高壓開關的絕緣預防性試驗項目及標準

  高壓開關是電力系統中zui重要的設備之一，它擔負著控制和保護的雙重任務，即根據電網運行的需要用它來可靠地投入或退出相應的線路或電氣設備；當線路或電氣設備發生故障時，將故障部分從電網中快速切除，保證電網無故障部分正常運行。如果開關設備不能在電力系統發生故障時開斷線路、消除故障，就會使事故擴大造成大面積的停電。因此，高壓開關設備性能的好壞、工作的可靠程度是決定電力系統安全供電的重要因素。在電力系統中工作的高壓開關設備必須滿足滅弧、絕緣、發熱和電動力方面的一般要求。
       絕緣預防性試驗主要有：絕緣電阻和吸收比或極化指數、泄漏電流、介質損耗角正切等。
       一、絕緣電阻測量
       1.測量絕緣電阻是所有型式斷路器試驗中的基本項目，對于不同型式的斷路器則有不同的要求，應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，在斷路器合閘狀態下進行測試。通過該項目能較靈敏地發現拉桿受潮、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；
       在斷路器分閘狀態下，主要檢查各斷口之間的絕緣以及內部滅弧室是否受潮或燒傷。
       規程對油斷路器整體絕緣電阻值未作規定，而用有機物制成的拉桿的絕緣電阻值不應低于表1-1所列數值。

表1-1 油斷路器絕緣電阻的要求

       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)絕緣電阻測試儀進行測試，其值應大于2MΩ。對于500kV斷路器，應用1000V絕緣電阻測試儀測量，其值應大于2MΩ。
       3.根據兆歐表測量的讀數結合絕緣材料的種類，可以初步判別其吸潮、清潔度、絕緣性能，從而可初步決定設備缺陷的程度。兆歐表測試合格后才允許選擇(根據設備種類、電壓高低)后面所述其他方法作真實性考核。
       二、介質損耗角正切測量
       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。
       試驗時，首先進行分閘狀態下的試驗，即將被試斷路器與外界引線脫離，并在分閘狀態下對每支套管進行測量。若測量結果超出規定限值或與以前有顯著增大時，必須落下油箱，進行分解試驗，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是建立在套管標準基礎上的，故非純瓷套管斷路器的tgδ可比同型號套管單獨的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

       注：帶有并聯電阻斷路器的整體tgδ(％)可相應增加1。
           * 對DW1-35(D)型斷路器，其tgδ(％)值的增加數為3。
       2.少油斷路器和其它斷路器
       少油斷路器一般不做此項試驗，因其絕緣結構主要是瓷絕緣和環氧玻璃絲布類絕緣，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，測量數據往往分散性很大，難以判斷其規律性。因此，難于有效地發現絕緣缺陷。
       但對于有并聯電容器的，則應測量并聯電容器的電容值和tgδ。測得的電容值與出廠值比較應無明顯變化，電容值偏差在±5％范圍內，10kV下的tgδ值不大于下列數值：
       油紙絕緣                    0.005
       膜紙復合絕緣                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項目之一，它能較靈敏地發現斷路器瓷套外表危及絕緣的嚴重污穢；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潮氣，使管內壁和導氣管凝露等缺陷。
       對少油斷路器和壓縮空氣斷路器，在分閘位置按圖1-1的接線方式進行加壓試驗，即進出線端接地，試驗電壓加在中間三角箱處。若泄漏電流超標時，則分別對每一部件進行分解試驗，檢查絕緣是否符合要求，從而確定缺陷部件，直流試驗電壓見表1-3。

表1-3 直流試驗電壓

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，就應引起注意。另外為使測量準確可靠，各次試驗有較好的可比性和規律性，在試驗中應注意以下幾點：
       (1)適當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體(如小銅球)進行連接，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的偏差；
       (4)高壓直流輸出端并聯不小于0.01μF的穩壓電容，否則會引起測量值偏低。
       四、交流耐壓試驗
       斷路器的交流耐壓試驗是鑒定斷路器絕緣強度zui有效和zui直接的試驗項目。交流耐壓試驗應在分、合閘狀態下分別進行，合閘狀態下主要鑒定相對地以及相間地絕緣狀況；分閘狀態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設備的限制可不做整體交流耐壓試驗。40.5kV及以下的油斷路器在新安裝和大修后應做交流耐壓試驗，必要時在預防性試驗中也應進行交流耐壓試驗。對于12～40.5kV電壓等級的和三相共箱式的斷路器還應做相間耐壓試驗，其試驗電壓值與對地耐壓時相同。耐壓試驗過程中，試品未發生閃絡、擊穿，耐壓后不發熱，認為耐壓試驗通過。交流耐壓試驗電壓見表1-4。

表1-4 交流耐壓試驗電壓

       注：1. 當12kV系統中性點為有效接地時，取括號中數據。
           2. 分母數為根據IEC補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的電壓值，可參考上表1-4。也可進行分段加壓試驗，但應進行分段系數的修正。
       1.對于斷路器的輔助回路和控制回路的交流耐壓試驗，試驗電壓為2kV。對72.5kV及以上的油斷路器，其試驗電壓按DL/T593－1966規定值的80％進行。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行。氣體斷路器應在zui低允許氣壓下進行試驗，才容易發現內部絕緣缺陷。
       2.交流耐壓試驗電壓測量的要求不是很嚴格的，可以直接從低壓側讀數后換算。交流耐壓試驗前后的絕緣電阻不下降30％為合格。
       3.試驗時油箱出現時斷時續的輕微放電聲，應放下油箱進行檢查，必要時應將油重新處理，若出沉重擊穿聲或冒煙，則為不合格，務必重新處理。如有機絕緣材料燒壞應當更換，并查明原因，原因未查明時，不得輕易重試，以免造成損失。
       4.交流耐壓的試驗電壓一般由試驗變壓器或串聯諧振裝置產生。為使試驗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不小于0.1A(有效值)。當試品放電時，使試驗電壓產生較大波動，可能會造成試品和試驗變壓器損壞，應在試驗回路中串聯一些阻尼元件。串聯諧振裝置主要由容性試品或容性負載和與之串聯的電感以及中壓電源組成，也可由電容器與感性試品串聯而成。改變回路參數或電源頻率使回路諧振，產生遠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、測量導電回路電阻
       斷路器導電回路電阻的測量是在斷路器處于合閘狀態下進行的，其測量接線如圖1-2所示。它是采用直流電壓降法進行測量。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 斷路器導電回路電阻的測量

       1.電壓降法
       直流壓降法的原理是，當在被測回路中通以直流電流時，則在回路接觸電阻上將產生電壓降，測量出通過回路的電流及被測回路上的電壓降，即可根據歐姆定律計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進行測量，回路接觸電阻的電壓降用毫伏表2進行測量，毫伏表2應接在電流接線端里側，以防止電流端頭的電壓降引起測量誤差。表計的精度應不低于0.5級，流過電流的導線截面應足夠大，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電壓經整流后，通過開關電路轉換為高頻電流，zui后再整流為100A的低壓直流，用作測量電源。具有自動恒流，并數顯測試電流值和回路電阻值。測量時，回路電阻測試儀內的標準電阻分流器(R_di)與被測回路電阻(R_x)呈串聯關系，有U_x/R_x=U_di/R_di=I，即R_x=(U_x/U_di)R_di，所以即使測量通入的電流值稍有偏離100A，也不影響測量結果。
       使用回路電阻測試儀時，也應將電壓測量線(細線)接內側，電流引線(粗線)接外側。
       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。當使用雙臂電橋進行斷路器導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。又當觸頭因調整不當(如觸頭壓力變化)、運行中發生變化或觸頭燒損嚴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，引起觸頭的過度發熱和加速氧化。對此，GB763－90《交流高壓電器在長期工作時的發熱》、DL405－91《進口220～500kV高壓開關和隔離開關技術規范》等標準均已明確規定：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果是有差別的，而直流壓降法更能反映斷路器的實際工作狀況。