高压开关设备容量试验.docx
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高压开关设备容量试验
高压开关设备容量试验
STL导则STL成员配合起草导则对IEC及国家标准进行解释STL鼓励其他非成员实验室采用STL已经发布实施的技术导则STL导则可为相关标准制修订提供参考必要时STL将对技术导则进行修订尤其当标准有所更新时STL鼓励非成员试验组织遵守STL制定的技术导则并对其试验文件中标明引用STL导则表示感谢STL证书STL成员可出具下列六种基本型式试验证书1完整型式试验证书本证书通过实施标准规定的所有型式试验提供对厂家给出的设备的额定特性进行验证的情况2绝缘性能型式试验证书本证书通过实施标准规定的有关型式试验提供对所有绝缘额定参数的验证情况3温升性能型式试验证书本证书通过实施标准规定的有关型式试验提供对温升限值以及主回路电阻测量的验证情况4短路关合和开断性能型式试验证书本证书通过实施标准规定的有关型式试验提供对短路和或关合和开断性能的额定特性的验证情况5开合性能型式试验证书本证书通过实施标准规定的所有型式试验提供开合额定参数如容性电流的验证情况6内部燃弧性能型式试验证书证书内容概述为统一证书中的表述当依据IEC标准和根据IEC标准制定的国家标准实施验证时STL成员同意遵照以下程序规则每一个型式试验证书都应具有相同的基本结构为协调STL成员发布的证书格式证书信息应该依照下述程序出现证书封面证书封面应注明被试产品的名称和类型并提及为验证给定额定特性所进行的试验这些必须符合本导则给出的文本和样式证书封面应该体现证书所采用的标准同时包括型式试验类型描述除了适当的IEC标准外假如国家标准等效于IEC标准或有所不同但是它们不涉及给定的额定参数的验证即型式试验适合于证书的内容在证书的封面或第一页可以提到国家标准不管在任何情况下成员都有义务保证国家标准与IEC标准一致见本导则第8条对采用非等效IEC的国家标准进行的试验不可采用STL证书封面格式但是STL成员可在出具的报告中声明所参照的适当的STL导则额定参数页额定参数页应包括由制造厂给定的经试验验证的额定参数的全部详细内容应按照STL的内容为每个产品填写额定参数页证书合并了不验证额定参数的型式试验时且所有试验都完全满足标准规定相关特性这种情况下证书本页中应增加以下说明本证书也验证了增加附加型式试验的描述本页还可以包括进行的试验项目清单适当的时候在征得本人同意的情况下加上试验见证人的名单任何与标准的差异也应在本页中详述验证试验的记录证书应该包含验证试验的记录包括试验结果评估的具体内容试验回路的描述测量的项目的信息并附有示波图的复印件或类似文件及照片由可溯源必要的图纸的复印件组成被试产品的细节描述推荐使用下列顺序格式◆试验项目一览表若无额定参数页应有试验的见证人名单征得本人同意◆参照制造厂图纸对试品进行的确认◆试验回路的描述及框图◆对所有试验结果的记录分类并且不能将照片和示波图复印件混编在一起◆示波图或其他试验中测量的数据同一试验和或同一试验方式的所有记录应放在一起◆照片◆图纸证书和试验报告中应包括的图纸只有制造厂可以保证试品的所有细节符合图纸提供给试验室每个图纸或数据表应包含一个声明即厂家保证图纸和数据代表被试设备实验室负责验证所提交的图纸和数据表充分代表了被试设备见表但不对图纸的准确性负责在实验室最终确认后每个图纸和数据表应被适当地标记为所代表的被试设备证书或试验报告中应包含能够代表试品的充分的图纸和数据表的提纲同时还应包含所有提交的以识别试品核心部分的图纸的参考数目详细的图纸和其他数据应减少数目合并在证书或试验报告中或者应按其原来的数目合并在一个单独的文件夹中作为证书或试验报告的第二部分亦或者由实验室或返回厂家保管ASTABEABCertificationServicesSuite62ndFloorHiltonHouseCorporationStreetRugbyWarwickshireUKCV212DNEnglandCESIViaRubattino547>20134MilanoMIItalyESEFEnsembledesStationsdEssaisàGrandePuissanceFranaisesEDFRNDLesRenardièresRoutedeSens-Ecuelles77818Moret-sur-LoingCedexFranceKEMAUtrechtseweg3106812ARArnhemTheNetherlandsPEHLAHallenweg40D-68219MannheimGermanySATSN-7465TrondheimNorwayJSTCJapaneseShort-CircuitTestingCommitteecoJapaneseElectricalManufacturersAssociationJEMA4-15Nagata-cho2-chomeChiyoda-kuTokyo100-0014JapanSTLNAShort-CircuitTestingLiaisonNorthAmericacoNEMA1300North17thStreetSuite1847ROSSLYNVA22209USACPRICentralPowerResearchInstituteProfSirCVRamanRoadPB8066Bangalore–560080India对于较高的额定电流在各极有必要使用多个并联导体的地方沿着多路导体布置中的每一个导体上的温差的平均值不能超过5K为了方便试验因温差超过5K而导入断路器的热量在厂家的同意下可以被接受在三次分操作中实际燃弧时间总和的误差应满足T60试验中±15ms的要求如果分操作中燃弧时间总和不能满足要求则应在征得制造方同意后进行燃弧时间不小于最小燃弧时间的附加试验开始断路器的最短分闸时间是由无载操作及在最高电压下脱扣器的合分闸操作决定的如合适采用最高的操作压力通过试验方式T100s的结果和低电压下由脱扣器分闸的无载试验需要考虑由短路电流产生的电磁场的影响如果这些影响缩短了分闸时间那么用高电压下的空载最小分闸时间减去低电压下的空载分闸时间与方式T100s的分闸时间的差值并记录更正的数值用于决定直流分量的数值如果电磁场力使得分闸时间增加那么这个增加值可以忽略在最高电压下无载操作的最短分闸时间用于决定直流分量的大小下面举例说明此原理tmt1-t2-t3当t2≥t3tmt1当t2t3tm在确定直流分量时的断路器的最小分闸时间t1在空负载情况下并联脱扣器在最高操作电压时记录的最小分闸时间t2在空负载情况下并联脱扣器在最低操作电压时记录的最小分闸时间t3在T100s试验中记录的最小分闸时间谢谢3闭环试验回路试验方式2配电线路回路是开断闭环配电路即负荷开关开断后其两侧均带电且其端子间的电压基本上小于系统电压是负荷开关能够开断的最大闭环电流●试验回路要求试验回路中的电抗和电阻串联且功率因数不超过03负载阻抗可以在负荷开关的电源侧负载侧或者分开预期瞬态恢复电压不应比表中的规定值偏轻试验原理4容性回路试验方式4a4b●容性试验回路的一般要求对于试验室进行的试验可以用电容器电抗器和电阻等集中元件组成的人工回路部分或全部替代线路或电缆a试验电压三极联动负荷开关单相试验的试验电压应等于与下列系数之一的乘积10电源系统的中性点接地时开合中性点接地的电容器组和屏蔽电缆11电源系统的中性点接地时开合铠装电缆12电源系统的中性点接地时开合架空配电线路13电源系统的中性点接地时开合中性点不接地的电容器组14电源的中性点接地以外的系统时开合电容器组线路和电缆●电缆充电回路试验方式4a负荷开关开断电缆充电回路是指其开断电缆空载回路的能力是其在额定电压下能够开断的最大电缆充电电流试验原理试验室采用电容器来模拟屏蔽电缆和铠装电缆试验电源接试品的进线端试品的出线端接试验回路的容性负载容性负载采用电容和电阻相串联●线路充电回路试验方式4b负荷开关开断线路充电回路是指其开断空载架空线路的能力是其在额定电压下能够开断的最大线路充电电流310组合电器转移电流与交接电流试验转移电流是在熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流值撞击器操作额定转移电流是组合电器中的负荷开关能够开断的转移电流的最大有效值交接电流是两种过电流保护装置的时间电流特性交点的电流值脱扣器操作额定交接电流是组合电器中的负荷开关能够开断的交接电流的最大有效值1转移电流与交接电流试验要求●组合电器应在额定频率下进行试验频率偏差为±8为了试验的方便偏离上述范围也是允许的●试验回路的功率因数应通过测量来确定并取每相功率因数的平均值功率因数平均值应符合GB169262009中相关规定●试验电压应在组合电器开断后立即于其所在位置测量的相间电压的平均值允差为±5每一相与平均值的允差为±20●工频恢复电压在电弧熄灭后工频恢复电压应至少保持03s●对于转移电流和交接电流的试验开断电流应是在起弧瞬间测取电流的交流分量有效值交接电流试验中任一极中的开断电流交流分量有效值不能超出平均值的10而转移电流试验中装有导电棒的两极中的开断电流交流分量有效值不应小于首开极装有熔断器的极开断电流的即87●三相试验回路中瞬态恢复电压是对首开极而言的即开断极与其他两闭合极之间的电压恢复电压的波形应满足其包络线在任何时刻都不能低于规定的参考线规定有延时线时其起始部分不能与延时线相交●试验原理组合电器转移电流的试验原理试验电源接试品的进线端试品的出线端接感性负载回路负载回路由电感和电阻的串联组成且在试验回路的电源侧及负载侧接有调频装置试验时试验相装有熔体额定电流为125A的限流熔断器其他两相用模拟棒进行连接举例●额定交接电流时的开断试验额定交接电流开断试验对脱扣器操作的组合电器是强制性的进行该试验的目的是验证开断负荷由熔断器交接给脱扣器操作的负荷开关时在交接电流范围内熔断器与脱扣器操作的负荷开关之间的正确配合应在三相试验回路上进行三次开断试验三极熔断器全部用阻抗可忽略不计的导电棒替代试验回路与试验方式与转移电流相同311金属封闭开关柜的内部故障试验1内部故障试验的要求本项试验主要是考察当运行的开关柜出现内部短路故障时其柜体能否承受故障带来的破坏不会对周围可能出现的人员造成伤害标准将开关柜的内部故障试验分为A类和B类每一类由按照柜体可触及面的不同进行了划分AB类之间的区别主要在于指示器摆放的位置A类为距产品300mmB类为距产品100mm对于指示器用的面布B类所用棉布的质量远远小于A类这些都是为了更加严格地考核B类开关柜因为其运行的工况与普通人更加接近为了更接近实际运行条件在内部故障试验中除非有特殊声明产品都需要有一个并柜并采用电缆进线由并柜接入被试柜体的电缆室断路器室母线室等对于一些环网柜或负荷开关类的内部故障试验由于这些产品往往采用SF6作为绝缘气体为了减少对空气的污染这类柜体进行试验时需将SF6改为氮气或压缩空气2试验原理试验为A类产品三面可触及按照标准要求进行布置电源由产品并柜的电缆室进线经并柜的母线室进入被试柜产品顶端距模拟房顶600mm±100mm并柜左侧距模拟房墙壁100mm产品其他侧面及背面距指示器300mm热机及容量试验时注意的问题1温升试验应注意的问题11断路器试验时应注意以下几点a如果装配或接线引起接触面接触不够好可能会导致回路电阻值较大致使温度超标b户外柱上断路器等额定电流较小的产品由于设计原因导电截面积不够导致载流能力不强可能会引起试品温度超标c断路器配柜时手车隔离插头属于活动连接在推入开关柜的过程中由于隔离插头咬合不够紧密接触不够好可能会导致回路电阻值较大致使温度超标此类问题常有发生可以通过温升前回路电阻测试来检查隔离插头接触是否良好d额定电流较大的断路器配柜进行温升试验时由于柜体风道设计不够理想或是由于设计风机功率较小可能会导致断路器散热较差引起断路器温升超标此类情况时有发生分析原因主要还是由于柜体设计或是断路器设计不够理想f手车隔离触头处无镀层有无镀层允许温升差别较大镀银允许温升65K裸铜允许温升35K温升试验要求在新的试品清洁的触头上进行新的触头都是有镀层的只有当手车进出寿命试验后隔离触头漏铜时需要进行温升试验来验证其寿命试验此时触头当以裸铜考核此类情况较少出现触头接触两边均匀对中要好12金属封闭开关设备试验时应注意以下几点a柜内母线室母排或其他隔室母排因为铜排材质较差个别厂家使用铝排作为导体杂质含量高会造成材料电阻率大可能会导致较高的温升b磁场影响对铁磁性材料易产生涡流发热导致导电体温升超标这种现象在大电流开关柜上较为突出此类情况经常发生一般将铁磁性材料换成不锈钢板就能避免此类问题c出线柜由于熔管发热较大其上下两端子温度容易超标一般情况下额定电流100及以上的熔管端子温度容易超标此类情况经常发生一般解决办法配合适的熔管或者将紧固熔管的端子经过特殊处理解决问题的根本在于熔管的质量上如果能有较好的熔管此类问题将迎刃而解d柜体出线应接电缆电缆端子允许温升50K与开关设备连接处容易受开关设备的发热影响温度超标此类情况时常发生主要由于其开关设备主回路电阻较大引起发热较大还有部分厂家所配用电缆质量较差引起温度超标e额定电流3150及以上的开关设备一般配有风机对其断路器室及母线室进行冷却降温部分厂家由于风道设计不合理导致风机作用不明显引起开关设备内部温度超标此类情况时有发生主要应改进其柜体的设计或加大风机的功率f开关设备中互感器进出线端子由于互感器质量问题引起其温度超标端子镀银允许温升75K镀锡允许温升65K2机械试验注意的问题a机构装配时由于配合不好容易导致连杆受力不均匀致使连杆断裂b寿命次数较多时在机构主要部件正常运行情况下会出现部分小零件磨损严重导致机构不能正常运行c由于辅助开关质量问题引起转换不到位导致分合闸操作失败主要原因是辅助开关质量问题d部分断路器稳定性较差寿命循环中的机械特性测试发现弹跳偏大合闸时间变长分合闸速度不满足技术要求等此类问题主要出现配电磁机构的断路器中而配弹簧机构的断路器则容易出现弹跳大的问题相比较而言配永磁机构的断路器稳定性较高e通过寿命试验后的耐压检查发现灭弧室漏气f通过寿命试验后回路电阻的测量发现回路电阻变化超过20此类问题与灭弧室触头的磨损有关目前极少出现3容量试验前配合试验应注意的问题a按标准做好出厂试验如GTT11022的第7章及产品的相应标准b测量高低电压下的试品动作时间带自动重合闸功能的试品应按规定的操作序列O03sCO进行重合闸操作的测量同时看试品动作时间是否稳定c对于安装角位移传感器的试品提供转换关系4容量试验应注意的问题41短时耐受电流和峰值耐受电流试验a被试的产品应该安装在自己或等效的支架上进行试验b三相试验时试验回路从被试品的一端进线而试品的另一端应该三相短接对于进行单相试验的产品应该串接在试验回路中c试验时试品与试验回路的接线不易过长d试验时断路器配开关柜进行试验时移动式断路器的手车一定要摇到位确定动静触头接触良好以免试验过程中出现打火烧损f对于开关类产品动热稳定试验前后都要对试品进行空载操作特别是试验后被试的产品必须能够一次顺利打开g动热稳定试验前后都要对试品试验回路进行回路电阻测量h开关设备端子上的连接线应该避免端子受到不真实的应力42断路器关合和开断试验●出线端短路试验1断路器应安装在自身或等效的支架上进行试验2试验前应对每档试验的试验参数进行确认以免造成无效的试验发生3试品在进行出线端短路试验前根据标准要求要确定好接线方式即进线端和短接端4在进行方式1与方式2试验时接线方式应该进行倒换方式4与方式5同样也需要倒换5应该根据不同的操作机构确定符合标准规定的操作电源合闸线圈或并联合闸脱扣器和并联分闸脱扣器分别应在最低电压电压下保证成功的操作合闸线圈和并联合闸脱扣器为额定电压的85分闸脱扣器的电源电压交流为额定电压的85直流则为额定电压的656试验前应确保试品的固分与固合时间稳定7T100a试验时为了保证稳定的控制分闸和合闸操作应供给脱扣器最高操作电压8试验过程中断路器不应有损坏的迹象极间不应有有害的相互作用不应有可能危及操作者的性能9开断操作后的恢复电压阶段可能会出现非保持破坏性放电NSDD如果放电发生在后开两极中的电流开断后的14工频周波以后就认为是NSDD10试验后的断路器其部件和绝缘应基本上和试验前的状态相同●容性电流关合与开断试验1C1级断路器的容性电流开合试验没有预备性试验而C2级断路器的容性电流开合试验应在断路器完成了作为预备试验的试验方式T60后进行2对于关合开断试验断路器的触头在瞬态电流消失之前不应分离因此需要调节合闸和分闸之间的时间间隔3关合操作之前容性回路中不应有明显的电荷4如果受试验室的限制而不能在CO操作循环中满足要求时允许把试验方式2按照一系列单独的关合操作紧随着一系列CO试验进行5改变触头分离的时刻依次大约6度来确定最短燃弧时间必须进行几次试验以验证最短燃弧时间和最长燃弧时间6为获得更稳定的断路器的分闸时间和合闸时间客户同意情况下可以施加甚至高于操动机构电源电压上限的电压7如果没有得到预期的最短燃弧时间而是一个最长燃弧时间本次试验仍然是有效的应记在总的要求中8后一个电流零点开断后出现的复燃应被视为长燃弧时间时的开断操作9被试产品在进行试验之前要调整好合闸和分闸时间使其稳定因为试验中要对开断过程中最短燃弧时间及极性进行考核如果分闸时间不稳定有可能出现最短燃弧时间无法确定和突然换极性的情况43隔离开关关合与开断试验a试验时隔离开关应整体安装在其自身的支架或等价的支架上b操动机构应按规定的方式进行操作电动或气动的机构应分别在最低电源电压或最低空气压力下进行操作c为适应母线转换电流开合能力的需要所带的附件试验时应装上d关合和开断试验之前要进行空载操作记录隔离开关的动作特性e气体绝缘的隔离开关应在最小气体密度下进行试验f隔离开关在进行整个试验过程中不应进行调整g隔离开关应在没有过度的机械或电气损伤下成功的完成试验h在不损伤绝缘水平和不危害人员的情况下允许出现外喷火焰或金属微粒的现象出现i试验后的隔离开关的机械功能和绝缘与试验前的状况应基本相同j在符合隔离开关的预期操作寿命的情况下允许有机械磨损和烧灼痕迹出现k试验后对隔离开关进行目视检查和空载操作通常就足以对试验结果进行判定关于STL概述短路试验联盟STL是国际同类试验机构的一个协作组织其主要目标是协调国家标准IEC及根据IEC标准制定的国家标准在电力设备型式试验中的应用目标通过起草STL导则对电力设备试验使用的IEC标准和根据IEC标准制定的国家标准作统一解释统一由不同试验组织和情况下发布的不同文件中试验结果和数据的表述由STL负责出具统一的型式试验证书并声明试验根据相关标准和STL技术导则实施协调各成员实验室在进行标准规定的型式试验时所采用的测量技术和方法大电流阶段如果电流源电压足够高则开断电流的幅值和半波持续时间可以保证电流的趋零速度可由电压回路保证相互作用阶段IEC规定电压回路电感值应在由等效工频电压与预期被试断路器承受电流之比计算得到电感的10-15倍a1βa值要在1-067之间在相互作用阶段等值波阻抗Zh在理论上应等于dudtdidtdudt为规定的瞬态恢复电压上升率实际dudt应等于IEC标准所规定的数值为满足TRV时延的要求杂散电容与集中电容之综合值并联产生时延tdZhCd高电压阶段在电流过零后自动加上规定的恢复电压电压回路的容量应足够大T100a试验方式5产品的非对称短路开断能力与产品试验要求的直流分量息息相关而产品直流分量的确定则取决于产品工作电网的时间常数以及产品的最短分闸时间一般时间常数45ms1标准对于产品非对称开断的要求当系统中出现非对称短路故障时故障电流的直流分量按照其固有时间常数从100开始进行衰减短路时间越长直流分量越小从故障起始点到产品的刚分点其经过的时间按照保护动作的10ms加上产品最短分闸时间计算由此推断出产品试验所需的直流分量T100a试验的目的在于要使产品在至少3次单分开断试验中应该满足以下条件①每次开断均有一相满足标准对最后一个半波峰值Ipeak和△t乘积的要求②能够验证首开大半波和延长大半波在满足Ipeak和△t乘积要求的同时还具有最长燃弧时间试验次数最多不超过6次即如果产品已完成了6次T100a则无论前面两个条件是否满足都将认为断路器完成了T100a试验举例T10T30T60试验方式1试验方式2试验方式3三种试验分别为10额定短路电流开断30额定短路电流开断60额定短路电流开断试验除了开断电流上的不同外三相试验的主要区别在于TRV的UCTRV峰值和t3另外还应在T10与T30以及T100s和T100a之间对产品的进线和短接点进行调换以达到从严考核产品的目的34失步关合和开断试验1对失步关合和开断试验的要求失步试验主要是考核处于两个系统联络处的断路器当断路器该相两侧的电压相角完全相反时断路器开断故障电流的能力工频恢复电压对于中性点固定接地系统应为20倍的额定电压对于其他系统应为25倍的额定电压瞬态恢复电压应符合GB1984中表1a1b1c中的相关要求额定失步开断电流应为额定短路开断电流的25额定失步关合电流应为额定失步开断电流的峰值35异相故障开断试验1异相试验的要求异相主要是考核非固定接地系统中发生两相短路故障时断路器开断故障电流的能力其开断电流为87额定短路电流开断后试验相还需要承受额定电压和相应的TRV相对于T100s中三相零点只相差33ms且三相承受的工频恢复电压仅为相电压近区故障试验近区故障近区故障是指发生在离断路器较短的通常为零点几至几公里架空线上的一段短路故障由于有一段架空线阻抗的接入当线路侧电流波经过波的折射与反射而形成一叠加的锯齿波使得断路器在开断后初始瞬态恢复电压上升率比较高此时断路器开断的短路电流虽然比断路器出线端短路时小但开断条件却更为苛刻适用于直接和架空线连接的不考虑电源侧的网络类型额定电压15kV及以上额定开断电流大于125kA的S2级断路器在断路器中的电弧熄灭以前Cs与C1经电弧连在一起若电弧电压很低可以认为Cs与C1的电压uAuB正好到达电压峰值UAm与UBm当故障点离断路器较近时故障电流较大而UAmUBm较低反之故障电流较小而UAmUBm较高电流过零断路器CB中电弧熄灭后电容Cs与C1隔开电压uA与uB不再相等断路器触头两端电压UAB即恢复电压utr为utruABuA–uB由于线路电感与电容是沿线路均匀分布的因此电弧熄灭后C1两端电压uB按锯齿波变化若考虑线路中的损耗锯齿波的幅值将逐渐减小距离愈长频率愈低反之距离愈短频率愈高故障点离断路器较近时虽然瞬态恢复电压起始部分的上升率很高但幅值不大当故障点离断路器较远时恢复电压的幅值虽然很高但上升率较低试验站通常采用合成试验方法及模拟人工线路的试验回路人工模拟线路是经过证明其效果与等价的电力线路对断路器的作用相当的试验回路为单相它包括电源侧回路和线路侧回路36开合容性电流试验CC1CC2与LC1LC21对断路器开合容性电流试验要求开合容性电流是断路器的一个重要性能容性电流开合试验适用于规定有下述一个或多个额定值的所有断路器额定线路充电开断电流额定电缆充电开断电流额定单个电容器组开断电流额定背对背电容器组开断电流额定单个电容器组关合涌流额定背对背电容器组关合涌流2试验原理以12kV
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