高压电器第九章高压断路器的试验课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2010-2011,年第一学期,电气工程专业,电气信息学院 李 靖,2010.11.6,高 压 电 器,第九章 高压断路器的试验,2010-2011年第一学期 电气工程专业电气信息学院,第一节 概 述,一、进行高压断路器试验的意义：,由于迄今为止还,无法完全依靠设计,来,确定高压断路器的性能,，因此，任何一种断路器产品的制造，其,性能都要经过试验来校正,，而且在,运行,过程中还需要,不断地检查,其各种工作特性，以,保证,高压断路器的,工作可靠性,。,二、高压断路器的试验项目：,（,l,）,机械性能试验：,有,机械操作试验，运动特性试验，密封试验，防雨试验，破冰试验，耐寒试验，耐地震试验，机械寿命试验,等。,（,2,）,截流性能试验：,有,长期发热试验,，,回路电阻测量,，,短时耐受电流试验，峰值耐受电流试验,等。,（,3,）,开断与关合性能试验：,有,短路开断与关合能力试验，失步开断与关合试验，小电流开断与关合试验，空载长线开断与关合试验，电容器组开合试验，近区故障开断试验,等。,第一节 概 述,（,4,）,绝缘性能试验：,有,工频耐压试验，冲击耐压试验，绝缘电阻测量，泄漏电流试验，介质损失角正切值测量,等。,（,5,）,特殊环境适应试验：,包括,湿热气候条件试验，高原气候条件试验，污秽试验,等。,三、高压断路器试验分类：,分,三大类。,1,研究性试验：,是,设计制造前,产品必要进行的试验，它用以,确定设汁的依据和结构参数,；,2,产品试验：,包括,型式试验、参考性试验、试运行试验,和,出厂试验,四种,，是产品在,设计、制造和生产,过程中进行的,试验,，,也是高压断路器试验的主要部分。详述如下：,（,l,）,型式试验,：,目的,是对,某一断路器的性能、质量等,各方面进行研究和考核，并据此对设计,进行,修改,和,重新加工,，然后,再作考核,。,该,试验的项目,最多，占所有试验项目的大部分。不同产品应做的试验项目由,产品标准,确定。,型式试验,是从,一种产品,中,抽样,进行的，,若,一种产品,的,重要零部件,经过,修改、代用,以及,重要的,工艺更改时,，都要重新按有关型式试验进行考核。,一种产品生产经,若干年后,也要重新进行型式试验。,（4）绝缘性能试验：有工频耐压试验，冲击耐压试验，绝缘电阻测,（,2,）,参考性试验,：指,型式试验以外,的,性能验证试验,。,由于使用环境和场合的不同,，,有些断路器,还要进行诸如,耐寒、耐地震、特殊环境适应性,等）的试验。,（,3,）,试运行试验,：指产品所需完成的,工业实际运行,试验考核。,注意：,对一种,新产品,，,原则上,都必须,满足上述三种试验所规定的试验项目,，才能通过鉴定，定型后方可投入批量生产。,（,4,）,出厂试验,：,目的是为了,保证每一台产品的可靠性,，对每一台产品都得进行。,出厂试验项目,只是型式试验项目中的一部分,。具体项目由产品标准规定。,3,预防性试验：,是指,断路器,在,运行过程,中所需,进行的试验,。有关内容参见,高电压绝缘,。,（2）参考性试验：指型式试验以外的性能验证试验。,第二节 断路器开断能力试验,一、试验目的与条件：,1,目的：,研究和验证断路器的开断能力。,2.,主要试验条件,：,电源电压、恢复电压的瞬态特性、开断电流中的直流分量、,开断的电流、功率因数、标准操作顺序。,（,1,）,电源电压：,试验电源,采用,工频,（,50Hz,）,或尽可能接近工频的正弦波交流电源,。外施电压应保证满足,工频恢复电压,的规定要求，即,三相开断试验,的,工频恢复电压,应,不低于,其,最高工作线电压的,90,；,当,三相断路器,作,单相开断试验,时，,还应,考虑,首开相系数（,1.5,或,1.3,）,。如,首开相系数取,1.5,时，,单相试验工频恢复电压,U,hf,应不低于下式确定的,U,1,值：,第二节 断路器开断能力试验,（,2,）,恢复电压的瞬态特性：,有关数据可查,GB1984,80,。,（,3,）,开断电流中的直流分量：用百分比表示,。,对于一般,对称开断,的情况，,直流分量不应大于开断电流中交流分量峰值的,20,，见式（,3-2,）和图,13-1,所示，即,:,（2）恢复电压的瞬态特性：有关数据可查GB198480。,（,4,）,开断电流：,交流用,周期分量有效值,表示，直流用,百分比,表示,。,断路器规定：至少应在,10,、,30,、,60,和,100,四种额定开断电流下进行试验。,（,5,）,功率因数：,试验回路的,短路功率因数不应超过,0.15,。,短路功率因数可从,回路常数计算、直流分量确定,和,通过控制发电机确定,等三种方法中，选取最适用的一种来确定。,（,6,）,标准操作顺序：,手动,操作：,分,180s,合分,；,一般自动,操作：,分,180s,合分,180s,合分,；,具有自动重合闸的,操作：,分,合分,180s,合分,其中,为,自动重合闸的无电流间隔时间,，通常取,0.3s,或,0.5s,。,（4）开断电流：交流用周期分量有效值表示，直流用百分比表示,二、开断能力试验方法：,1,、,试验原则,：,等价性,。,理论上讲，只要能满足前面提到的试验条件和要求，就可基本保证与实际运行条件相符。但是，由于试验需要容量非常大的设备，实际上根本没有相应的设备能真正满足超高压大容量断路器的试验要求。因此需采用满足“,等价性,”的间接的、模拟的试验装置和方法来进行试验。,2,“,等价性,”,的主要条件：,根据分析，试验中符合“等价性”的主要条件是：,（,l,）,开断电流波形,应与,实际短路电流的波形,基本一致，以保证燃弧过程和电弧能量与实际基本相同；,（,2,）,电流零点附近的电流、电压波形应与实际情况一致,，以保证零点附近的物理过程与实际相同；,（,3,）,恢复电压的大小、频率和波形应与实际情况基本一致,，以保证电压恢复过程和过零后复燃过程与实际相同。,为此，,当,一种新试验方法,提出时,，需要进行,等价性,论证，并要得到,开断情况,与实际,相一致,的验证。,二、开断能力试验方法：,3,试验方法,：有整体试验、部分试验、分步试验和合成试验。,（,1,）,整体试验：,按照断路器规定的,电压和开断电流,来进行,整体试验,。由于试验需要提供断路器的全部开断容量，因此它,只适用于容量较小,的断路器。,该试验只要参数和波形选择得当，这会出现最接近于实际的开断情况。,（,2,）,部分试验：,由,断路器,部分断口,或,单元,的,开断能力试验,推断出整个断路器的,分,断能力,。,这种方法对积木式结构、串联单元的高压断路器是适用的。,在积木式结构中，串联各单元的结构、工作条件、工作状态是基本相同的，只需取一个单元进行试验，因此实际试验电压就可以降低。,例如有,n,个单元串联的断路器，当以一个单元做试验时，其试验电压只是整个断路器做试验时电压的,n,分之一。当然还需考虑各单元的电压分布不均匀情况，要取其中电压最高的单元电压作为试验电压。,3试验方法：有整体试验、部分试验、分步试验和合成试验。,（,3,）,分步试验：,对,断路器分别,以,全电压、小电流,和,低电压、大电流,进行试验，从而推断出断路器在,全电压、大电流,下的开断能力，这是一种,受试验设备限制,不得已而,采用的,间接试验方法,，以两次不同情况下的试验结果推断出的开断能力。目前分步试验已不能作为性能的验证试验，但可作为研究性试验，用以确定试品的最大开断电流。,此方法的,等价性,和,可靠性均较差,。,（,4,）,合成试验：,是以,高电压、小电流,和,低电压、大电流,两个电源,，,先后,加在,断路器上以满足开断过程中,燃弧时的大电流,和,灭弧后的高电压,要求的试验。,这种方法显著地降低了试验设备的容量，等价性也得到公认。目前已广泛采用，特别在发展超高压大容量断路器时，更显示出它的优越性。,（3）分步试验：,第三节 开断能力试验装置,开断能力试验装置需要在短时间提供巨大的能量，,这些,能量一般由,电网,、,短路发电机,和,高压电容器储能,来,提供,。,一,.,断路器开断过程,的描述及其特点：,图,13-6,是断路器,电流开断过程,中几个阶段的,电流、电压原理波形图,。它可划分为,四个阶段：,a,从触头分离瞬间起到主电流消失瞬间止的这一段时间为,燃弧阶段,。,第三节 开断能力试验装置,b,在,每个燃弧半波,，,电弧电压,在,电流过零前,通常表现出,显著变化,，这取决于弧隙特性，因此电流变化率也将偏离相应的预期电流的变化率。这阶段为,电流零前弧压显著变化阶段,。,随后，断口两端的电压与电流一起降至零，并改变极性，断口两端出现,瞬态恢复电压,。,c,在,电流零点后,，由于存在,瞬态恢复电压,和,弧隙剩余电阻,，,断口,会流过,弧后电流,，这就是,弧后电流阶段,。,流过断口的任何电流消失以后，断口就象一段绝缘距离似地承受电压。,这就是介质强度,。,d,实际上由于不能精确确定这些阶段的界线，常常是将,弧压显著变化阶段,和,弧后电流阶段,统称,为,电流零点阶段,，即,电流零区,。,b 在每个燃弧半波，电弧电压在电流过零前通常表现出显著变,二,、网络试验,1.,网络试验,是,直接利用电网,进行,开断能力试验,，即把,被试断路器,接到所需的,电网,上，,人为造成电网短路,来进行断路器,开断,能力的试验。,2.,优点：不需专门电源，,且,可做三相试验,。其试验条件比较符合实际运行情况。,3.,缺点：,（,1,）,试验容量受到现有电网短路容量的限制；,（,2,）,试验时的参数由电网和试验地点所确定，调整很困难；,（,3),造成电网的短路才能进行试验，对电网有损害；,（,4,）,试验时间和次数受到限制；准备试验太费时间。,所以，网络试验有很大的局限性。,4,、为,克服上述缺点,，可,建立,专供试验的网络试验站,。,（,1,）其原理接线如,图,13-2,所示。,图中,变压器,B,用来,改变试验电压,，在需要时接入；,电抗器,DK,和,电阻,R,用以,调节试验时的短路电流及功率因数,；,C,0,用以,调节瞬态恢复电压的特性,。,二、网络试验,（,2,）若,只,进行,“,单分试验,”,，可先使,被试断路器,DL,bs,和,后备断路器,DL,hb,闭合,，再,接通合闸开关,DL,h,，使线路中产生需要的,短路电流,，然后,开断,DL,bs,进行试验。如果,DL,bs,不能开断，则由后备断路器,DL,hb,将短路电流开断而起保护作用。,（,3,）若进行,“,合分,”,试验,，则先将,DL,hb,和,DL,h,闭合,，然后,接通,DL,bs,，产生,短路电流,，并立即使,DL,bs,自动分闸,开断电路。同样，此时若,DL,bs,试验,失败,，也可由,DL,hb,开断行路。,我国,已在,北京、沈阳和上海,等地建立了,网络试验站,。但是用网络试验站做直接试验时，短路容量仍会受到限制，只有在网络合成试验时，试验容量才能提高。,（2）若只进行“单分试验”，可先使被试断路器DLbs和后备,三、短路发电机回路试验：,1.,这是一种采用,巨型三相短路发电机,作为试验电源的,短路开断试验,。,所谓,短路发电机,实际上是,特殊结构的同步发电机,，只供,重复地短时提供巨大的短路电流,之用。它的电抗特别小，因此能提供的短路电流大，绕组的机械强度特别强，因此能经受短路电流电动力冲击的反复作用。它由一台普通交流感应电动机带动，电动机功率通常只要求能拖动发电机正常空载运转即可。,短路发电机回路试验的原理接线图如,图,13-3,所示,。,同样，试验回路中也可加装变压器,B,来改变试验电压。试验电流和功率因数,Q,通过调整,L,和,R,完成。,三、短路发电机回路试验：,2.,短路发电机试验,的,两种运行操作方式,：,（,1,）,突然短路,：,启动,电动机和励磁机组，当,电动机,短路发电机组,达到,额定转速,后，逐渐将,励磁电流通入短路发电机,，使其,电压达到要求值,。然后，将,电动