电力系统高低压开关柜检验技术研究

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摘要：基于对电力系统中高低压开关柜检验项目，分析其运行中容易出现的故障类型和原因，提出针对其常见故障所开展的检验项目及其技术要点。

关键词：电力系统；高低压开关柜；检验技术

高低压开关柜作为电力系统中的重要组成部分，需要保证自身正常运行才能确保整个电力系统的顺畅运行。在目前电力系统规模不断扩大来满足人们日益增长的电能需求的形势下，电力系统中的高低压开关数量和种类也在不断增加，这也增加了此类装置的故障问题[1,2]。而对其故障原因进行分析可知，其中其自身质量原因比较关键。为此，在使用高低压开关柜之前需要结合其常见故障做好检验处理工作，也就是合理应用相应的检验技术，提前发现此类设备的质量问题并进行故障排除或更换，保障整个电力系统的稳定与可靠运行。

1高低压开关柜的电气检验

针对电力系统中的高低压开关柜，有着明确的国家标准对其电气性能的检验项目进行了详细的规定。具体地说所需要开展的检验项目主要有例行检验和全面型式检验两种，对于前者来说，就是检验制造开关柜所需要的材料、元器件以及结构和工艺等，将其与设计要求对比，确保其符合要求并保证产品的整体可靠性和性能。对于后者来说，则重点是对其性能以及额定值进行检验并对国家相关标准进行对比，如其中的绝缘性能、短路性能以及温升等检验项目。

2常见故障

目前电力系统中所应用的高低压开关柜的数量和种类在不断增多，同时也增加了其运行中的故障概率和数量，总结起来主要有以下几种常见故障：（1）拒动和误动故障。此种故障会对高低压开关柜作用的发挥造成影响并且会引发对电力系统的危害，表现出现机械故障而导致其传动系统运行不畅的问题，或者是由于出现比较多的控制指令错误问题而造成其电气控制回路运行不畅的问题。（2）关合与开关故障。此故障通常是由相应断路器本身出现问题而导致的，不仅会影响高低压开关柜的正常运行，甚至会损坏整个电力系统。（3）绝缘故障。此类故障比较常见，主要表现出会降低开关柜的绝缘性能，从而会对开关柜的正常运行造成影响，导致运行不畅故障，甚至会导致其出现安全事故。这主要由于其本身存在质量缺陷，或者是受到雷击等外界因素影响而导致出现了绝缘故障缺陷问题。

3检验技术的应用

3.1绝缘性能检验

对于高低压开关柜来说，绝缘性能使其比较关键的性能指标，因此这也时开展例行检验以及全面型式检验的重点检验项目，在上述检验项目内容中的工频耐压实验就是采取对电压值和施加电压时间进行实验的方式来对开关柜的相间和相对递减、断口间的绝缘性能进行考核与验证的实验，同时也可以对此类产品在具体应用过程中的绝缘性能进行等效考核与验证，主要是验证其在实际使用中长时间通电发热以及操作过程中的绝缘性能水平，还有在长时间使用中其表面受到尘埃和水汽侵蚀时对绝缘性能造成影响的抵抗能力。在相应的国家标准中只是在型式检验项目中对冲击耐压实验进行了明确规定，这主要由于此实验开展中会受到实验条件和设备等因素的影响，在按照规定要求进行设备安装之后，通过冲击耐压试验的开展，主要是考核验证此类设备对实际操作过程中出现过电压或者是受到雷击等外界因素干扰时出现的脉冲型高电压的承受能力。此外，由于电力系统运行中除了受到上述因素的影响还会受到越来越严重的谐振过电压影响，而且此类影响因素越来越复杂，主要有参数谐振过电压、铁磁谐振过电压以及有线性过电压等，不仅类型比较复杂，而且过电幅值也在不断提升，并且还受到中性点接地方式的影响。这就需要结合国家相应标准中针对额定电压为7.2kV产品绝缘水平的设备标准和技术要求，在试验开展中将短时工频耐受电压值从23kV提升到30kV，并且提升隔离断口到34kV，而且在上述试验过程中也不需要在考虑中性点接地方式、快波前与缓波前过电压作用程度、过电压限制装置等方式，同时还可以删除额定雷电冲击的耐受电压值中的较低值，并且使用60kV和70kV来分别代替原有的通用值40kV和隔离断口46kV。

3.2短路性能试验

此种试验是对开关柜设备的额定短路接通开关能力和额定短时耐受电流能力进行检验的试验项目，也就是检验在电力系统出现短路或过载较大等异常现象时，能够保证高低压开关柜接通且在规定时间内承载和断开故障电流的能力。由于在上述操作中主要是利用开关柜中的断路器等内部执行元件来完成，但是在实际的试验中也只能对高低压开关柜整体性能的额定短时耐受电流能力指标的影响因素进行分析，也就是检验开关柜运行中在短路电流处于规定范围内时出现的焦耳热和相应的热应力、电动应力等数值。而代表开关柜设备的额定短时耐受电流能力的指标主要是峰值耐受电流和短时耐受电流，并且按照国家标准规定，对于低压开关柜来说，需要保证在短路电路超过50kA时，保证上述两个指标的数值比例为2.2，试验电流持续时间为1s。如果是高压开关柜，则要求上述数值比例更高，且持续时间为4s。在上述试验过程中需要对电力系统出现短路故障时的状态进行模拟，而且条件要更加苛刻，这也足以证明此项指标对于开关柜设备安全运行的重要作用。这主要由于在出现短路故障时会在瞬间产生高达几十kA的短路电流且持续时间比较长，这也会产生非常大的焦耳热而加速绝缘材料的老化并降低绝缘性能。而且所用的铜材在温度超过90℃的环境中就会表现出机械性能大幅下降的现象，同时此类发热问题还会增加导体连接接触面变形问题而引起的接触电阻，而上述非常大的短路电路也会产生非常大的电动力，在此电动力的影响下会导致其内部绝缘件的断裂和柜体、母排的变形问题，甚至会改变电气见习和爬电距离，降低绝缘水平。如果是采用抽屉柜，在上述电动力的影响下还会造成接插头变形以及弹跳问题，这会对抽屉式元器件造成拉弧烧损。如果是配电开关柜，也由于其存在实现上下级选择性短路保护的功能要求而需要开展此试验。这主要是通过此试验项目对开关设备的动、热稳定性进行检测，对此类设备在短路延时过程中的I2t所产生焦耳热的承受能力进行检测，还可以对上述焦耳热所产生热应力和峰值电流产生的电动力的承受能力进行检测，也就是要保证在短时耐受电流能力的检验之后还能保证产品可以正常使用。但是由于此类试验可能会对产品的性能和可靠性造成损坏，而且在试验开展中对其所用试验设备和供电条件等要求也较高，因此也仅仅将其作为型式试验开展。

3.3温升检验

此检验项目主要是对开关柜设备在长时间处于额定电流工作状态下相关规定部件的温升情况进行试验检测，检测其是否在规定的温升极限范围之内，同时还对铁磁与载流部件出现损耗而发热时是否会对载流部件和相邻部件造成损坏以及降低产品的绝缘水平、影响产品性能等进行检验。这主要由于在开关柜在额定电流下经过长时间运行之后不可避免会产生缓慢的温升现象，如果上述现象出现异常而出现了温升超过规定范围的情况也会加速绝缘件的老化速度并降低绝缘性能。上述问题主要是在开关柜的结构、载流部件连接和主电路界面等影响下产生，这也需要通过型式试验来检验开关柜整机的温升情况，保证其在标准范围之内。此外，由于试验设备、多种标准连接电缆或铜排等因素会限制温升试验，因此也只能在型式试验中开展。

4结语

鉴于电力系统中应用数量和种类不断增多的高低压开关柜及其对电力系统正常运行的重要作用，需要在使用此类设备之前做好检验工作。尤其是针对其在运行中容易出现的拒动、误动、关合与开关、绝缘故障等，需要做好绝缘性能检验、短路性能检验以及温升检验等型式检验，还要通过例行检验来确保此类开关柜设备的性能与运行安全。

参考文献

[1]马宏.高低压开关柜电气检验项目分析[J].电工电气,2015(12):56-58.

[2]管留生.关于低压开关柜智能化的思索[J].电气技术,2006(11):11-13.

作者：曹文涛 李红广 单位：青岛市产品质量检验技术研究所