电力系统中的高低压开关柜检验技术

陈华兴

摘要：近年来电力事业的发展迅速，其中高低压开关柜是电力系统的一个重要组成部分，在电力系统运行当中发挥了十分重要的作用，为了保证高低压开关柜运行的可靠性和安全性，需要对高低压开关柜进行电气性能检验，以保证此部分的正常运转，鉴于此，笔者主要分析了电力系统中高低压开关柜的检验相关技术。

关键词：电力系统，高低压开关柜，检验技术

引言

根据国家相关标准，我国的高低压开关柜电气性能的检验项目，包括了例行检验和全面型检验，在检验过程当中需要对高低压开关柜的设计原件、材料使用状况以及结构布置等是否符合要求进行考察，保证产品的可靠性以及正常的运行，而全面型的检查则是对开关柜的性能和额定值是否达到设计标准和国家标准来进行检查。高低压开关柜的电气性能将会直接影响开关柜的运行，所以必须对电气性能进行有效的改善，才能够保证高低压开关柜的正常运转。

1高低压开关柜的结构

在生产制造高低压开关柜时，根据开关柜整体结构形式可将其划分成为抽出式和固定式两种类型。固定式开关柜主要应用在各种电器中，需要将高低压开关柜直接固定在对应的位置上进行工作。内部所有的元器件都是固定不动的，无法进行移动，如果某些元器件出现故障问题，则可以对其进行更换，柜体上用于安装元器件的部位也可以拆除更换。固定式高压低压开关柜外观形式比较丰富，常见的包括立体式、台式、箱式等。另外一种形式为抽出式高低压开关柜，这种结构的开关柜与固定式开关柜的区别在于柜体内部的元器件可以根据实际需要进行移动。这种结构高低压开关柜通常具备更好的环境适应性，主要用在生产器械中，能更好地满足实际生产需要。需要注意的是，在移动抽出案板元器件时应该做到轻便，完成移动抽出工作后还要保证其工作可靠性。因为抽出式高低压开关柜需要对各类元器件进行转换移动，因此对生产制作要求相对较高。只有具备较好的精确度才能保证内部元器件的调整自如。

2高低压开关柜的电气检验项目

2.1绝缘性检查

绝缘性能的检查是检验高低压开关柜性能的重要指标，在绝缘性检查的过程当中，国家标准对资源性做了明确的规定，并且要求高低压开关柜的绝缘时间持续性鸟巢在进行产品考核的过程当中，不仅要考核产品的运行状况，更需要对产品的绝缘性以及端口间的绝缘性能进行有效的考察。在具体的应用过程当中，既然产品能够承受的充电发热时长或者操作电压过高时，出现的任何问题都在考核的范围之内。当绝缘体表面受到尘埃和水汽侵蚀时，绝缘体性能下降，所以必须要保障绝缘体的运行拥有洁净的运行环境。国家明确规定，在进行绝缘体的那样实验过程當中，需要充分考察实验的条件和设备，因为这些因素会对实验结果造成很大的影响，在规定的安装类别条件下，冲击耐压试验，对产品承受力也会造成很大的影响，操作过程中，由于过电压等一系列的问题似的操作类型，复杂性不断增强，过电压一般包括谐振过电压、铁磁谐振过电压和有线性过电压等。此外，还需要充分考虑地方的供电特点，对不同额定电压的产品的绝缘性水平进行不同的考量，针对额定电压为7.2KV的产品，不仅能够提高短时工频耐受的电压值，将通用值由23KV变为30KV，而且能够不再受系统当中中接地点的影响。

2.2短路性能试验

此种试验是对开关柜设备的额定短路接通开关能力和额定短时耐受电流能力进行检验的试验项目，也就是检验在电力系统出现短路或过载较大等异常现象时，能够保证高低压开关柜接通且在规定时间内承载和断开故障电流的能力。由于在上述操作中主要是利用开关柜中的断路器等内部执行元件来完成，但是在实际的试验中也只能对高低压开关柜整体性能的额定短时耐受电流能力指标的影响因素进行分析，也就是检验开关柜运行中在短路电流处于规定范围内时出现的焦耳热和相应的热应力、电动应力等数值。而代表开关柜设备的额定短时耐受电流能力的指标主要是峰值耐受电流和短时耐受电流，并且按照国家标准规定，对于低压开关柜来说，需要保证在短路电路超过50kA时，保证上述两个指标的数值比例为2.2，试验电流持续时间为1s。如果是高压开关柜，则要求上述数值比例更高，且持续时间为4s。在上述试验过程中需要对电力系统出现短路故障时的状态进行模拟，而且条件要更加苛刻，这也足以证明此项指标对于开关柜设备安全运行的重要作用。这主要由于在出现短路故障时会在瞬间产生高达几十kA的短路电流且持续时间比较长，这也会产生非常大的焦耳热而加速绝缘材料的老化并降低绝缘性能。而且所用的铜材在温度超过90℃的环境中就会表现出机械性能大幅下降的现象，同时此类发热问题还会增加导体连接接触面变形问题而引起的接触电阻，而上述非常大的短路电路也会产生非常大的电动力，在此电动力的影响下会导致其内部绝缘件的断裂和柜体、母排的变形问题，甚至会改变电气见习和爬电距离，降低绝缘水平。如果是采用抽屉柜，在上述电动力的影响下还会造成接插头变形以及弹跳问题，这会对抽屉式元器件造成拉弧烧损。如果是配电开关柜，也由于其存在实现上下级选择性短路保护的功能要求而需要开展此试验。这主要是通过此试验项目对开关设备的动、热稳定性进行检测，对此类设备在短路延时过程中的I2t所产生焦耳热的承受能力进行检测，还可以对上述焦耳热所产生热应力和峰值电流产生的电动力的承受能力进行检测，也就是要保证在短时耐受电流能力的检验之后还能保证产品可以正常使用。

2.3温升检验

电气性能检验中，温升检验是其重要组成部分，通过温升试验，可考核高低压开关柜在长久承载电流工作状态下，各个部位的温度是否满足安全运行需求。主要考虑高低压开关柜载流部件损耗及铁磁损耗发热是否影响高低压开关柜工作稳定性，是否破坏设备自身绝缘性能。高低压开关柜长期承受电流温升产生热量，属于一个长久、缓慢的过程，若开关柜温升超出允许值，则高低压开关柜自身绝缘性大幅度下降，降低到正常耐受值以下之后，产品将存在严重的安全危险。温升影响因素集中在结构及主电路界面、载流部件连接等位置，要确保高低压开关柜结构及电路载流截面积定性，且内部元器件温升符合要求，进行型式试验。温升涉及众多标准连线铜排及电缆，因此，在例行检验中主要检验载流部位连接是否合理，采用测量产品整机回路电阻方式测试接触是否稳定，避免有缺陷铜排使用。以某电站10kV开关柜为例进行分析，其温升和负荷有关。该开关柜为JYN1-10型，测试箱体外表温度，发现，负荷增加，开关柜温度不断增加，负荷在1900A时，温度变化最明显，最大达到47℃，不符合电力相关规范文件。而若负载较低，在1200A以下，则发现温度上升并不明显。分析温升原因，型式试验数据在试验室完成，持续时间较短，试验效果指导意义不强。且一些安装工艺、导体材料等也将影响开关柜质量，母线在加工、连接、安装等过程中对接触处表面处理不到位，将导致接触面积减少，接触电阻增加，进而导致发热。

结束语

鉴于电力系统中应用数量和种类不断增多的高低压开关柜及其对电力系统正常运行的重要作用，需要在使用此类设备之前做好检验工作。尤其是针对其在运行中容易出现的拒动、误动、关合与开关、绝缘故障等，需要做好绝缘性能检验、短路性能检验以及温升检验等型式检验，还要通过例行检验来确保此类开关柜设备的性能与运行安全。

参考文献

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