5高压开关设备的试验与状态诊断

高压开关设备的试验与状态诊断高压开关设备包括：断路器、熔断器、隔离开关、接地开关、负荷开关等。现代的成套配电装置中还包括：电压互感器、电流互感器、避雷器、电缆插件、继电保护装置等。作用：用于电力设备的开断和关合，起到控制、保护、安全隔离等作用。基本要求：1）可靠性高；2）有足够的遮断能力；3）动作时间快。第一节高压开关设备熔断器是一种最简单的保护电器，它串接在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔断器自动断开电路，使其它电气设备得到保炉。1、高压熔断器熔断器的基本结构：主要由金属熔件（熔体）、支持熔体的载流部分（触头）、外壳构成。有些熔断器内还装有特殊的灭弧物质，如：产气纤维管、石英砂等，用来熄灭电弧“冶金效应”：利用“冶金效应”来降低熔件的熔点，即在难熔的熔件上焊上铅或锡的小球，当温度达到铅或锡的熔点时，难熔金属与熔化了的铅或锡形成电阻大、熔点低的合金，结果熔件在小球处熔断，然后电弧使熔件全部熔化。技术参数（1）额定电压。熔断器长期能够承受的正常工作电压。此电压应等于安装处电力网的额定电压。（2）额定电流。熔断器壳体部分和载流部分允许通过的长期最大工作电流。长期通过此电流时，熔断器不会损坏。（3）熔件的额定电流。熔件允许长期通过而不熔断的最大电流。熔件的额定电流可以和熔断器的额定电流不同。同一熔断器可装入不同额定电流的熔件，但熔件的最大额定电流不应超过熔断器的额定电流（4）极限断路电流。熔断器所能断开的最大电流。若被断开的电流大于此电流时，有可能使熔断器损坏，或由于电弧不能熄灭引起相间短路。熔断器的工作过程大致可分为以下四个阶段：（1）熔断器的熔件因过载或短路而加热到熔化温度；（2）熔件的熔化和气化；（3）触头之间的间隙击穿和产生电弧；（4）电弧熄灭、电路被断开常用高压熔断主要分两类：一类是户内高压限流熔断器；另一类是户外高压喷射式熔断器（常用的为：跌落式熔断器）。隔离开关是在高压电气装置中保证工作安全的开关电器，结构简单，没有灭弧装置。不能用来接通和断开有负荷电流的电路。2、隔离开关单母线接线方式：电源回路和出线回路都经过断路器和隔离开关接到一组公共的母线上，正常运行时，任何回路的投切，只需操作断路器，而不需要操作隔离开关。电路操作顺序断开出线：断开QF，断开QS2，断开QS1接通出线：接通QS1，接通QS2，接通QF双母线接线方式：隔离开关经常用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作。例如，发电厂或变电所的主接线为双母线时，与母线相连的隔离开关将用来进行倒母线操作。隔离开关可以用来接通或切断小电流电路：（1）电压互感器和避雷器电路。（2）母线和直接与母线相连设备的电容电流。（3）空载变压器（一定电压等级和容量）。（4）空载线路（一定电压等级和线路长度）。特别强调：隔离开关在任何情况下，均不能切、合负荷电流和短路电流，并应设法避免可能发生的误操作。隔离开关的分类1、隔离开关根据极数可分为单极和三极；2、根据安装的地点可分为屋内（ＧＮ型）和屋外（ＧＷ型）；3、根据构造又可分为转动式和插入式；4、隔离开关还分为带接地刀闸和不带接地刀闸的两种，接地刀闸的作用：检修时接地。隔离开关的技术参数额定电压：指隔离开关长期运行时承受的工作电压。与安装点电网的额定电压等级对应。最高工作电压：由于电网电压的波动，隔离开关所能承受的超过额定电压的电压。它不仅决定了隔离开关的绝缘要求，而且在相当程度上决定了隔离开关的外部尺寸。额定电流：指隔离开关可以长期通过的工作电流。即长期通过该电流，隔离开关各部分的发热不超过允许值。热稳定电流：指隔离开关在某规定的时间段内，允许通过的最大电流。它表明了隔离开关承受短路电流热稳定的能力。极限通过电流峰值：指隔离开关所能承受的瞬时冲击短路电流。这个值与隔离开关各部分的机械强度有关。高压负荷开关是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器。高压负荷开关常与高压熔断器串联配合使用，用于控制电力变压器。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。3、负荷开关1、负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限。2、隔离开关一般是不能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断负荷的隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些。3、负荷开关和隔离开关都可以形成明显断开点，大部分断路器不具隔离功能（少数断路器具隔离功能）。4、隔离开关不具备保护功能，负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速断和过流。5、断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。负荷开关、隔离开关、断路器之间的差别4、高压断路器断路器的总体结构有瓷瓶支柱式和落地罐式两大类（1）瓷瓶支柱式：积木式结构，灭弧室多采用电工陶瓷，布置成“T”型或“Y”型。优点：耐压水平高，结构简单，运动部件少。缺点：重心高，抗震能力较差，使用场合受限制。电流互感器要单独装在自己的绝缘支柱上，通过空气绝缘的连接线连于断路器上。瓷瓶支柱式优点：耐压水平高，结构简单，运动部件少。缺点：重心高，抗震能力较差，使用场合受限制。电流互感器要单独装在自己的绝缘支柱上，通过空气绝缘的连接线连于断路器上。瓷瓶支柱式（2）落地罐式（接地金属箱型）：触头和灭弧室装于接地的金属箱中，导电回路靠绝缘套管引入。高压带电部分与外壳之间的绝缘主要由气体绝缘、液体绝缘和绝缘子承担。优点：1）可在进出线套管上装设电流互感器，可提供电流信号；2）利用出线套管的电容制成电容式分压器，以提供电压信号；3）能与隔离开关、接地开关、避雷器等熔为一体，组成复合式开关设备；4）重心低，抗震能力好，结构稳固，外绝缘部件少，可用于多地震和高原及污秽地区。缺点：1）制造难度大，壳体与环氧树脂浇注件都需大型成套加工设备；2）灭弧室中所用的电容器及合闸电阻等配套件的性能要求很高；3）高电压部位的电极形状要求较严格；4）金属材料消耗多等，价格稍贵。高压断路器分类（按照灭弧介质不同）：（1）油断路器（2）压缩空气断路器（3）真空断路器（4）六氟化硫（ＳＦ６）断路器（5）磁吹断路器（6）固体产气断路器高压少油断路器高压多油断路器1-油气分离器2-上出线座3-灭弧室4-绝缘筒5-动触头杆6-紫铜滚轮7-下出线座8-塞杆9-基座10-主轴11-绝缘拉杆12-分闸弹簧13-瓣形静触头高压少油断路器，每个断口上均安装并联分压电容12211222CUUCC电容分压C1800pF高压真空断路器压缩空气断路器（由两个灭弧室，四个断口组成）1-支柱瓷套；2-导气管；3-均压电容器；4-灭弧室；5-底座贮气罐；6-控制箱；7-汇控柜压缩空气断路器利用预先贮存的压缩空气来灭弧。压缩空气流将弧隙中的热量带走，降低弧隙温度，同时带走弧隙中的游离带电质点，使去游离大大加强，弧隙介质强度迅速恢复。空气断路器断流容量大，灭弧时间短，而且快速自动重合闸时断流容量不降低。800kV罐式六氟化硫断路器高压断路器技术参数和型号含义额定电压：指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。最高工作电压：考虑输电线路有电压降，线路供电端母线电压高于受电端母线电压，使断路器可能在高于额定电压下长期工作，因此，规定了断路器有一最高工作电压。按国标，220kV及以下设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于330kV及以上设备，规定为1.1倍。额定电流：指断路器在额定容量下允许长期通过的工作电流。它决定了断路器触头及导电部分的截面，并且在某种程度上也决定了它的结构。额定开断电流：指在额定电压下，断路器能可靠切断的最大电流。它表明断路器的断路能力。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大电流，称为该电压下的开断电流。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大，但有一最大值，称其为极限开断电流。额定断流容量：表明断路器的切断能力。在三相电路中，其大小等于额定电压与额定开断电流乘积的根号三倍。热稳定电流：指断路器在某一规定时间范围内允许通过的最大电流。它表明断路器承受短路电流热效应的能力。动稳定电流：是断路器在合闸状态或在关合瞬间，允许通过的电流最大峰值，表明断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。合闸时间：从发出合闸命令（合闸线圈通电）起至断路器接通时为止所经过的时间，称为断路器的合闸时间。分闸时间：从发出分闸命令（分闸线圈通电）起至断路器开断三相电弧完全熄灭时所经过的时间。它为断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间之和，一般为0.06～0.12s。固有分闸时间：是指发出分闸命令起到灭弧触头刚刚分离时所经过的时间。灭弧时间：指触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间。一、绝缘电阻测量绝缘电阻测量是所有型式断路器试验中的一项基本试验，通常用2500V兆欧表进行测量。对不同型式的断路器，由于结构差异，测试有不同的要求。1、高压多油断路器主要绝缘部件有：套管、绝缘拉杆、灭弧室和绝缘油等。测量目的：主要是检查拉杆对地绝缘，故应在断路器合闸状态下进行测试。通过该项目能较灵敏地发现拉杆受潮、裂纹、表面沉积污染、弧道灼痕等贯穿性缺陷，对引出线套管的严重绝缘缺陷也能有所反映。第二节高压开关设备的绝缘预防性试验2、高压少油断路器主要绝缘部件：瓷套、绝缘拉杆和绝缘油等。绝缘电阻测量应分别在合闸和分闸状态下进行。合闸状态：主要检查拉杆对地绝缘。分闸状态：主要检查各断口之间的绝缘以及内部灭弧室是否受潮或烧伤。3、对于真空断路器、压缩空气断路器和SF6断路器，主要测量支持瓷套、拉杆等一次回路对地绝缘电阻，一般使用2500V的兆欧表，其值应大于5000MΩ。4、辅助回路和控制回路的绝缘电阻测量，使用500V（或1000V）兆欧表进行测试，其值应大于2MΩ。对于500kV断路器，应用1000V兆欧表测量，其值应大于2MΩ。tg规程对油断路器整体绝缘电阻值未作规定，而用有机物制成的拉杆的绝缘电阻值不应低于下表所列数值。油断路器绝缘电阻的要求（MΩ）试验类别额定电压（kV）＜2424～40.572.5～252363交接12003000600010000大修后10002500500010000运行中300100030005000二、介质损耗角正切测量1.多油断路器测量40.5kV及以上非纯瓷套管和多油断路器的tg主要目的：检查套管及其它绝缘部件，如：灭弧室、绝缘提杆、油箱绝缘围屏、绝缘油等的绝缘状态。tg试验时，首先进行分闸状态下的试验，即将被试断路器与外界引线脱离，并在分闸状态下对每支套管进行测量。若测量结果超出规定限值或与以前有显著增大时，必须落下油箱，进行分解试验，逐次缩小缺陷的可疑范围，直到找出缺陷部位。2.少油断路器和其它断路器少油断路器一般不做此项试验。但对于有并联电容器的，则应测量并联电容器的电容值和tg。测得的电容值与出厂值比较应无明显变化，电容值偏差在±5％范围内，10kV下的tg值不大于下列数值油纸绝缘：0.005膜纸复合绝缘：0.0025tgtgtgtgtgtgtg少油断路器和压缩空气断路器的试验电压标准对于35kV及以上的少油断路器和空气断路器，泄漏电流一般不大于10µA，但对于220kV及以上少油断路器提升杆（含支持瓷套）的泄漏电流不大于5µA。三、泄漏电流测量35kV及以上的少油断路器和空气断路器重要试验项目之一额定电压（kV）40.572.5～252≥363直流试验电压（kV）204060试验中应注意以下几点：（1）采用较大线径引线，或采用屏蔽线，且尽量缩短引线长度，以减小杂散电流的影响；（2）引线连接处，选用光滑无棱角的导体（如小铜球）进行连接，以减小电晕损失带来的影响；（3）保持一定的升压速度。对稳压电容器要充分放电，并使每次放电的时间大致相等，以减小因电容充电电流的不同，引起的泄漏电流读数的偏差；（4）高压直流