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浅谈高压交流六氟化硫断路器温升及试验方法

2018-12-18,,

电气开关 2018年3期
关键词:开关设备热电偶单相

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(西安西电高压开关有限责任公司,陕西 西安 710018)

1 引言

高压交流断路器作为输变电线路的控制和保护的设备,不仅担负着控制和保护电路的任务,同时也要满足承担长期载流的要求。由于断路器的主回路由导电体组成,导电体存在电阻,当电流通过时就会产生热损耗、涡流损耗和磁滞损耗,使部分电能转化成热能,一部分热能使断路器导体的温度升高,一部分热能以不同的散热方式向周围介质散热,断路器长期稳定载流,待发热和散热平衡后,将会保持恒定的温度,此时称之为稳定状态。

GB1984《高压交流断路器》中明确规定,温升试验是高压交流断路器强制性型式试验项目之一,目的是通过实际的模拟试验,长期给断路器通1.1倍额定电流,直至温升值稳定(一般的3h内变化不超过2K则认为温升稳定)。国家标准GB11022-1999《高压开关设备通用技术条件》中规定了高压开关设备各部位温升极限和试验方法。

2 温升试验方法

2.1 试验原理图及试验规定

VR:调压器;CT:电流互感器;T:升压器;T0:试品图1 试验回路原理图

三相断路器原则上需要通三相电流进行温升试验。如三相断路器的磁路为一个整体、邻近效应的影响显著时,必须通过三相电流试验进行验证。

但某些情况下,不受临近效应影响或影响非常小时,可进行单相温升试验。因此标准规定额定电压35kV以上的断路器设备,相间中心距离大于460mm且额定电流在1250A及以下;或相间中心距离大于1m时,可以通单相电流进行温升试验。图1是通单相电流进行温升试验的试验回路原理图。

为了缩短试验时间,在通电初始阶段,可以用更大电流将试品加热至预期温度的80%左右,然后将电流降为额定值,直到各部位温升稳定为止。

2.2 试验方法

试验条件有关规定:试验电流最大偏差不超过+2%;电流波形为正弦波;电源频率偏差-5%~2%;在距试品端子1m远处导线的温升与相应端子处的温升差不大于5K;试验环境温度0~40℃;试验环境风速对户内产品不大于0.15m/s,对户外产品部大于0.5m/s。

根据GB/T 11022《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》的规定:在温升试验规定的条件下,当周围空气温度不超过40℃时,高压交流断路器和控制设备任何部分的温升不得超过表1规定的温升极限。由于目前开关设备大部分为六氟化硫气体进行绝缘,因此表1只罗列了部分的温升极限值。

标准规定:如果在50Hz频率下进行温升试验时,实测值不超过最大允许值的95%,可认为开关装置在60Hz频率下的性能得到保证。根据50Hz 下的产品温升数据,通过系数修正得出60Hz 下的产品温升上限值; 如有超标危险,可采用试验进行检验; 若不超标,则视为60Hz 下的产品温升亦合格。

2.3 温升埋点方法

高压交流断路器的测量温升时通过热电偶的方式测量实现的。热电偶是通过把温度的测量转化为热的电动势的测量,经过直流毫伏表测量电动势,再利用热电偶分度表,查对相应的被测点的温度值。热电偶的测温范围很广,不同材料组成的热电偶适用的测温范围不同,常见的热电偶有铜-康铜、铂-铂铑、镍铬-镍硅等。高压交流断路器的温升测量采用的热电偶是铜-康铜。

固定热电偶的方法有三种方式,包括钻孔埋入法、锡焊固定法和胶粘固定法。目前常见的是钻孔埋入法,适用于200K温度及以下值。它是先在被测点钻孔,大于热电偶的热端,放入热电偶,将四周冲挤固定。

3 温升试验实例介绍

为更加深刻理解温升试验,下面以252kV瓷柱式断路器温升试验为例进行介绍。252kV瓷柱式六氟化硫断路器是三相对称结构,受临近效应影响非常小,且相间中心距离大于1m,因此可通单相电流进行温升试验。如图2所示。

表1 高压交流断路器和控制设备各种部件、材料的温升极限

图2 温升试验埋点图

试验电流从序号2端子板侧流入,经过主回路,从序号15端子板流出。具体的埋点位置及温升允许值见表2。

表2 断路器温升测试部位及允许温升

4 结束语

本文对温升试验进行了简单介绍,并对试验方法进行了阐述。温升试验是断路器重要的型式试验之一,也是衡量断路器载流大小、性能优劣的重要指标。通过简单对温升试验的介绍,希望对设计人员在产品开发研究产品方面提供一定的借鉴。

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