狀態(tài)檢查在高壓開關(guān)設備型式試驗中的應用

張建成 孔得永 員雪峰

摘 要：高壓開關(guān)設備進行型式試驗時，需要通過狀態(tài)檢查來判定開關(guān)設備的若干性能是否通過。狀態(tài)檢查包括絕緣性能檢查和回路電阻檢查。依據(jù)對標準的學習和理解，本文對狀態(tài)檢查在短時耐受、關(guān)合開斷和溫升等試驗中的應用進行比對、分析，得出狀態(tài)檢查在樣品試后判定的合理及準確性。希望對相關(guān)檢驗人員貫徹、理解國標對狀態(tài)檢查的規(guī)定提供幫助。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢查，型式試驗，絕緣試驗，回路電阻

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.03.035

Application of Condition Check in Type Tests of High Voltage Switchgear

ZHANG Jian-cheng KONG De-yong YUN Xue-feng

（Shandong Institute for Product Quality Inspection）

Abstract： In the type test of high voltage switchgear， it is necessary to determine whether the performance of the switchgear passes the state check. The condition check includes the insulation performance check and the loop resistance check. Based on the study and understanding of the standard， this paper compares and analyzes the application of the state check in the tests of short-time tolerance， turn-off and temperature rise， and obtains the rationality and accuracy of the state check after the sample test. It is expected to help relevant inspectors to understand and implement the provisions of the national standard for state inspection.

Keywords： condition check， type tests， dielectric tests， resistance of circuit

1 引 言

GB/T11022—2020《高壓交流開關(guān)設備和控制設備標準的共用技術(shù)要求》所覆蓋的高壓開關(guān)設備，是開關(guān)裝置及其相關(guān)的測量、控制、調(diào)節(jié)和保護設備的組合，以及這些裝置和設備同相關(guān)的電氣連接、外殼、輔件和支撐件的總裝。型式試驗是為了驗證企業(yè)設計和制造的高壓開關(guān)設備的性能是否能夠達到對應產(chǎn)品標準的要求。當存在下列六種情況下需要對高壓開關(guān)設備進行型式試驗：（1）新研發(fā)的產(chǎn)品；（2）易地或轉(zhuǎn)廠的產(chǎn)品；（3）產(chǎn)品的設計、工藝、生產(chǎn)條件或使用的關(guān)鍵元器件發(fā)生改變；（4）正常生產(chǎn)的產(chǎn)品每隔8年；（5）不經(jīng)常生產(chǎn)或停產(chǎn)3年以上再次生產(chǎn)時；（6）通過型式試驗的派生產(chǎn)品[1]。高壓開關(guān)設備型式試驗項目多，試驗完成后開關(guān)設備的性能無法通過目測進行判定，需要通過一些附加方式進行驗證，這些方式稱之為狀態(tài)檢查。狀態(tài)檢查主要有兩種方式：絕緣性能檢查和回路電阻檢查。依據(jù)對標準的學習和理解，本文對高壓開關(guān)設備型式試驗中涉及的狀態(tài)檢查進行詳細分析，希望對相關(guān)檢驗人員貫徹、理解國標對狀態(tài)檢查的規(guī)定提供幫助。

2 絕緣性能檢查

絕緣性能檢查包括工頻耐壓和雷電沖擊電壓兩種，其中工頻耐壓頻率為45～55Hz交流電壓，波形近似正弦波，峰-峰值的幅值差不大于2%，電壓施加時間為1min，一般由升壓變壓器或者串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生[2]。雷電沖擊電壓由許多電容器組成的沖擊電壓發(fā)生器，產(chǎn)生符合規(guī)定要求的波前時間、峰值和波尾時間的電壓波形，具體工作原理見圖1[3]。

其中：

AT：調(diào)壓器；T：試驗變壓器；D：高壓硅堆；r：保護電阻；R：充電電阻；C1～C4：主電容器；rd：阻尼電阻；C′：對地雜散電容；g1：點火球隙；g2～g4：中間球隙；g0：隔離球隙；Rt：放電電阻；Rf：波前電阻；C0：樣品及測量設備電容。

GB/T 11022-2020條款7.2.12規(guī)定高壓開關(guān)設備經(jīng)過機械壽命、電壽命、關(guān)合和開斷試驗后，其斷口間絕緣性能不能通過目測進行核實時，應在下述電壓下進行工頻耐壓驗證，具體電壓值見表1。

對其他部位降低試驗電壓主要有兩點考慮：一是統(tǒng)計特性，二是損耗、老化和其他正常劣化。對于真空開關(guān)設備，當電壓等級在252kV及以下時，還要進行100%額定值的雷電沖擊電壓。

GB/T 1984-2014《高壓交流斷路器》條款6.2.11規(guī)定機械或環(huán)境試驗后，斷路器斷開觸頭間應進行工頻耐壓驗證。對于氣體封閉的真空斷路器，還應驗證真空完整性。斷路器在關(guān)合、開斷或開合試驗后，應按照下述規(guī)則進行狀態(tài)檢查：

（1）額定電壓72.5kV及以下，進行1min工頻耐壓，試驗值為100%額定值；

（2）額定電壓介于72.5kV與252kV之間，進行雷電沖擊電壓，試驗值為60%額定值；

（3）額定電壓為363kV，進行雷電沖擊電壓，試驗值為80%額定值；

（4）額定電壓介于550kV與1100kV之間，應進行雷電沖擊電壓，試驗值為90%額定值[4]。

進行雷電沖擊電壓時，波形為標準操作沖擊或按試驗方式T10規(guī)定的TRV波形，無破壞性放電發(fā)生，認為試驗通過。

3 回路電阻檢查

回路電阻代表導體回路聯(lián)結(jié)或觸頭是否接觸良好，如果超過規(guī)定值，代表接觸不良。在長期運行的情況下，接觸部位溫度會過高導致氧化加劇，回路電阻進一步增大導致惡性循環(huán)。GB/T 11022-2020條款7.5.5通過試驗判據(jù)規(guī)定高壓開關(guān)設備經(jīng)過連續(xù)電流試驗后，應在一般空氣溫度下測量回路電阻作為狀態(tài)檢查，回路電阻增加值不應超過20%。

測量點包括主回路和主開關(guān)兩部分，每個部位測量三次取其平均值，電阻的增加是通過試驗前后測量的平均值之差來計算的。測量回路電阻時，應對主開關(guān)進行一次空載操作循環(huán)（合閘、分閘各一次）；主開關(guān)如果可以抽出，還應進行一次移開、推進操作。

試驗電流采用直流，開關(guān)額定電流不大于100A時，試驗電流等于額定電流；開關(guān)額定電流大于100A時，試驗電流介于100A和額定電流之間。之所以采用較大電流進行檢測，是因為觸頭間或者聯(lián)結(jié)處存在氧化膜，氧化膜在小電流下無法擊穿影響測試結(jié)果。

GB/T 11022-2020條款7.6.4試驗后試品的狀態(tài)規(guī)定高壓開關(guān)設備經(jīng)過短時耐受和峰值耐受電流試驗后，應在一般空氣溫度下檢查主回路電阻的變化，如果主回路電阻增加值不超過20%，則短時耐受試驗后電阻狀態(tài)檢查通過；若電阻增加值超過20%，則需要通過連續(xù)電流進一步進行驗證，如果溫升不超過規(guī)定值則電阻狀態(tài)檢查通過。

GB/T 1984-2014條款6.102.9.2一個短路試驗方式后的狀態(tài)規(guī)定斷路器經(jīng)過關(guān)合開斷試驗后，應在一般空氣溫度下檢查主回路電阻的變化，如果主回路電阻增加值不超過100%，還需進行連續(xù)電流試驗驗證，如果溫升不超過規(guī)定值10K，則關(guān)合開斷試驗后電阻狀態(tài)檢查通過。

GB/T 16926-2009適用的產(chǎn)品為負荷開關(guān)-熔斷器組合電器，它由三極負荷開關(guān)串聯(lián)配撞擊器的三只熔斷器組成。其中條款6.4回路電阻測量規(guī)定，用阻抗可以忽略不計的導電棒代替熔斷器，并記錄導電棒的電阻值[5]。之所以這么規(guī)定是因為測量回路電阻的電流值， 一般要比熔斷器的額定電流值高，在測量的過程中熔斷器有可能熔斷而無法測量；或者導致熔斷器過載溫度升高，熔斷器電阻與溫度為正比例關(guān)系，熔斷器電阻變大不能代表真實的回路電阻變化情況[6]。

4 結(jié) 論

本文對高壓開關(guān)設備型式試驗試后狀態(tài)檢查在溫升試驗、短時耐受試驗、關(guān)合開斷試驗中的應用進行了詳細分析，希望對相關(guān)試驗室檢測人員在充分掌握理解的情況下，正確開展高壓開關(guān)設備的檢測提供幫助。

參考文獻

[1]國家市場監(jiān)督管理總局，國家標準化管理委員會.高壓交流開關(guān)設備和控制設備標準的共用技術(shù)要求：GB/T11022-2020[S].北京：中國標準出版社，2021.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高電壓試驗技術(shù) 第1部分：一般定義及試驗要求：GB/T16927.1-2011 [S].北京：中國標準出版社，2012.

[3]宣耀偉，樂彥杰，張娜飛.等.雷電沖擊試驗沖擊電壓發(fā)生器調(diào)波電阻的確定[J].機電工程，2014，31（3）：388-392.

[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標準化管理委員會.高壓交流斷路器：GB/T1984-2014 [S].北京：中國標準出版社，2015.

[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高壓交流負荷開關(guān)-熔斷器組合電器：GB/ T16926-2009 [S].北京：中國標準出版社，2010.

[6]王彥麗.關(guān)于環(huán)網(wǎng)柜熔管電極回路電阻值過高的問題分析[J].電工電氣，2022（1）：56-58+65.

作者簡介

張建成，通信作者，碩士研究生，高級工程師，研究方向為電氣產(chǎn)品檢測技術(shù)。

孔得永，本科，工程師，研究方向為變壓器檢測技術(shù)。

員雪峰，本科，工程師，研究方向為大容量試驗技術(shù)。

（責任編輯：袁文靜）