淺談高壓交流六氟化硫斷路器溫升及試驗(yàn)方法

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(西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018)

1 引言

高壓交流斷路器作為輸變電線路的控制和保護(hù)的設(shè)備，不僅擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)電路的任務(wù)，同時(shí)也要滿足承擔(dān)長(zhǎng)期載流的要求。由于斷路器的主回路由導(dǎo)電體組成，導(dǎo)電體存在電阻，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生熱損耗、渦流損耗和磁滯損耗，使部分電能轉(zhuǎn)化成熱能，一部分熱能使斷路器導(dǎo)體的溫度升高，一部分熱能以不同的散熱方式向周圍介質(zhì)散熱，斷路器長(zhǎng)期穩(wěn)定載流，待發(fā)熱和散熱平衡后，將會(huì)保持恒定的溫度,此時(shí)稱之為穩(wěn)定狀態(tài)。

GB1984《高壓交流斷路器》中明確規(guī)定，溫升試驗(yàn)是高壓交流斷路器強(qiáng)制性型式試驗(yàn)項(xiàng)目之一，目的是通過(guò)實(shí)際的模擬試驗(yàn)，長(zhǎng)期給斷路器通1.1倍額定電流，直至溫升值穩(wěn)定(一般的3h內(nèi)變化不超過(guò)2K則認(rèn)為溫升穩(wěn)定)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11022-1999《高壓開關(guān)設(shè)備通用技術(shù)條件》中規(guī)定了高壓開關(guān)設(shè)備各部位溫升極限和試驗(yàn)方法。

2 溫升試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原理圖及試驗(yàn)規(guī)定

VR:調(diào)壓器；CT：電流互感器；T：升壓器；T0：試品圖1 試驗(yàn)回路原理圖

三相斷路器原則上需要通三相電流進(jìn)行溫升試驗(yàn)。如三相斷路器的磁路為一個(gè)整體、鄰近效應(yīng)的影響顯著時(shí)，必須通過(guò)三相電流試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

但某些情況下，不受臨近效應(yīng)影響或影響非常小時(shí)，可進(jìn)行單相溫升試驗(yàn)。因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定額定電壓35kV以上的斷路器設(shè)備，相間中心距離大于460mm且額定電流在1250A及以下；或相間中心距離大于1m時(shí)，可以通單相電流進(jìn)行溫升試驗(yàn)。圖1是通單相電流進(jìn)行溫升試驗(yàn)的試驗(yàn)回路原理圖。

為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，在通電初始階段，可以用更大電流將試品加熱至預(yù)期溫度的80%左右，然后將電流降為額定值，直到各部位溫升穩(wěn)定為止。

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)條件有關(guān)規(guī)定：試驗(yàn)電流最大偏差不超過(guò)+2%；電流波形為正弦波；電源頻率偏差-5%～2%；在距試品端子1m遠(yuǎn)處導(dǎo)線的溫升與相應(yīng)端子處的溫升差不大于5K；試驗(yàn)環(huán)境溫度0～40℃；試驗(yàn)環(huán)境風(fēng)速對(duì)戶內(nèi)產(chǎn)品不大于0.15m/s，對(duì)戶外產(chǎn)品部大于0.5m/s。

根據(jù)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》的規(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)，高壓交流斷路器和控制設(shè)備任何部分的溫升不得超過(guò)表1規(guī)定的溫升極限。由于目前開關(guān)設(shè)備大部分為六氟化硫氣體進(jìn)行絕緣，因此表1只羅列了部分的溫升極限值。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：如果在50Hz頻率下進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，實(shí)測(cè)值不超過(guò)最大允許值的95%，可認(rèn)為開關(guān)裝置在60Hz頻率下的性能得到保證。根據(jù)50Hz 下的產(chǎn)品溫升數(shù)據(jù)，通過(guò)系數(shù)修正得出60Hz 下的產(chǎn)品溫升上限值; 如有超標(biāo)危險(xiǎn)，可采用試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn); 若不超標(biāo)，則視為60Hz 下的產(chǎn)品溫升亦合格。

2.3 溫升埋點(diǎn)方法

高壓交流斷路器的測(cè)量溫升時(shí)通過(guò)熱電偶的方式測(cè)量實(shí)現(xiàn)的。熱電偶是通過(guò)把溫度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為熱的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量，經(jīng)過(guò)直流毫伏表測(cè)量電動(dòng)勢(shì)，再利用熱電偶分度表，查對(duì)相應(yīng)的被測(cè)點(diǎn)的溫度值。熱電偶的測(cè)溫范圍很廣，不同材料組成的熱電偶適用的測(cè)溫范圍不同，常見的熱電偶有銅-康銅、鉑-鉑銠、鎳鉻-鎳硅等。高壓交流斷路器的溫升測(cè)量采用的熱電偶是銅-康銅。

固定熱電偶的方法有三種方式，包括鉆孔埋入法、錫焊固定法和膠粘固定法。目前常見的是鉆孔埋入法，適用于200K溫度及以下值。它是先在被測(cè)點(diǎn)鉆孔，大于熱電偶的熱端，放入熱電偶，將四周沖擠固定。

3 溫升試驗(yàn)實(shí)例介紹

為更加深刻理解溫升試驗(yàn)，下面以252kV瓷柱式斷路器溫升試驗(yàn)為例進(jìn)行介紹。252kV瓷柱式六氟化硫斷路器是三相對(duì)稱結(jié)構(gòu)，受臨近效應(yīng)影響非常小，且相間中心距離大于1m,因此可通單相電流進(jìn)行溫升試驗(yàn)。如圖2所示。

表1 高壓交流斷路器和控制設(shè)備各種部件、材料的溫升極限

圖2 溫升試驗(yàn)埋點(diǎn)圖

試驗(yàn)電流從序號(hào)2端子板側(cè)流入，經(jīng)過(guò)主回路，從序號(hào)15端子板流出。具體的埋點(diǎn)位置及溫升允許值見表2。

表2 斷路器溫升測(cè)試部位及允許溫升

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)溫升試驗(yàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行了闡述。溫升試驗(yàn)是斷路器重要的型式試驗(yàn)之一，也是衡量斷路器載流大小、性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。通過(guò)簡(jiǎn)單對(duì)溫升試驗(yàn)的介紹，希望對(duì)設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品開發(fā)研究產(chǎn)品方面提供一定的借鑒。