過型式試驗對開關柜整機的溫升進行檢驗，判斷其是否達到標準規(guī)定。此外，溫升試驗有多個條件限制，如試驗設備、多種標準連接電纜或銅排等，因此，溫升試驗只能列入型式檢驗項目，不能列入例行檢驗項目。

3 總結

電氣性能檢驗是考核并檢驗開關柜的設計與制造是否達到國家標準規(guī)定要求的重要步驟，也是高低壓開關柜得以安全運行的重要保障。本文主要對絕緣性能檢驗、短路性能檢驗以及溫升檢驗三類電氣性能檢驗項目進行了探析。

參考文獻

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作者單位

昆明電器科學研究所 云南省昆明市 650000