《精编》高压开关设备容量试验课件

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1、高压开关设备容量试验 概述 电力系统是由从发电 变电 输电 配电到负载控制通过保护设备按一定方式连成的复杂系统 高压开关设备作为电气主系统的一部分 是关键的控制和保护设备之一 主要指电压在3kV及以上的电力系统中运行的户内和户外交直流开关设备 主要用于电力系统 包括发电厂 变电站 输配电线路和工矿企业等用户 的控制和保护 即可根据电网运行需要将一部分电力设备及线路投入或退出运行 也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除 从而保证电网中无故障部分的正常运行及保证设备 运行维修人员的安全 高压开关设备主要包括高压断路器 高压隔离开关与接地开关 高压负荷开关 和高压开关柜等几大类 高压

2、开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分 在整个电力工业中占有非常重要的地位 1 高压开关设备的分类高压开关设备按其功能和作用的不同 可以分为 1 元件及其组合 包括断路器 隔离开关 接地开关 负荷开关 熔断器等 由元件组合而成的负荷开关 熔断器组合电器等 2 成套设备 将上述元件及其组合与其它电器产品 如断路器 互感器 母线 电缆终端和二次元件等 进行合理配置 有机地组合在金属封闭外壳内 具有相对完整使用功能的产品 如金属封闭开关设备 开关柜 气体绝缘金属封闭开关设备 GIS 和高压 低压预装式变电站等 高压断路器的分类按灭弧介质可分为 油断路器 多油断路器 少油断路器 六氟化硫断路器 真

3、空断路器 压缩空气断路器等 目前用的较多的是真空断路器和六氟化硫断路器 根据控制 保护对象不同 高压断路器又可以有以下分类 1 发电机断路器 控制 保护发电机用的断路器 额定电压40 5kV以下 额定电流大 不需快速自动重合闸 2 输电断路器 用于输电系统中的断路器 除要求具备快速自动重合闸功能外 还应具备开合近区故障 失步故障 架空线路和电缆线路充电电流的能力 3 配电断路器 用于配电系统中的断路器 除要求具备快速重合闸的功能 有时还要求具备开合电容器组 单个电容器或多个并联电容器组 和电缆线路充电电流的能力 隔离开关的分类隔离开关按照结构形式可以分为单柱式DS 双柱式DS和三柱式DS 隔离

4、开关除了通用的类别外 还有特殊用途的隔离开关 如铁道电气化用隔离开关 变压器中性点隔离开关 发电机回路用隔离开关 无功补偿回路用隔离开关等等 接地开关的分类接地开关按照工作特性可分为普通接地开关和快速接地开关 负荷开关的分类负荷开关按灭弧装置的不同可以分为 油负荷开关 产气式负荷开关 压气式负荷开关 SF6负荷开关及真空负荷开关等 金属封闭开关设备的分类按主绝缘方式 空气绝缘型 气体绝缘型和固体绝缘型 2 高压开关设备的用途及电气要求2 1高压断路器高压断路器 或称高压开关 它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流 而且当系统发生故障时通过继电保护装置的作用 切断过负荷电流和短路电流

5、 它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力 电力系统的运行状态和负载性质是多种多样的 作为控制 保护元件的高压断路器要保证系统的安全运行 对其要求也是多方面的 电气性能方面电压 高压断路器在规定的正常使用和性能条件下 能够连续安全运行的最高电压称为断路器的额定电压 其额定电压分为 3 6 7 2 12 40 5 72 5 126 252 363 550 800 1100kV GB1984 断路器工作时还应耐受高于额定电压的各种过电压作用 不会导致绝缘的损坏 1min工频耐受电压 雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受 电流 断路器长期通过工作电流 各部分的温度不得超过允许值 在合闸位置通过短路电流 不

6、应因电动力受到损坏 额定电流 额定峰值耐受电流 额定短时耐受电流 开断 关合故障方面1 开断短路故障在电力系统发生短路故障时 短路电流比正常负荷电流大得多 可靠的开断短路故障是高压断路器主要的也是最困难的任务 额定短路开断电流是标志高压断路器开断短路故障能力的参数 断路器在规定的条件下能保证开断的最大短路电流 出线端短路 近区故障 异相接地 失步故障等 2 关合短路故障电力系统中的设备或线路在投运前就已经存在绝缘故障或处于短路状态 预伏故障 关合过程中 在触头接触前发生预击穿 出现短路电流 会对断路器的关合造成很大阻力 主要由于短路电流产生的电动力造成的 此时触头间形成电弧 断路器应具有足够的

7、关合短路电流的能力 3 快速自动重合闸操作架空线路的短路故障 大多是临时性故障 为提高供电可靠性及增加系统稳定性 线路保护多采用快速自动重合闸的方式 4 开合各种空载 负载电路断路器在工作时 除开合一般负载外 有时需关合 开断空载架空线 电缆线路 空载变压器 并联电抗器等 开合这些电路的主要问题是可能产生过电压 2 2高压交流隔离开关隔离开关 简称DS 没有专门设置的灭弧装置 所以不能用来接通或切断负荷电流和短路电流 其在分闸位置时 触头间有负荷规定要求的绝缘距离和明显的断口标志 在合闸位置时 能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常 如短路 下的电流的开关设备 隔离开关主要用途 隔离电源

8、倒闸操作 2 3高压交流接地开关高压交流接地开关 简称ES 用于将主回路接地的一种机械开关装置 在异常条件 如短路 下 可在规定时间内承载规定的异常电流 但在正常回路条件下 不要求承载电流 接地开关的用途检修接地控制故障范围 2 4高压交流负荷开关负荷开关是指配电系统中能关合 承载 开断运行线路正常条件下的电流 并能通过规定的异常 如短路 电流 具有一定的关合短路电流能力的开关设备 是一种带有专用灭弧触头 灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关 主要用于切断和接通正常情况下的电路 而不能用于切除短路故障 但是 要求其结构能通过短路时间的故障电流而不损坏 由于其触头和灭弧装置是按照切断和接通负荷电流设

9、计的 所以在大多数情况下 应与熔断器配合使用 由后者担任切断短路故障电流的任务 2 5气体绝缘金属封闭开关设备 GIS 气体绝缘金属封闭开关设备 简称GIS 主要由断路器 隔离开关 负荷开关 接地开关 避雷器 互感器 套管或电缆终端及母线等元件相互直接连接在一起而构成 GIS的作用及特点 GIS在输电线路中起着控制和保护的作用 它是最重要的输配电设备之一 主要应用在72 5kV及以上电网中 特别是在水电站和城网变电站中应用越来越广泛 具有体积小 占地面积少 易于安装建设 不受外界环境影响 运行安全可靠 配置灵活 维护简单 检修周期长等特点 2 6交流金属封闭开关设备金属封闭开关设备是指除进出线

10、外 完全被接地金属外壳封闭的开关设备 它是配电系统的主要组成部分 是接收和分配电能的成套开关设备 通用型交流金属封闭开关设备是指采用空气为主绝缘介质 主开关为断路器 少油断路器 真空断路器 SF6断路器 的成套金属封闭开关设备 主要由四个部分组成 控制室 断路器室 母线室和电缆室等 主要使用于3 6 40 5kV三相交流电力系统 作为接受和分配电能的户内设备 特点a 可使用于各种严酷的环境条件 如高海拔 4000m以下 凝露 污秽等 b 设计灵活 组合方案多 操作维护简单 c 随着配套设备的日趋完善和发展 通用型开关柜的可靠性也很高 高压开关设备的型式试验 1分类 型式试验 为了验证产品能否满

11、足技术规范的全部要求所进行的试验 它是新产品研制中必不可少的一个环节 只有通过型式试验 该产品才能正式定型投入生产 型式试验的依据是产品标准 在被认可的独立检验机构进行 型式试验主要分为 绝缘试验 容量试验 机械温升试验等研究性试验 为使试品达到能某种性能要求 在试品的改进 完善过程中进行的试验 通过研究性试验不断改进产品性能 最终达到型式试验的要求 性能试验 为验证产品达到某个 或几个 性能参数进行的试验 除上述之外 通常有下列情况之一时 应进行型式检验 主要根据产品实际情况来选择 a 老产品转厂生产时 b 正式生产后 如结构 材料 工艺有较大的改变 可能影响产品质量及性能时 c 正式生产时

12、 定期或积累一定产量后 应周期性进行一次检验 d 产品长期停产后 恢复生产时 e 本次出厂检验结果与上一次型式检验有较大差异时 f 国家质量监督机构提出进行型式试验的检验要求时 2主要型式试验项目 1 主回路 辅助和控制回路的绝缘试验a 工频耐压试验 b 雷电冲击耐压试验 c 操作冲击耐压试验 d 局部放电试验 e 人工污秽试验 f 无线电干扰电压试验 2 机械试验a 机械特性试验 b 机械操作试验 c 外壳防护等级检查 d 机械撞击试验 e 密封试验 3 主回路电阻的测量及温升试验 4 短路开断和关合试验及短时耐受电流和峰值耐受电流试验 容量试验系列 a 出线端短路关合和开断试验 主要有T1

13、0 T30 T60 T100s T100a等 b 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 c 异相接地故障试验 d 失步故障试验 OP1 OP2 e 近区故障试验 L90 L75等 f 容性电流开合试验 CC1 2 LC1 2 BC1 2等 g 额定小电感电流开断试验 h 内部故障试验 2高压开关设备的型式试验 容量 热机 2 1交流高压断路器试验 依据标准GB1984 2003IEC62271 100 涉及的容量试验项目1 主回路电阻的测量2 温升试验3 机械试验4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验5 短路关合与开断试验 1 基本短路试验方式交流高压断路器的基本短路试验方式主要由试验方式T10 T30

14、 T60 T100s T100a组成 2 单相和异相接地故障试验3 近区故障试验4 失步关合和开断试验5 容性电流开合试验 2 2高压交流隔离开关 依据标准GB1985 2004IEC62271 102 涉及的容量试验项目1 回路电阻测量2 温升试验3 机械试验4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验5 母线转换电流开合试验 2 3交流高压接地开关 依据标准GB1985 2004IEC62271 102 涉及的容量试验项目1 温升试验2 机械试验3 短时耐受电流和峰值耐受电流试验4 短路关合能力试验5 感应电流开合试验 2 4高压交流负荷开关 依据标准国家标准GB3804 2004中的相关规定 涉及

15、的容量试验项目1 主回路电阻测量2 温升试验3 机械试验4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验5 关合和开断试验1 试验方式1 开合有功负载回路 2 试验方式2 开合闭环回路2a 开合配电线路的回路 2b 特殊用途负荷开关的并联电力变压器回路 3 试验方式3 开合空载变压器回路 4 试验方式4 4a 开合电缆充电回路 4b 开合线路充电回路4c 4d 开合特殊用途负荷开关的电容器组回路 5 试验方式5 短路关合回路 6 试验方式6 开合接地故障试验的试验回路 6a 6b 7 试验方式7 开合电动机回路 2 5负荷开关 熔断器组合电器 依据标准国家标准GB16926 2009中的相关规定 涉及的容量

16、试验项目1 主回路电阻的测量2 温升试验3 机械试验4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验5 关合和开断试验 2 6气体绝缘金属封闭开关设备 GIS 依据标准国家标准GB7674 2008中的相关规定 涉及的容量试验项目1 回路电阻测量2 温升试验3 机械试验4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验5 关合和开断试验6 内部故障电弧条件下的试验 2 7交流金属封闭开关设备 依据标准国家标准GB3906 2006中的相关规定 涉及的容量试验项目1 回路电阻的测量2 温升试验3 机械试验4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验5 关合和开断能力试验6 内部电弧试验 大容量试验室 1概述大容量试验室是高压电器产品开发研制的重要工具 特别是高压开关设备的结构参数和开断能力 主要依赖试验来确定 由于高压开关设备的性能结构涉及理论面广 内容庞杂 尤其是熄弧过程涉及热力学 化学 流体力学等非常复杂领域 难以建成一整套成熟的电压数学模型和公式 因此必须通过模型试验检验 经过反复修改完善才能确定其结构 参数及性能 所以大容量试验室是高压电器产品 特别是新型高压开关设备研制的必须手段 大容量试验室的任务是检验高压开关设备