高壓開關(guān)的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)
高壓開關(guān)是電力系統(tǒng)中zui重要的設(shè)備之一，它擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，即根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要用它來可靠地投入或退出相應(yīng)的線路或電氣設(shè)備；當(dāng)線路或電氣設(shè)備發(fā)生故障時，將故障部分從電網(wǎng)中快速切除，保證電網(wǎng)*部分正常運(yùn)行。如果開關(guān)設(shè)備不能在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時開斷線路、消除故障，就會使事故擴(kuò)大造成大面積的停電。因此，高壓開關(guān)設(shè)備性能的好壞、工作的可靠程度是決定電力系統(tǒng)安全供電的重要因素。在電力系統(tǒng)中工作的高壓開關(guān)設(shè)備必須滿足滅弧、絕緣、發(fā)熱和電動力方面的一般要求。
絕緣預(yù)防性試驗(yàn)主要有：絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切等。
一、絕緣電阻測量
1.測量絕緣電阻是所有型式斷路器試驗(yàn)中的基本項(xiàng)目，對于不同型式的斷路器則有不同的要求，應(yīng)使用不同電壓等級的兆歐表。
2.高壓多油斷路器的絕緣部件有套管、絕緣拉桿、滅弧室和絕緣油等。測量目的主要是檢查桿對地絕緣，在斷路器合閘狀態(tài)下進(jìn)行測試。通過該項(xiàng)目能較靈敏地發(fā)現(xiàn)拉桿受潮、裂紋、表面沉積污染、弧道灼痕等貫穿性缺陷，對引出線套管的嚴(yán)重絕緣缺陷也能有所反映。
3.高壓少油斷路器的絕緣部件有瓷套、絕緣拉桿和絕緣油等。
在斷路器合閘狀態(tài)下，主要檢查拉桿對地絕緣。對35kV以下包含有絕緣子和絕緣拐臂的絕緣；
在斷路器分閘狀態(tài)下，主要檢查各斷口之間的絕緣以及內(nèi)部滅弧室是否受潮或燒傷。
規(guī)程對油斷路器整體絕緣電阻值未作規(guī)定，而用有機(jī)物制成的拉桿的絕緣電阻值不應(yīng)低于表1-1所列數(shù)值。
表1-1 油斷路器絕緣電阻的要求
| 試驗(yàn)類別 | 額定電壓(kV) | |||
| ＜24 | 24～40.5 | 72.5～252 | 363 | |
| 交接 | 1200(MΩ) | 3000(MΩ) | 6000(MΩ) | 10000(MΩ) |
| 大修后 | 1000(MΩ) | 2500(MΩ) | 5000(MΩ) | 10000(MΩ) |
| 運(yùn)行中 | 300(MΩ) | 1000(MΩ) | 3000(MΩ) | 5000(MΩ) |
1.對于真空斷路器、壓縮空氣斷路器和SF6斷路器，主要測量支持瓷套、拉桿等一次回路對地絕緣電阻，一般使用2500V的絕緣電阻測試儀，其值應(yīng)大于5000 MΩ。
2.輔助回路和控制回路的絕緣電阻測量時，首先要做好必要的安全措施，然后使用500V(或1000V)絕緣電阻測試儀進(jìn)行測試，其值應(yīng)大于2MΩ。對于500kV斷路器，應(yīng)用1000V絕緣電阻測試儀測量，其值應(yīng)大于2MΩ。
3.根據(jù)兆歐表測量的讀數(shù)結(jié)合絕緣材料的種類，可以初步判別其吸潮、清潔度、絕緣性能，從而可初步?jīng)Q定設(shè)備缺陷的程度。兆歐表測試合格后才允許選擇(根據(jù)設(shè)備種類、電壓高低)后面所述其他方法作真實(shí)性考核。
二、介質(zhì)損耗角正切測量
1.多油斷路器(已淘汰)
測量40.5kV及以上非純瓷套管和多油斷路器的tgδ，其主要目的是檢查套管及其它絕緣部件如滅弧室、絕緣提升桿、油箱絕緣圍屏、絕緣油等的絕緣狀態(tài)。
試驗(yàn)時，首先進(jìn)行分閘狀態(tài)下的試驗(yàn)，即將被試斷路器與外界引線脫離，并在分閘狀態(tài)下對每支套管進(jìn)行測量。若測量結(jié)果超出規(guī)定限值或與以前有顯著增大時，必須落下油箱，進(jìn)行分解試驗(yàn)，逐次縮小缺陷的可疑范圍，直到找出缺陷部位。
對于斷路器整體的tgδ是建立在套管標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的，故非純瓷套管斷路器的tgδ可比同型號套管單獨(dú)的tgδ增大些，其增加值見表1-2。
表1-2 非純瓷套管斷路器的tgδ增加值
| 額定電壓(kV) | ≥126 | ≤126* |
| tgδ(％)值的增加數(shù) | 1 | 2 |
注：帶有并聯(lián)電阻斷路器的整體tgδ(％)可相應(yīng)增加1。
* 對DW1-35(D)型斷路器，其tgδ(％)值的增加數(shù)為3。
2.少油斷路器和其它斷路器
少油斷路器一般不做此項(xiàng)試驗(yàn)，因其絕緣結(jié)構(gòu)主要是瓷絕緣和環(huán)氧玻璃絲布類絕緣，不存在套管受潮問題。在少油斷路器的瓷套中雖然充有絕緣油，但由于斷路器本身電容量很小(僅十到幾十皮法)，再加上接線、儀表、溫度和周圍電場等因素的影響，測量數(shù)據(jù)往往分散性很大，難以判斷其規(guī)律性。因此，難于有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。
但對于有并聯(lián)電容器的，則應(yīng)測量并聯(lián)電容器的電容值和tgδ。測得的電容值與出廠值比較應(yīng)無明顯變化，電容值偏差在±5％范圍內(nèi)，10kV下的tgδ值不大于下列數(shù)值：
油紙絕緣 0.005
膜紙復(fù)合絕緣 0.0025
三、泄漏電流測量
測量泄漏電流是35kV及以上少油斷路器和壓縮空氣斷路器的重要試驗(yàn)項(xiàng)目之一，它能較靈敏地發(fā)現(xiàn)斷路器瓷套外表危及絕緣的嚴(yán)重污穢；絕緣拉桿和絕緣受潮；少油斷路器滅弧室受潮、劣化和碳化物過多等缺陷；壓縮空氣斷路器因壓縮空氣相對濕度增高而帶進(jìn)潮氣，使管內(nèi)壁和導(dǎo)氣管凝露等缺陷。
對少油斷路器和壓縮空氣斷路器，在分閘位置按圖1-1的接線方式進(jìn)行加壓試驗(yàn)，即進(jìn)出線端接地，試驗(yàn)電壓加在中間三角箱處。若泄漏電流超標(biāo)時，則分別對每一部件進(jìn)行分解試驗(yàn)，檢查絕緣是否符合要求，從而確定缺陷部件，直流試驗(yàn)電壓見表1-3。
表1-3 直流試驗(yàn)電壓
| 額定電壓(kV) | 40.5 | 72.5～252 | ≥363 |
| 直流試驗(yàn)電壓(kV) | 20 | 40 | 60 |
圖1-1 泄漏電流測量
泄漏電流一般不大于10µA，但對于252kV及以上少油斷路器提升桿(含支持瓷套)的泄漏電流大于5µA時，就應(yīng)引起注意。另外為使測量準(zhǔn)確可靠，各次試驗(yàn)有較好的可比性和規(guī)律性，在試驗(yàn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)適當(dāng)采用較大線徑的多股絕緣軟線或屏蔽線作引線，且盡量短，以減小雜散電流的影響；
(2)引線連接處，選用光滑無棱角的導(dǎo)體(如小銅球)進(jìn)行連接，以減小電暈損失帶來的影響；
(3)保持一定的升壓速度。對穩(wěn)定電容要充分放電，并使每次放電的時間大致相等，以減小因電容充電電流的不同，引起的泄漏電流讀數(shù)的偏差；
(4)高壓直流輸出端并聯(lián)不小于0.01µF的穩(wěn)壓電容，否則會引起測量值偏低。
四、交流耐壓試驗(yàn)
斷路器的交流耐壓試驗(yàn)是鑒定斷路器絕緣強(qiáng)度zui有效和zui直接的試驗(yàn)項(xiàng)目。交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)在分、合閘狀態(tài)下分別進(jìn)行，合閘狀態(tài)下主要鑒定相對地以及相間地絕緣狀況；分閘狀態(tài)下主要鑒定斷口間的絕緣狀況。126kV及以上的油斷路器若因試驗(yàn)設(shè)備的限制可不做整體交流耐壓試驗(yàn)。40.5kV及以下的油斷路器在新安裝和大修后應(yīng)做交流耐壓試驗(yàn)，必要時在預(yù)防性試驗(yàn)中也應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。對于12～40.5kV電壓等級的和三相共箱式的斷路器還應(yīng)做相間耐壓試驗(yàn)，其試驗(yàn)電壓值與對地耐壓時相同。耐壓試驗(yàn)過程中，試品未發(fā)生閃絡(luò)、擊穿，耐壓后不發(fā)熱，認(rèn)為耐壓試驗(yàn)通過。交流耐壓試驗(yàn)電壓見表1-4。
表1-4 交流耐壓試驗(yàn)電壓
| 額定電壓(kV) | 12 | 40.5 | 126(123) | 252(245) | |
| 試驗(yàn)電壓(kV) | 相間及對地 | 42(28) | 95 | 160/180 | 288/316 |
| 隔離斷口 | 49(35) | 128 | 180/212 | 332/368 | |
注：1. 當(dāng)12kV系統(tǒng)中性點(diǎn)為有效接地時，取括號中數(shù)據(jù)。高壓開關(guān)
2. 分母數(shù)為根據(jù)IEC補(bǔ)充的較高耐壓水平值。
對126kV及以上油斷路器提升桿的交流耐壓試驗(yàn)的電壓值，可參考上表1-4。也可進(jìn)行分段加壓試驗(yàn)，但應(yīng)進(jìn)行分段系數(shù)的修正。
1.對于斷路器的輔助回路和控制回路的交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為2kV。對72.5kV及以上的油斷路器，其試驗(yàn)電壓按DL/T593－1966規(guī)定值的80％進(jìn)行。過濾和新加油的斷路器一般需靜止3h左右，等油中氣泡全部逸出后才能進(jìn)行。氣體斷路器應(yīng)在zui低允許氣壓下進(jìn)行試驗(yàn)，才容易發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣缺陷。
2.交流耐壓試驗(yàn)電壓測量的要求不是很嚴(yán)格的，可以直接從低壓側(cè)讀數(shù)后換算。交流耐壓試驗(yàn)前后的絕緣電阻不下降30％為合格。
3.試驗(yàn)時油箱出現(xiàn)時斷時續(xù)的輕微放電聲，應(yīng)放下油箱進(jìn)行檢查，必要時應(yīng)將油重新處理，若出沉重?fù)舸┞暬蛎盁?，則為不合格，務(wù)必重新處理。如有機(jī)絕緣材料燒壞應(yīng)當(dāng)更換，并查明原因，原因未查明時，不得輕易重試，以免造成損失。
4.交流耐壓的試驗(yàn)電壓一般由試驗(yàn)變壓器或串聯(lián)諧振裝置產(chǎn)生。為使試驗(yàn)電壓不受泄漏電流變化的影響，變壓器輸送的試品短路電流應(yīng)不小于0.1A(有效值)。當(dāng)試品放電時，使試驗(yàn)電壓產(chǎn)生較大波動，可能會造成試品和試驗(yàn)變壓器損壞，應(yīng)在試驗(yàn)回路中串聯(lián)一些阻尼元件。串聯(lián)諧振裝置主要由容性試品或容性負(fù)載和與之串聯(lián)的電感以及中壓電源組成，也可由電容器與感性試品串聯(lián)而成。改變回路參數(shù)或電源頻率使回路諧振，產(chǎn)生遠(yuǎn)大于中壓電源電壓的幅值加在試品上。在試品放電時，由于電源輸出的電流較小，從而限制了對試品絕緣的損壞
五、測量導(dǎo)電回路電阻
斷路器導(dǎo)電回路電阻的測量是在斷路器處于合閘狀態(tài)下進(jìn)行的，其測量接線如圖1-2所示。它是采用直流電壓降法進(jìn)行測量。常用的測量方式有電壓降法(電流－電壓表法)和微歐儀法。
圖1-2 斷路器導(dǎo)電回路電阻的測量高壓開關(guān)
1.電壓降法
直流壓降法的原理是，當(dāng)在被測回路中通以直流電流時，則在回路接觸電阻上將產(chǎn)生電壓降，測量出通過回路的電流及被測回路上的電壓降，即可根據(jù)歐姆定律計(jì)算出接觸的直流電阻值。
測量時，圖1-2的回路通以100A直流電流，電流用分流器及毫伏表1進(jìn)行測量，回路接觸電阻的電壓降用毫伏表2進(jìn)行測量，毫伏表2應(yīng)接在電流接線端里側(cè)，以防止電流端頭的電壓降引起測量誤差。表計(jì)的精度應(yīng)不低于0.5級，流過電流的導(dǎo)線截面應(yīng)足夠大，一般可用截面為16mm2的銅線。
2.回路電阻測試儀
回路電阻測試儀的工作原理仍是直流電壓降法，通常采用交流220V電壓經(jīng)整流后，通過開關(guān)電路轉(zhuǎn)換為高頻電流，zui后再整流為100A的低壓直流，用作測量電源。具有自動恒流，并數(shù)顯測試電流值和回路電阻值。測量時，回路電阻測試儀內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電阻分流器(Rdi)與被測回路電阻(Rx)呈串聯(lián)關(guān)系，有Ux/Rx=Udi/Rdi=I，即Rx=(Ux/Udi)Rdi，所以即使測量通入的電流值稍有偏離100A，也不影響測量結(jié)果。
使用回路電阻測試儀時，也應(yīng)將電壓測量線(細(xì)線)接內(nèi)側(cè)，電流引線(粗線)接外側(cè)。
斷路器觸頭的接觸電阻是由表面電阻(膜電阻)和收縮電阻組成的。當(dāng)使用雙臂電橋進(jìn)行斷路器導(dǎo)電回路電阻的測量時，由于雙臂電橋測量回路通過的是微弱的電流，難以消除電阻較大的氧化膜，測出的電阻示值偏大，但氧化膜在大電流下很容易被燒壞，不妨礙正常電流通過。又當(dāng)觸頭因調(diào)整不當(dāng)(如觸頭壓力變化)、運(yùn)行中發(fā)生變化或觸頭燒損嚴(yán)重等使有效接觸面積減小時，雙臂電橋的微弱電流，在其接觸處不會產(chǎn)生收縮，即無法測出收縮電阻，而在大電流或正常工作電流通過時，就會使該接觸處的電阻增加，引起觸頭的過度發(fā)熱和加速氧化。對此，GB763－90《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》、DL405－91《進(jìn)口220～500kV高壓開關(guān)和隔離開關(guān)技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)均已明確規(guī)定：測試采用直流電壓降法，通入的電流不得小于100A。所以電橋法和直流電壓降法的測量結(jié)果是有差別的，而直流壓降法更能反映斷路器的實(shí)際工作狀況。
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