高压真空断路器及成套设备型式试验的项目、参数及试验方法

高压真空断路器和成套设备的型式试验项目、参数及试验方法
一、绝缘试验：（绝缘水平见表1）
引用标准
GB311.1–1997 高压输变电设备的绝缘配合
GB/T16927.1-2011 高电压试验技术 第1部分：一般定义及试验要求 GB/T 11022-2011 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 1、标准参考大气条件
温度 t0=20℃ 压力 p0=101.3kPa 绝对湿度 h0=11g/m3
本标准规定的额定耐受电压均为相应于标准参考大气条件下的数值。

2、正常使用条件
本标准规定的额定耐受电压，适用于下列使用条件下运行的设备： a) 周围环境最高空气温度不超过40℃； b) 安装地点的海拔高度不超过1000m 。

3 、对周围环境空气温度高于40℃处的设备，其外绝缘在干燥状态下的试验电压应取本标准的额定耐 受电压值乘以温度校正因数K t
K t =1+0.003 3（T —40）
式中：T ——环境空气温度，℃。

4、 对用于海拔高于1 000m ，但不超过4 000m 处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘，海拔每升高
100m ，绝缘强度约降低1%，在海拔不高于1 000m 的地点试验时，其试验电压应按本标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数K a
4
101.11
-⨯-=
H K a
式中：H ——设备安装地点的海拔高度，m 。

1、1min工频耐压试验
开关设备和控制设备应该承受短时工频耐受电压试验，对每一试验条件，应该把试验电压升高到试验值维持1min。

应该进行干试验，对户外开关设备和控制设备还应进行湿试。

隔离断口可以按下述方法进行试验：
1）、优选方法：这时加在两侧端子上的两个电压都不低于相对地耐受电压的三分之一；
2）、替代方法：对额定电压低于72.5kV的金属封闭气体绝缘开关装置和任一电压的普通开关装置底架的对地电压不需要准确的调整，甚至可以把底架绝缘。

2、雷电冲击耐压试验
开关设备和控制设备只应该在干燥状态下承受雷电冲击试验。

标准雷电冲击波标准雷电冲击电压是指波前时间T1为1.2μs，半波峰值时间T2为50μs的光滑的雷
电冲击全波。

表示为1.2/50μs冲击。

以下偏差为雷电冲击波标准规定与实际记录值之间的允许偏差：
峰值±3%
波前时间±30%
半峰波值±20%
对试品施加15次具有规定波形和极性的耐受电压，如果在自恢复绝缘上发生不超过2次破坏性放电，且按有关技术委员会规定的检测方法确定非自恢复绝缘上无损伤，则认为通过试验。

除非有关委员会另有规定，试验程序应按如下进行；
1）、冲击次数至少15次；
2）、在非自恢复绝缘上不应出现非破坏性放电；如不能证实，可通过最后一次破坏性放电后连续施加3次冲击耐受来确认；
3）、破坏性放电的次数不应超过2次（此次数是指从第1次施加冲击到最后1次施加冲击的合计破坏性放电次数，且仅发生在自恢复绝缘上）；
4）、但后5 次冲击中出现的破坏性放电不得超过1 次。

如果后5 次冲击中出现1 次破坏性放电，则应增加5次附加的冲击试验来验证，该附加的试验中不应出现破坏性放电。

3、操作冲击耐压试验
标准操作冲击是到峰值时间T p为250μs，半峰波值时间T2为2500μs的冲击电压，表示为250/2500μs 冲击。

对于标准和特殊操作冲击，规定值和实测值之间允许下列偏差：
峰值±3%
波前时间±20%
半峰波值±60%
4、人工污秽试验
5、凝露试验
DL/T539-1993 户内交流高压开关柜和部件凝露及污秽试验技术条件
6、局部放电测试
引用标准
GB/T7354-2003 局部放电测量
1、导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。

这种放电可以在导体间发生也可以不在导体间发生。

注：
1）、局放一般是由绝缘体导体内部和绝缘表面局部电场特别集中而引起的，通常这种放电表现为持续时间小于1μs的脉冲。

但是也可能出现连续的形式，比如气体介质中的所谓无脉冲放电，通常用本标准中的方法检测不到这类放电
2）、电晕是局放的一种方式，它常发生在远离固体和液体绝缘的导体周围的气体介质中，“电晕”不宜被用作且有局放形式的通用术语。

3）、局放通常伴随着声、光、热和化学反应等现象。

2、校准
1）、校准程序
完整试验回路中测量系统校准是用确定视在电荷测量的刻度因数k，因为试品电容Ca会影响回路的特性一，因此，要对每一个新的试品分别进行校准，除非试验中一系列类似的试品的电容值都在平均值的±10%以内。

完整试验回路中测量系统的校准是在试品的两端注入已知电荷量q0的短时电流脉冲。

q0值由校准器性能试验的结果取得。

电流脉冲一般由校准器产生，该校准器由能产生幅值为U0的阶跃电压脉冲发生器和电容C0联构成，因此，校准脉冲提供电荷，其电荷值为
q0= U0 C0
2）、校准器的性能试验
局放测量的准确度要靠校准器的准确度来保障，因此，校准器的第一次性能试验宜溯源到国家标准以便认可。

应进行以下性能试验：
1）、校准器的所有标称量程下的实际电荷q0的确定，其不确定度宜保持在其标称值的±5%或者±1%pC 内，取两者中大的一个，这些q0值是使用校准器时可能用到的电荷的实际值。

2）、阶跃电压U0上升时间t的确定，其不确定度为±10%。

3）、用脉冲计数器确定脉冲重复频率N，其不确定度为±1%。

这一要求仅适用于脉冲重复率n的计数校准。

3、对试品的要求
试验之前，试品宜按照有关技术委员会规定的程序进行预处理，如果没有则：
1）、试品外绝缘的表面必须是清洁干燥的，因为绝缘表面的污秽和受潮会产生局部放电；
2）、试品试验时宜处于与此环境温度；
在试验之前刚刚接受过机械、热和电气的作用会影响试验的结果，为了保护良好的可重复性，在受作用之后至局放试验之间，允许停放一段时间。

7、控制回路的1min工频耐压试验
操动机构的二次回路及元件应进行试验电压2kV、持续时间1min的工频耐压试验；或试验电压为2.5kV、持续时间1s的试验电压。

二、机械试验：
1、机械操作试验
真空断路器及其操动机构在规定的操作电压下应能连续可靠地分、合各50次。

其中包括在最高电压（110%）下合、分10 次，在最低电压（合85%、分65%）下合、分10 次，在额定电压下以重合闸方式(O —0.3s—CO—180s—CO)进行15 次。

真空断路器及其操动机构在30%额定操作电压下3次不得分闸；在65%额定电压下可靠分闸。

2、常温下机械稳定性试验
机械操作试验应在试验地点的周围空气温度下进行。

周围空气温度应记录在试验报告中。

应包括作为操动机构组成部件的辅助设备。

机械操作试验应由2000 次操作循环组成。

试验中，允许按照制造厂的说明书进行润滑，但不允许进行机械调整或其它类型的维修。

机械操作试验的判据:下面给出的判据适用于M1 和M2 级断路器的机械操作试验。

2、全部试验程序完成前、后，应进行下述操作：
1）、在合分闸装置以及辅助和控制回路的额定电源电压和／或操作用的额定压力下，进行５次合—分操作循环；
2）、在合分闸装置以及辅助和控制回路的最低电源电压和／或操作用的最低压力下，进行５次合—分操
作循环；
3）、在合分闸装置以及辅助和控制回路的最高电源电压和／或操作用的最高压力下，进行５次合—分操作循环；
在这些操作循环中，应记录或计算其动作特性,应对上述的每一种条件给出一张示波图。

延长的机械寿命试验前、后测量到的每个参数与平均值之差应在制造厂给出的允差范围内。

2、每一个 2000 次操作循环后的动作特性应予以记录；
3、完成分、合操作总次数后，真空灭弧室断口间应进行1min工频耐压试验。

试验电压为额定值80% (DL/T403-2000 12kV～40.5kV 高压真空断路器订货技术条件)
3、端子静拉力试验
进行端子静负载试验是为了验证在冰、风及连接导体同时作用下断路器能正确地操作。

端子静负载试验仅适用于额定电压72.5 kV 及以上的户外断路器。

如果制造厂通过计算可以证明断路器能够耐受该负载，则不需要进行试验。

断路器上的覆冰和风压，应符合GB/T 11022 的2.1.2 的规定。

表9 中给出了由于软连接和管形连接导体产生的作用力的一些例子（不包括作用在断路器本体上的风和冰负载及动态负载），可作为试验的导则。

假定由连接导体产生的拉力作用在断路器端子的最外端上。

冰、风和连接导线同时作用时，端子合成负载分别以F shA、F shB和F sv（见图19）表示，且定义为额定端子静负载。

三、主回路电阻测量
引用标准
GB/T 11022-2011 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
为了把做过温升试验（型式试验）的开关设备和控制设备与做出厂试验的所有同一型号的开关设备和控制设备做一比较，应该进行主回路电阻的测量。

应该在温升试验前、开关设备和控制设备处在周围空气温度下测量直流电压降或电阻，还应该在温升试验后，开关设备和控制设备冷却到周围空气温度时测量直流电压降或电阻。

试验后测得的电阻不应该超过20%。

在型式试验报告中，应该给出直流电压降或电阻的测量值，以及试验时的一般条件（电流、周围空气温度，测量部位等）。

四、长期工作时的发热试验(温升试验)。

引用校准
GB/T11022-2011 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
GB 763-1990 交流高压电器在长期工作时的发热
DL/T 402-2007 高压交流断路器订货技术条件
1、主回路的温升试验
温升试验方法按GB763 和DL/ T 402 进行。

户内产品为额定电流的110%，户外产品为额定电流的120%。

温升试验在机械稳定性试验前、后各进行一次。

试验应该持续足够长的时间使温升达到稳定，如果在1h内温升的增加不超过1K，就认为达到这一状态。

通常这一判据中试验持续时间达到受试设备热时间常数的5倍时就会满足。

2、辅助回路和控制回路的温升
辅助设备应该在其额定电源（交流或直流）电压或其额定电流下进行试验。

连续工作额定值的线圈的试验应该持续足够长的时间以使温升达到稳定值，如果在1h内温升的变化不超过1K，通常就认为达到这一状态。

（a）如果开关设备具有在操作终了时切断辅助回路的自动开断装置，该回路应该通电10次，每次1s 或者直至开断，两次通电之间的时间间隔取10s，如果开关设备的结构不允许，则取可能的时间间隔。

（b）如果开关装置不具有操作时切断辅助回路的功能，试验时一次通电15s。

五、短时耐受电流试验和峰值耐受电流试验(热稳定试验及动稳定试验)
引用标准
GB2706-1989 交流高压电器动热稳定试验方法
GB/T11022-2011 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
开关设备和控制设备的主回路和接地回路（如果适用的话）应该经受试验，来检验它们承载额定峰值耐受电流和额定短时耐受电流的能力，不得引起任何部件的机械损伤和触头分离。

试验电流的交流分量原则上等于开关设备和控制设备的额定短时耐受电流（Ik）的交流分量。

峰值电流应该不小于额定峰值耐受电流（Ip），且不应该超过5%。

试验电流It施加时间Tt原则上等于额定短时持续时间，每次试验前，机械开关装置要作一次空操作，除一接地开关外，还要测量主回路电阻。

合格判据：
a）试验后，开关设备和控制设备不应该有明显的损坏，应该能正常的操作，连续的承载电流而不超过温升限值，并在绝缘试验时能耐受规定的电压；试验开关装置在试验后应该立即进行空载操作，且触头应在第一次操作时分开；
b）其次，应该进行回路电阴测量，如果电阻的增加超过20%，同时又不能用目测检查证实触头的状况，应进行一次附加的温升试验。

六、端部短路条件下的开断与关合试验。

引用标准
GB1984-2003 高压交流断路器
1、短路试验前的状态检查
在关合和开断试验开始前应进行空载操作和空载操作顺序（O，CO 和O—t —CO），并应记录断路器的操作特性的细节，例如合闸时间和分闸时间。

对于电动或弹簧操作的断路器，操作应按下列条件进行：在其合闸线圈或并联合闸脱扣器上施加100%及85%的合闸装置的额定电源电压；在其并联分闸脱扣器上施加100%及85%额定电源电压（交流）和100%及65%额定电源电压（直流）。

对于气动操动机构或液压操动机构，应在下列条件下进行操作：
a) 操作用的流体压力应整定在操作用的最低功能值且以85%（交流）或65%（直流）额定电源电压加于并联分闸脱扣器，以及85%的额定电源电压加于并联合闸脱扣器。

b) 操作用的流体压力整定在操作用的额定值且以额定电源电压加于并联脱扣器。

2、一个短路试验系列后的状态
为检查试验后断路器的操作，断路器在完成一个完整的短路试验系列后，应进行空载合闸和空载分闸操作。

这些操作应与试验前所进行的相应操作进行比较且应无明显的变化。

与参考的机械特性要求应满足。

断路器应能满意地合闸和扣锁。

3、基本短路方式
基本短路试验系列应由下面规定的试验方式T10，T30，T60，T100s 和T100a 组成。

对于试验方式T10 和T30，开断电流与规定值的偏差不应超出规定值的20%，对于试验方式T60 不应超出10%。

在试验方式T100s，T100s(b)和T100a 的开断电流试验中，短路电流的峰值不应超出断路器额定短路关合电流的110%。

在有些试验条件下可能有必要把试验方式T100s分成关合试验和开断试验。

此时，构成关合操作的部分称为T100s(a)，构成开断操作的部分称为T100s(b)。

额定短路开断电流下的连续开断能力试验(电寿命试验)；
（本表是按30次电寿命进行试验）
七、其他条件下的开断与关合试验：
1、近区故障条件下的开合试验；
引用标准
GB 4474—1992 交流高压断路器的近区故障试验
近区故障性能是选用断路器的必备条件之一。

对电压在72.5kV 及以上，额定短路开断电流在区12.5kA 以上，并与架空线路直接相连的断路器都应具有近区故障开断能力。

开断电流值分为额定短路开断电流的90%、75%两级，开断电流的允许偏差分别为额定短路开断电流的+5%（对于试验方式L90%）和±5%（对于试验方式75%），名称叫做L 90、L 75；恢复电压等于相对地电压3/r U ；操作顺序为“O —t 1—CO —180s —CO ”用于自动重合闸或“O —t —O —t —O ”不用于自动重合闸；工频恢复电压为不得低于高相电压的95%，持续时间不得小于0.1s ；每一试验方式中的最第燃弧时间与最短燃时间之差为10ms ，允许有1ms 的负偏差； 2、失步条件下的开合试验；
引用标准
GB1984-2003 高压交流断路器 1、失步开断电流额定值为额定短路开断电流值的25%；额定失步关合电流应为额定失步开断电流的峰值。

2 、外施电压和工频恢复电压应等于下列数值之一：
a) 对用于中性点固定接地系统中的断路器， 3/0.2 倍的额定电压； b) 对用于中性点非固定接地系统中的断路器，3/5.2 倍的额定电压。

3、对于每一个试验方式的分闸操作，开断电流的直流分量应小于交流分量的20%。

对于试验方式O P2 中的合—分操作循环中的合闸操作：工频电压应为3/2Ur ；关合应出现在外施电压峰值的±15°内。

3、单相和异相接地条件下的开合试验；
引用标准
DL/T403-2000 12kV ～40.5kV 高压真空断路器订货技术条件 断路器应能开断出现在下述两种情况下的单相短路电流：
1）、中性点固定接地系统中的单相故障，或
2）、中性点非固定接地系统中的异相接地故障，即接地故障出现在不同的相，一个点在断路器的一侧，另一个点在断路器的另一侧。

异相接地的试验顺序为O—0.3s—CO—180s—CO，试验电压为额定电压，试验电流为额定短路开断电流的86.6%。

试验在断路器的一相上进行，其他两相可以不带电。

每次“合分”之后应持续施加额定电压3min。

调频回路的参数与100%额定短路开断电流方案相同。

5、临界电流的开合试验。

1、临界电流试验条件
应进行两个试验方式的试验。

这两个试验方式的试验电流应等于相应于出现延长的燃弧时间的试验方式（基本短路试验方式T10、T30 或T60 中的一个试验方式的最短燃弧时间超过另一个试验方式的最短燃弧时间半个周波或更长，则认为属于这种情况）的开断电流和下列相应电流的平均值：
a) 一个试验方式：开断电流相应于相邻的更高开断电流；
b) 另一个试验方式：开断电流相应于相邻的更低开断电流。

如果延长的燃弧时间出现在试验方式T10 中，临界电流开断试验应该在20%额定短路开断电流时进行
一个方式，在5%额定短路开断电流下进行另一个试验方式。

2、临界电流试验方式
临界电流试验方式是由以上规定的电流且直流分量小于20%的额定操作顺序构成。

其瞬态和工频
恢复电压与基本短路试验方式中相邻的更高开断电流的试验方式的一致。

八、容性电流开合试验：
C2级试验方式
1、三相线路充电和电缆充电电流开合试验
每个试验方式包括下述的24 次操作或操作循环：
试验方式1（LC1 和CC1）
——4 个O，分布在一个极性上（步长：15°）；
——6 个O，在一个极性上的最短燃弧时间；
——4 个O，分布在另一个极性上(步长：15°)；
——6 个O，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计24 个O，均匀分布（步长：15°）。

试验方式2（LC2 和CC2）
——4 个CO，分布在一个极性上（步长：15°）；
——6 个CO，在一个极性上的最短燃弧时间；
——4 个CO，分布在另一个极性上(步长：15°)；
——6 个CO，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计24 个CO，均匀分布的（步长：15°）。

这些试验中，所有的最短燃弧时间均应出现在同一相上。

2、单相线路充电和电缆充电电流开合试验
每个试验方式包括下述要求的48 次操作或操作循环：
试验方式1（LC1 和CC1）
——12 个O，分布在一个极性上（步长：15°）；
——6 个O，在一个极性上的最短燃弧时间；
——12 个O，分布在另一个极性上(步长：15°)；
——6 个O，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计48 个O，均匀分布（步长：15°）。

试验方式2（LC2 和CC2）
——6 个O 和6 个CO，分布在一个极性上（步长：30°）；
——3 个O 和3 个CO，在一个极性上的最短燃弧时间；
——6 个O 和6 个CO，分布在另一个极性上(步长：30°)；
——3 个O 和3 个CO，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计24 个O 和24 个CO，均匀分布的（步长：30°）。

合闸操作可以是空载操作。

3、三相电容器组（单个或背对背）电流开合试验
试验方式1（BC1）应包括总计24 个O 试验。

试验方式2（BC2）包括总计80 个CO 试验如下：试验方式1（BC1）
——4 个O，分布在一个极性上（步长：15°）；
——6 个O，在一个极性上的最短燃弧时间；
——4 个O，分布在另一个极性上(步长：15°)；
——6 个O ，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计24 个O ，均匀分布（步长：15°）。

试验方式2（BC2）
——4 个CO ，分布在一个极性上（步长：15°）； ——32 个CO ，在一个极性上的最短燃弧时间； ——4 个CO ，分布在另一个极性上(步长：15°)； ——32 个CO ，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计80 个CO ，均匀分布（步长：15°）。

这些试验中，所有的最短燃弧时间应在同一相上完成。

合闸操作可以是空载操作。

4、单相电容器组（单个或背对背）电流开合试验
试验方式1（BC1）应包括总计48 个O 的试验。

试验方式2（BC2）应包括总计120 个CO 试验。

试验方式1（B C 1）
——12 个O ，分布在一个极性上（步长：15°）； ——6 个O ，在一个极性上的最短燃弧时间；
——12 个O ，分布在另一个极性上(步长：15°)； ——6 个O ，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计48 个O ，均匀分布（步长：15°）。

试验方式2（BC2）
——12 个CO ，分布在一个极性上（步长：15°）； ——42 个CO ，在一个极性上的最短燃弧时间；
——12 个CO ，分布在另一个极性上(步长：15°)； ——42 个CO ，在另一个极性上的最短燃弧时间；
——其余的试验应达到总计120 个CO ，均匀分布（步长：15°）。

合闸操作可以是空载操作。

九、小电感电流的开合试验： 1、开合并联电抗器的试验；
2、空载、起动、制动时电动机的开合试验
十、无线电干扰电平（r.i.v ）测试。

本试验仅适用于额定电压126kV 及以上的开关设备和控制设备,试验可以在断路器的一极上进行，断路器应分别处于分闸和合闸位置。

试验期间，断路器应装有可能影响无线电干扰性能的所有附件，例如均压电容器、电晕环、高压连接件等。

一、试验电压的施加部位应该如下：
1） 在合闸位置，端子与接地底架之间；
2） 在分闸位置，一个端子与和接地底架相连的其他端子之间，如果开关装置不是对称的，要把
连接倒换后再试。

二、试验环境要求如下：
1） 试品的正常接地部位应该接地；
2） 开关设备和控制设备应该是干燥的和清洁的，且其温度接近试验室的温度； 3） 记录试验室的大气条件，相对湿度不低于85%。

三、试验程序
1）应该在开关设备上施加31.1Ur 的电压,至诚少维持5min,Ur 是开关设备的额定电压。

随后应该把电压逐级下降至33.0Ur ，再逐级上升至诚初始压值，最后逐级下降至33.0Ur 。

在每级电压上，应该进行无线电干扰的测测量，并应该画出最后一个电压下降系列中记录的无线电干扰电平对外施电压的曲线，这样得出的曲线就是开关设备和控制设备的无线电干扰特性。

电压级差应大约为31.0Ur 。

十一、环境条件下的试验：
1、高、低温试验；
2、湿度试验；
3、淋雨试验；
4、覆冰条件下的试验；
5、密封试验；
6、地震考核。

评价电力的标准就是“安全性、经济性、灵活性和可靠性”，讨论变压器中性点接地方式，也是用这四性去判别的；
在电力系统中，最容易出现的是单相接地事故，对于中性点不接地系统，当发生单相接地后，接地相的相电压降为零，未接地相的相电压升为线电压，即增加了根号3倍；
1、在低压380/220V系统中，有许多单相用电设备，如果中性点不接地运行，则发生单相接地后，有可能未接地相电压升高，会因过电压烧毁家用电器，从安全性考虑，我们必须采用中性点直接接地系统，将中性点的电位牢牢固定在“0”；
2、对中压系统，如6KV-66KV系统，大多是三相用电设备，且设备多在室外，出事的几率比较多，设备绝缘强度也比较高，即便出现了单相接地，未接地相电压升高也能承受，三相平衡对称的关系没有改变，也就是说三相系统还能正常运转，这时从可靠性考虑，还是在中压系统采用中性点不接地系统比较好；
3、对于高压系统，如110KV以上的供电系统，电压高，设备绝缘考虑成本不会作得很大，如果中性点不接地，当单相接地时，未接地的二相就要能够承受根号3倍的过电压，瓷绝缘子体积就要增大近一倍，原来1米长的绝缘子就要增加到1.732米以上，不但制造起来不容易，安装也是问题，会使设备投资大大增加，另外110KV以上系统由于电压高，杆塔的高度也高，不容易出现单相接地的情况，因而就是出现了接地就跳闸也不会影响多少供。