6、隔离开关小电流开合试验关键技术研究_西安高压电器研究院有限责任公司_苏春强
12kV断路器背对背电容器组电流开合试验技术研究
12kV 断路器背对背电容器组电流开合试验技术研究发布时间：2023-04-14T01:22:41.110Z 来源：《中国电业与能源》2023年第1期作者：费亚琴[导读] 本文对12 kV 断路器的背对背电容器组电流开合试验费亚琴西安高压电器研究院常州有限责任公司江苏省常州市 213017摘要：本文对12 kV 断路器的背对背电容器组电流开合试验的试验标准及试验回路进行了研究和分析。
以短路发电机为试验电源设计了开合试验回路，根据实际回路及试品参数，针对所设计的试验回路应用PSCAD/EMTDC进行了电磁暂态仿真，验证了试验回路的可行性。
试验回路能够满足IEC 62271-100: 2021及GB/T 1984-2014标准要求，采用该回路在西安高压电器研究院常州有限责任公司成功开展了相关断路器产品的型式试验。
研究成果的应用使得12 kV 投切电容器组断路器的性能得到了科学有效的考核，为相关产品设计及工程的安全可靠运行提供了保障。
关键词：投切电容器组，断路器，电容器组电流开合试验，型式试验0引言在电力系统进行无功补偿调节的过程中, 真空断路器在切除并联电容器组过程中恢复电压高、持续时间长，容易出现重击穿、产生过电压，而产生重燃过电压的危害最为严重, 尤其造成的电容器组损坏、真空开关烧毁等故障事故时有发生对无功补偿装置和系统绝缘构成严重威胁[[[] 席世友.真空断路器电容器回路故障原因分析[J] .高压电器, 2010, 46(5):65-69.]][[[] 张华赢，杨兰均，李良书，等. 投切电容器组专用真空断路器性能研究[J]. 电力电容器与无功补偿,2011,32(3):38-44.]]。
由于投切电容器组的操作比较频繁，因此相关产品标准中均对断路器的重击穿概率提出了要求。
实际运行中一般电容器组之间的安装间距较近，且电容器组之间的电感很小，在投切电容器组时，已投入的回路中的电容器组会向后投入的电容器组进行充电，产生频率和幅值都很高的涌流，其中涌流峰值比电容器正常工作时的电流大几十倍，而涌流频率可达4250赫兹，可能造成触头粘熔、烧损以及绝缘损伤等。
低压断路器短路试验中闭合电器的研究
０ 引 言
随着 我 国电 网 的不 断 增 容 ， 低 压 配 电 与 控 制 系统也 变得 更 为 复杂 ， 对 相 关 电器 产 品 的 性 能 也
磁场 效应 等 ， 对其 自身 也是 严苛 的考 核 。因此 ， 有
必 要通 过 了解试 验设 备 的特性 ， 来构 建安 全 可靠 、 经 济合 理 的试 验 回路 ， 以 降低 对 试 验设 备 自身 的
短路试验为依据 ， 以试验回路中的闭合电器为研 究对象 ， 对其 特性进行 分析 ， 同时对其 在 回路 中的位置设置加 以改进 ， 最后 进行 仿真 验证 。结 果表 明 ， 改进 后既可 满足 标准 要求 ， 又可降低 试验设备成本及受损伤的风险 ， 为试验 回路的设计提供参考 。
关 键 词 ：国 家 标 准 ； 短 路试 验 ；闭合 电器 ；仿 真 分 析 中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ ５ ６ １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ８ １ ８ ８ （ ２ ０ １ ７ ） １ ０ — ０ ０ ５ ２ — ０ ４
Ｌ ｌ Ｈｅ ． Ｊ Ｉ Ａ ＮＧ Ｎ ｔ ｎ ｇ， ＦＥ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ
（ Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｈ ｉ ｇ ｈ Ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ７ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
损 害 。本 文 以 国标 Ｇ Ｂ １ ４ ０ ４ ８ ． ２ ～２ ０ ０ ８ 《 低压 开 关 设 备和 控制 设备 第 ２部 分 ： 断路器》 规 定 的短 路 试 验为依 据 ， 以试 验 电路 中 的闭 合 电器 为研 究 对
委托检验协议书-12-1250-31[1].5
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XGY-YJ003(Y)-01-(09) No: 日期1、2、日期日期签署认可日期确认人（签名）承检方 签署认可委托方代理人（签名）受理人（签名） 委托方 签署认可7、母线主母线 mm×mmTMY 矩形母线10X80接地母线 mm×mm TMY-10X40额定频率 Hz 50额定峰值耐受电流 kA 80额定短时耐受电流 kA31.5额定短路持续时间 s 4制造单位：上海安奕极企业发展有限公司出厂编号：M1202121 A：NO.41203083801001 B：/C：NO.4120229190100 4M1202122A：NO.41202291901001 B：/C：NO.41203083801002额定电压 kV 40.5额定电流 A 12506、电流互感器配用电操动机构型号、名称手力弹簧操动机构软连接 mm×mm 50全型号：LZZBJ9-10A1 1250/5A 出厂日期：03-2012/02-2012额定电压 kV 12额定峰值耐受电流 kA 80额定短时耐受电流 kA 31.5额定短路持续时间 s 4全型号：JN15-12/31.5KA-210出厂日期：03-2012制造单位：浙江纪元电气集团有限公司出厂编号：18564/185655、接地开关额定短时耐受电流 kA /额定短路持续时间 s /配用操动机构型号、名称//额定电压 kV /额定电流 A /额定频率 Hz /额定峰值耐受电流 kA /全型号：/出厂日期：/制造单位：/出厂编号：/4、隔离开关制造单位:AEG出厂编号：2012001(温升机寿）/2011002（开断）合闸线圈额定电压/电流 V/A AC/DC220/1.6分闸线圈额定电压/电流 V/A AC/DC220/1.63、操动机构额定频率 Hz 50额定短路开断电流 kA31.5全型号：GL-II 弹簧操作机构出厂日期：02-2012制造单位:AEG出厂编号：G1201001A:1103744 B:1103738 C:1101547G1201002A:1103740 B:1103755 C:1103737额定电压 kV 12额定电流 A12502、真空灭弧室按照开合容性电流能力的分类 级C2额定操作顺序O-0.3s-CO-180s-CO 全型号:AVI-12/1250-31.5G出厂日期：2011.12额定短时耐受电流 kA31.5额定短路持续时间 s 4按照机械寿命的分类 级M2按照电寿命的分类 级E2额定频率 Hz50额定短路开断电流 kA 31.5额定短路关合电流 kA80额定峰值耐受电流 kA 80制造单位:上海安奕极企业发展有限公司出厂编号：G1201001(温升机寿）G1201002(开断）额定电压 kV12额定电流 A 12501、断路器 三、被检样品配套或组合的主要元件[以下内容按被检样品配套或组合形式，以其配套的各元件的功能或组合单元的结构状况而划分确认]全型号:VL-12E/1250-31.5W 出厂日期：04-2012 二、有关被检样品特殊结构说明[以下内容为对被检样品的有关特性或结构有必要说明，按需要而填写；此内容作为对被检样品特别的说明与认可，并有可能作为“检验报告”表述的依据]配VL -12E/1250-31.5W 断路器额定操作顺序O-0.3s-CO-180s-CO 按照开合容性电流能力的分类 级C2机械寿命 次30000回路电阻 μΩ≤45μΩ额定短路开断电流开断次数 次30按照机械寿命的分类 级M2按照电寿命的分类 级E2额定雷电冲击耐受电压 kV75断口额定短时工频耐受电压 kV 48断口额定雷电冲击耐受电压 kV 85额定峰值耐受电流 kA80额定短路持续时间 s 4额定短时工频耐受电压 kV 42额定短路开断电流 kA31.5额定短路关合电流 kA 80额定短时耐受电流 kA 31.5一、规定或确认的试品主要技术参数 [如下内容依据委托检验协议方提供的有关技术文件或相关技术性申明确认，并以此作为被检样品实施检验的依据]额定电压 kV12额定电流 A 1250额定频率 Hz 50原始记录[委托检验协议书] 断路器及其成套设备类120451G 2012.05.09第 1 页 共 1 页西安高压电器研究院有限责任公司实验认证中心被检样品的技术状况确认表。
“提高特高压交流敞开式隔离开关转换电流开合能力的方法”获中国专利优秀奖
“提高特高压交流敞开式隔离开关转换电流开合能力的方法”获中国专利优秀奖专利权人：中国电力科学研究院、国家电网公司发明人：李志兵、崔博源、王承玉、刘北阳特高压并联隔离开关是串联补偿装置的关键控制设备，采用敞开式隔离开关，对转换电流开合能力有很高的要求，传统的提高转换电流开合能力的方法不能满足要求。
本专利提出了一种能大幅提高特高压敞开式隔离开关转换电流开合能力的新方法，在隔离开关主触头上加装由弧触头和真空断路器串联组成的并联支路，由主导电杆操作并与主触头配合，开合过程中由真空断路器开合转换电流，从而显著提高了转换电流开合能力，满足了特高压并联隔离开关的研制需求。
采用该专利研制出的国际首套特高压并联隔离开关2011年投入工程运行，为特高压串联补偿装置的国产化研制及特高压交流试验示范工程扩建工程的输电能力提升做出了重大贡献，社会和经济效益显著，被评为中国专利优秀奖。
专利背景特高压交流输电对于全国范围内资源的优化配置具有特别重要的意义，特高压串联补偿装置是提高线路输电能力的经济有效措施。
为了进一步提高特高压交流试验示范工程的输电能力，国家电网公司2011年1月开始建设扩建工程，在不扩建线路情况下，研制特高压串联补偿装置是关键技术措施。
特高压并联隔离开关是投入和退出串联补偿装置的关键控制设备，采用敞开式隔离开关，要求转换电压6kV，转换电流6.3kA，远超过常规隔离开关转换电压0.4kV，转换电流1.6kA的要求。
传统提高敞开式隔离开关转换电流开合能力的方法主要有快速拉弧和串联断路器两种，前者会产生严重的敞开式空气电弧且提高转换电流开合能力很有限，后者会使串联补偿装置成本和占地显著增加，都不能满足特高压并联隔离开关的要求。
所以，亟须研究一种能大幅提高特高压敞开式隔离开关转换电流开合能力的新方法，以满足特高压并联隔离开关的研制急需。
开关电器关合和开断小电流时弧隙上的电压变化过程
弧隙电压产生机理
触头分离产生电弧
在开关电器关合和开断小电流时， 触头分离会在弧隙中产生电弧， 电弧的燃烧导致弧隙电压的出现。
电弧电阻变化
随着电弧的燃烧，电弧电阻会发 生变化，从而影响弧隙电压的大
小。
弧隙中气体击穿
当弧隙中的气体被击穿时，会产 生大量的带电粒子，这些带电粒 子在电场作用下运动，形成电流，
从而导致弧隙电压的产生。
弧隙电压变化过程数学模型
电弧电阻模型
建立电弧电阻与电流、弧长等参数之间的数学关系，以描述电弧 电阻的变化规律。
气体击穿模型
建立气体击穿与电场强度、气体压力等参数之间的数学关系，以描 述气体击穿对弧隙电压的影响。
弧隙电压计算模型
综合考虑电弧电阻和气体击穿等因素，建立弧隙电压与电流、时间 等参数之间的数学关系，以计算弧隙电压的变化过程。
影响因素分析
电流大小
电流越大，电弧燃烧 电性能和热性能，对电弧燃烧 和弧隙电压产生影响。
气体成分和压力
气体成分和压力的变化会影响气 体的击穿电压和电弧的燃烧特性 ，从而影响弧隙电压的大小。
开关电器结构
开关电器的结构形式、触头形 状和灭弧装置等都会对电弧的
开断过程电压变化
在开关电器开断瞬间，弧隙上的电压迅速上升， 形成过电压，随着电弧的熄灭，电压逐渐下降。
电压变化影响因素
分析影响弧隙上电压变化的主要因素，如电源电 压、负载电流、开关电器结构等。
仿真结论与讨论
仿真结论
通过仿真研究，得到了开关电器关合和开断小电流时弧隙上电压变化的过程和规律，为开关电器的设 计和优化提供了理论依据。
发展趋势
未来，随着电力系统对开关电器性能要求的不断提高和新能源、智能电网等新兴技术的快速发展，开关 电器弧隙电压变化过程的研究将呈现以下趋势
西安高压电器研究所型试试验过程
西安高压电器研究所型试试验产品试验流程一、绝缘试验：（短路开断关合试验前绝缘试验和短路开断关合试验后绝缘试验）1.工频耐受电压：相间及对地65kv/min；真空断口79kv/min；2.雷电冲击耐受电压：相间及对地125kv；真空断口145kv。
3.操动机构和辅助回路绝缘试验。
流程：a实验室登记排队。
b轮到试验后由试验室负责人开试验单。
c到防爆厂现场服务办公室开叉车单。
d产品运送到实验室接线等待试验。
注：短路开断关合试验后的绝缘试验如没通过将判定试验无效。
二、动热稳定：（动热稳定试验是西安高压电器研究的瓶颈全所只有三个位置其中还有一个位置是大电流试验位置。
）1.主回路以及接地开关 31.5kA/4s 峰值80kA。
2.接地连接回路27.4kA/2s（主回路的87% ）峰值69.6kA（主回路峰值的87%）。
3.动热稳定试验前及试验后回路电阻试验。
流程：a大容量检测主任室排计划。
b试验排上后到防爆厂现场负责办公室开试验单及叉车单。
c产品运到防暴厂5号小室上位。
d接好主回路母线、三相短接铜排（带接地开关无需短接排，取消接地开关联锁直接合上接地开关短接主回路三相母线）。
e检查产品主回路连接螺丝是否紧固到位，有条件检查静触头插入深度是否符合工艺标准（15~25mm），调试接地开关分合及刀口夹紧力度。
f试验准备完后断路器摇到工作位置合闸等待试验。
g试验完成后试验工程师到现场检查：①断路器能否分开；②带接地开关的产品试验后接地开关能否打开，试验后高温使接地开关刀口夹的很紧通常需要加长的接地开关手柄三、四个人才能打开；③试验前和试验后的回路电阻偏差不能超过20%。
以上三条有一条不合格将判定试验无效。
三、断路器机械特性及机械操作试验。
机械特性试验分短路开断关合试验前机械特性试验和短路开断关合试验后机械特性试验。
12千伏产品在防暴厂试验；24千伏产品在小8号试验室试验。
注：厂家自备机械特性试验传感器。
流程：a实验室负责人开试验单。
ZF23-126型气体绝缘金属封闭开关设备安装使用说明书(最终)
Z F23－126（L）型气体绝缘金属封闭开关设备安装使用说明书西安高压电器研究所电器制造有限责任公司目录1 简介 (2)2 使用环境条件 (2)3 额定技术参数 (3)3.1 GIS总体技术参数 (3)3.2 元件参数 (3)4 结构与工作原理 (6)4.1 GIS总体结构 (6)4.2 部件结构 (7)5 包装运输和贮存 (13)6 安装与调试 (14)6.1 安装 (14)6.2 调试 (15)7 使用、维护与检修 (16)7.1 使用须知 (16)7.2 维护与检修 (17)7.3 现场检修作业流程图 (19)8 成套供货范围 (21)9 随机文件 (22)10 订货须知 (22)11 典型设备布置 (23)11.1 总体布置 (23)11.2 典型间隔单元布置 (26)1.简介ZF23－126型气体绝缘金属封闭开关设备是用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的成套组合电器（以下简称GIS）。
该产品由断路器、隔离接地组合开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、进出线套管或电缆终端等高压电器元件组成。
本产品可用于110 kV交流电力系统中的各种发电厂和变电站。
具有占地面积小、可靠性高、安装周期短以及使用维护工作量小等许多优点，特别适合在用地紧张的城市变电站、企业变电站、山区水电站和污秽严重的地区使用。
█紧凑型设计，占用空间小，最小间隔宽度为0.8m█自能灭弧式断路器，开断性能好，维修周期长█模块化设计，能满足各种变电站接线布置的需要█间隔运输单元在厂内完成试验，现场安装调试时间短█可整间隔退出维修█重量轻，运输方便2.使用环境条件本产品仅出线套管部分安装在户外，其余部分均安装在户内。
使用环境条件见表1。
表1. 注：特殊环境条件另定。
3.额定技术参数3.1 GIS总体技术参数（表2）表2.注：*为反极性施加电压值3.2 元件参数1) 断路器(表3)表3.2）隔离－接地三位置开关(表4) 表4.3）快速接地开关（表5）表5.4）电流互感器(表6) 表6.5) 电压互感器(表7)表7.6) 避雷器(表8)表8.7) 出线套管(表9)表9.注：*特殊订货不限4.结构与工作原理4.1 GIS总体结构GIS一般包括进线间隔、出线间隔、测量和保护间隔等，它可根据用户的不同要求组成单母线、单母线分段、双母线及桥形接线等不同的接线方式。
西安电力电子技术研究所:弹奏出国产化最强音——本刊专访西安电力电子技术研究所副所长白继彬
西安电力电子技术研究所：弹奏出国产化最强音——本刊专访西安电力电子技术研究所副所长白继彬
佚名
【期刊名称】《电气技术》
【年(卷),期】2008(000)011
【摘要】@@ 企业简介rn 西安电力电子技术研究所(简称"西电所")是专门从事电力电子技术研发和制造的科技型企业,国家电力电子产品质量监督检验中心、全国电力电子学标准化技术委员会、IEC-TC22(电力电子学)中国委员会、全国电力电子行业协会、中国电工技术学会电力电子学会等机构均设在该所.
【总页数】4页(P1-4)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.全国高压直流输电设备标准化技术委员会全国电力电子学标准化技术委员会输配电系统电力电子技术分技术委员会在西安成立 [J], 西安高压电器研究所有限责任公司
2.物联网开启智慧生活新时代——专访广州中国科学院软件应用技术研究所常务副所长袁峰 [J], 梁文;刘启强
3.实验室介绍——武汉大学电气工程学院：电力电子技术研究所介绍 [J], 查晓明
4.耕耘于电力电子世界的孺子牛——记西安理工大学电力电子技术研究所所长钟彦儒教授 [J], 佳鸿
5.电机与电力电子技术研究所简介 [J],
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隔离开关分合闸位置“双确认”技术研究及设计
( 1. Pinggao Group Co., Ltd., Pingdingshan 467001 China;
2. State Grid Hubei Electric Power Co., Ltd., Wuhan 430077 China )
《自动化技术与应用》 2020 年第 39 卷第 3 期
模式转变为操作项目软件预制、操作任务模块式搭建、设 备状态自动判别、防误联锁智能校核、操作步骤一键启 动、操作过程自动顺序执行的自动模式。
实现一键顺控的关键是实现各类高压开关位置信号 的准确判别。根据《Q/GDW1799.1-2013 国家电网公司 电力电力安全工作规程变电部分》第 5.3.6.6 条规定，设 备操作后位置检查应以设备各项实际位置为准，无法看 到实际位置时，应通过间接方法，且至少有两个非同样原 理或非同源的指示同时发生对应变化、所有已确定指示 均同时发生对应变化才能判定分合闸是否到位，即需要 实现开关位置的“双确认”[2,6]。国内高压隔离开关位置常 采用遥信信号及现场人工观测判断分合是否到位，这种 方法容易受到观测者的主观影响，工作效率低。无人值 守站，遥控操作现场通常无法人工确认，目前一些变电站 开展了图像识别、压力传感等方法隔离开关位置“双确 认”技术研究和试点应用。
关键词 : 隔离开关；分合闸位置“双确认”；一键顺序操作 中图分类号：TP273.5 文献标识码:A 文章编号:1003-7241(2020)03-0134-06
Research and Design on the "Double Confirmation" Technology of Isolation Svitchgear Opening and要 : 本文结合一键顺控操作技术要求，对目前市场上存在高压隔离开关分合闸位置“双确认”方法进行了探讨，分析了其检测原 理、使用范围及应用优缺点。针对敞开式隔离开关、组合电器隔离开关等不同开关传动特点和产品结构特点，剖析了不同产 品应采用不同的分合闸位置“双确认”检测技术，提出了一种隔离开关位置复合型检测方法。最后提出了隔离开关位置“双 确认”系统设计时应从综合可靠性、运维便捷性、适用性、成本、技术成熟度等因素考虑的原则。
断路器电寿命烧蚀情况与动态电阻关系试验研究
断路器电寿命烧蚀情况与动态电阻关系试验研究发表时间：2019-09-19T09:41:46.530Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：曹蕤1 吕红红1 王昊2 赵培1 辛昭昭1 武星1 [导读] 摘要：动态电阻可以反映断路器在分合闸瞬间弧触头烧蚀的情况，从而间接反映断路器状态及后续开断的可靠性，为研究断路器电寿命可靠性提供新的思路。
(1西安西电电气研究院有限责任公司陕西西安 710075;2西安高压电器研究院有限责任公司陕西西安 710077) 摘要：动态电阻可以反映断路器在分合闸瞬间弧触头烧蚀的情况，从而间接反映断路器状态及后续开断的可靠性，为研究断路器电寿命可靠性提供新的思路。
本文对某550kV开关进行长期跟踪与试验数据记录，并通过动态回路电阻测量，研究断路器全寿命等效开断次数与动态回路电阻特性之间的关系。
研究表明刚分点电阻与等效开断次数极强相关，且具有一定单调递增的趋势。
关键词：高压；SF6断路器；等效开断次数；动态电阻引言随着高压开关技术的发展和进步，SF6断路器逐渐占据高压开关行业的主导位置[1]，这类产品通流能力和开断能力强、运行可靠性高、使用周期长，给用户带来极大的方便。
随着设备总量的增加和服役时间的推移，早期应用于电力系统的SF6断路器逐渐老化，其电寿命问题日益突出，是导致非计划停运和故障的重要原因[2-3]。
对于SF6断路器来说，“电寿命”与“不经检修的连续开断能力”为同一事件，即指在不允许进行中间性检修下的连续开断次数，或累计开断电流值。
在IEC 62271-100和GB/T 1984-2014中对电寿命试验都有明确的规定。
只完成基本短路开断试验，具有基本的电寿命的断路器，定义为E1级断路器；除基本短路开断试验外，还完成了电寿命试验，具有延长的电寿命的断路器，定义为E2级断路器。
此外，标准对电寿命试验中试品状态、开断电流、开断燃弧时间以及电寿命分类均有明确的规定[4-6]。
智能GIS隔离开关开合母线充电电流试验方法探讨
智能GIS隔离开关开合母线充电电流试验方法探讨
陆建挺;富昱龙;申萌;钟磊;张小勇
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】2014(50)8
【摘要】智能GIS作为智能变电站的关键开关设备目前正在迅速发展,但其型式试验项目尚无国家标准对此进行明确规定。
为了验证智能GIS设备的可靠性,笔者对智能GIS相关试验项目之一隔离开关开合母线充电电流试验的试验方法进行了探讨,并针对隔离开关开合母线充电电流试验方式1和方式3开展了相关试验研究。
通过对试验数据的研究分析,提出了智能GIS开合母线充电电流的试验方法建议。
文中的研究结果对今后更高电压等级智能GIS型式试验的开展具有较大的参考意义。
【总页数】5页(P42-46)
【关键词】智能GIS;型式试验;开合母线充电电流;试验方法
【作者】陆建挺;富昱龙;申萌;钟磊;张小勇
【作者单位】西安高压电器研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM56
【相关文献】
1.隔离开关开合母线充电电流瞬态过电压影响浅析
2.GIS隔离开关开合母线充电电流试验方法探析
3.关于 GIS 用隔离开关开合母线转换电流及母线充电电流简析
4.GIS隔离开关开合母线充电电流试验回路的调试方法
5.500 kV GIS中隔离开关开合母线充电电流试验
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特高压隔离开关开合小电流试验方案
特高压隔离开关开合小电流试验方案1.开合容性小电流试验方案1)试验参数：635kV，2A2)试验依据：GB1985-2004附录F3)试验回路：TT：1200kV/4A工频试验变压器；r和S：串联空气间隙；C01和C02：分压器；V：峰值表； CRO：数字采集系统；DS：被试隔离开关；C2 ：容性负载； CT与A：电流测量。
注：计算容性电流的方法为：在635kV下，在开关合闸状态和分闸状态各记录一个电流值，两个电流值的差值即为试验中的开合电流值。
4)试验流程试验前：a)被试隔离开关的操作机构应在最低电源电压和/或最低压力下工作。
b)试验前被试隔离开关进行数次单分—单合空载操作，记录合闸时间、分闸时间，确保操作机构的可靠动作。
c)对被试隔离开关的回路电阻进行测量。
d)对被试隔离开关进行如下耐压试验：合闸对地：1100kV(有效值)，1min；分闸对地：1100kV(有效值)，1min。
试验中：e)被试隔离开关处于合闸状态，开始施加工频电压，在较低工频电压下进行隔离开关的单分，记录试验电压波形，验证试验电压波形记录系统的可靠性。
降低工频电压至零，分断工频试验变压器。
f)被试隔离开关处于分闸状态，开始施加工频电压，在较低工频电压下进行隔离开关的单合，记录试验电压波形，验证试验电压波形记录系统的可靠性。
g)考虑到，此试验系统在隔离开关开合小电流试验过程中产生的过电压倍数未知性，建议在低电压欠电流下采用试验参数逐步升高的方式进行数次e）至f）的操作，以判定试验系统的状态。
h)当试验系统正常，在回路电流达到2A时，试品由单分操作开始循环进行进行e）至f）的操作（此时试验参数均应满足试验大纲要求）。
试验后：i)对被试隔离开关进行如下耐压试验：合闸对地：1100kV(有效值)，1min；分闸对地：1100kV(有效值)，1min。
j)对被试隔离开关进行空载操作，记录合闸、分闸时间。
k)测量被试隔离开关的回路电阻。
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GIS隔离开关开合感性小电流试验回路图
电流全波形
电流首脉冲波形
电流首脉冲波形呈衰减振荡，电流全波形是由若干个衰减 振荡脉冲组成，最大电流脉冲峰值为379.4A，最大陡度约 为15.2kA/μs。
第四届红电创新大赛 总决赛
第四届红电创新大赛 总决赛
已授权发明专利3件： ●一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路及方法 ●一种工频试验变压器保护措施效果的评价方法 ●一种工频试验变压器高压绕组首端电流监测装置及方法 已发表中文核心期刊论文3篇，EI检索论文1篇： ● 隔离开关开合母线充电电流方式3试验电压升高问题分析 ● Study on Suppressing Voltage Increase of Current-Switching Capability Test ● 工频试验变压器在高压开关设备试验中的运行工况 ● 工频试验变压器高压绕组高电位电流测量系统研制与应用
虽然过流整定保护可以切断试 验变压器的电源，但不能消除 可能已经作用于变压器的暂态 电磁能量。
基于罗氏线圈和光电传输
因此该方法用于测量超高 压、特高压下的高频暂态 电压受到限制。
但变压器绕组高频阻 抗网络非常复杂，准 确性尚不明确
技术，可用于测量工频稳 态电流和暂态电流波形， 有利于优化变压器的运行 工况，避免试验损伤，降
PART THREE
市场
第四届红电创新大赛 总决赛
隔离开关属于高电压等级开关设备，市场及客户主要未国家电网、南方电网、大型工矿企业以及 国内外市场，随着市场对设备安全性及可靠性要求的不断提高，进一步要求隔离开关具有小电流 开合能力，同时需要通过试验验证。 目前GB/T 1985-2014中隔离开关小电流开合试验在附录中体现不属于型式试验，同时GB/T 1985-2014修改采用IEC 62271-102：2001+A1：2011版，但最新IEC 62271-102:2018已将 该试验列入型式试验；可以预测未来客户委托隔离开关型式试验时，将会同时委托该试验以满足 最新标准要求。
PART FOUR
关键风险
第四届红电创新大赛 总决赛
技术方面，本项目试验参数均高于标准要求，同时采用试验变压器高压绕组首端电流监测手段， 监测隔离开关开合过程中暂态过程，有效预测可能造成变压器损坏的暂态过程，达到保护变压器 的要求，无技术风险； 市场方面，目前标准将该试验列入型式试验中，市场方面风险大大降低； 财务方面，由于试验变压器以及相关试验设备在实验室建立之初已经购置，目前仅采用较少的技 术改造即可完成相关试验，有效降低新购置试验电源成本，无财务风险。
PART TWO
3.试验变压器高压绕组 首端电流监测
第四届红电创新大赛 总决赛
稳态工频的原/副边电流、电压 冲击电压分压器测量
间接测量计算反推法 本项目创新
不能反映暂态电磁能量状况
由于在较高电压等级下， 冲击电压分压器尺寸会较 大，其响应时间相应会较 长
高压绕组末端测量 不再采用电压参数测量的 VFTO后再通过计算 方法，着眼于电流参数测 反推变压器入口电压，量
本项目创新 抑制试验电压升高的新方法
增大变压器输出电流，提高 不需对试验变压器进行升级改造，节省成
变压器制造成本
本
试验压升小于5%，优于标准要求10%； 试品发生破坏性放电后，会增加 标准中未给出合适的参考值， 抑制装置参数可调，适用于不同电压等级、 电源输出电流，造成变压器匝间 操作难度大；同时可能引起 不同参数的试品、不同的试验变压器,有 电压过高，造成变压器损坏 谐振，反而造成压升过高 效降低变压器改造成本，具有适用性强、
252 kV隔离开关分闸，试验电流1 A，标 准中对于记录电弧扩张记录的要求的解决
隔离开关开合小电流视频
PART TWO
2.隔离开关电流开合能力 试验电压升高关键技术
第四届红电创新大赛 总决赛
原有技术方法1 降低试验变压器阻抗 变压器制作成本明显提高
原有技术方法2
电源侧并电容 （GB/T 1985-2014）
低维护费用，延长变压器
使用寿命
第四届红电创新大赛 总决赛
●通过仿真软件搭建试验回路仿真计算，确定电流监测装置的带宽和量程； ●运用罗氏线圈电流传感器、高速数据采集和光电传输技术解决了高电位电流测量和传输的难题。
高电位部分安装
高电位部分外形和内部结构
第四届红电创新大赛 总决赛 ● 550kV GIS隔离开关开合1A感性小电流试验-变压器暂态电流监测
项目名称: 隔离开关小电流开合试验关键技术研究
单位：西安高压电器研究院有限责任公司
汇报人：苏春强
CONTENTS
PART ONE
项目研究背景
PART TWO
隔 FOUR
关键风险
PART FIVE
经营要求
PART ONE
项目研究背景
第四届红电创新大赛 总决赛
2.1
R2
2L 2C1 CL
wL2
限制电压升高试验回路图
依据不同电压升高限值进行不等式编写，可精确计算 电阻R值范围，从而达到精确控制电压升高的方法。
采用阻抗变化的方法计算隔离开关合闸前后电压值
第四届红电创新大赛 总决赛
隔离开关母线充电电流开合试验方式3试验回路
不带压升抑制装置 带压升抑制装置
改造成本低等优点
第四届红电创新大赛 总决赛
●调研各电压等级典型结构的隔离开关电容参数、试验参数、国内高压实验室常见电源短路阻抗参数； ●通过理论分析计算研究和确定了满足标准中电压升高要求的试验回路及方法。
0.1w2C1L
1.1w2CLL 0.1 2.1w2C1L 1.1w2CLL
w2 1.1CL 0.1C1 2.1C1 1.1CL
第四届红电创新大赛 总决赛
252kV隔离开关的试验回路
u(kV) i(A)
开合容性小电流 波形
2000 1000
0 -1000 -2000
2.71841
2.71842
2.71843
t (s)
2.71844
u1
2000
u2
i
1000
0
-1000
2.71845
-2000
对地峰值电压和 重击穿电流波形
第四届红电创新大赛 总决赛
PART TWO
1.空气绝缘隔离开关容性 电流开合试验
第四届红电创新大赛 总决赛
●按照标准GB/T 1985和IEC/TR 62271-205的要求搭建试验回路，研究在该回路下回路设备的特性； ●利用阻容分压器、罗哥夫斯基线圈和光电隔离测量系统在试验过程中对回路的各个设备进行测量，并测量 空气绝缘隔离开关开合过程中的特性，对特性进行归纳总结； ●试验回路设备的可靠性及普遍适用性强。