电力系统中的高低压开关柜检验技术探析

发表时间:2021/4/27   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:刘士杰 李艳华
[导读] 摘要:电力系统中高低压开关柜是比较重要的一个组成部分,这种电力系统高低压开关柜的正常运行才能够切实保障整个电力系统的运行较为顺畅,随着当前电力系统中高低压开关柜数量和类型的不断增加,其质量也存在着参差不齐的问题,容易造成后续运行状态恶化,进而引发电力故障,这也就需要重点针对相关检验技术进行有效落实处理。
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        摘要:电力系统中高低压开关柜是比较重要的一个组成部分,这种电力系统高低压开关柜的正常运行才能够切实保障整个电力系统的运行较为顺畅,随着当前电力系统中高低压开关柜数量和类型的不断增加,其质量也存在着参差不齐的问题,容易造成后续运行状态恶化,进而引发电力故障,这也就需要重点针对相关检验技术进行有效落实处理。本文就重点针对电力系统中高低压开关柜的检验技术手段进行了简要分析。
        关键词:电力系统;高低压开关柜;检验技术
        引言
        高低压开关柜作为电力系统中的重要组成部分,需要保证自身正常运行才能确保整个电力系统的顺畅运行。在目前电力系统规模不断扩大来满足人们日益增长的电能需求的形势下,电力系统中的高低压开关数量和种类也在不断增加,这也增加了此类装置的故障问题。而对其故障原因进行分析可知,其中其自身质量原因比较关键。为此,在使用高低压开关柜之前需要结合其常见故障做好检验处理工作,也就是合理应用相应的检验技术,提前发现此类设备的质量问题并进行故障排除或更换,保障整个电力系统的稳定与可靠运行。
        一、电力系统中高低压开关柜的检验的重要性
        国家标准GB/3906、GB7251.1等明确规定了高低压开关柜电气性能的检验项目,包括例行检验项目和全面形式检验,其中,例行检验主要是检验开关柜在制造过程中材料、元器件、结构以及工艺等是否符合设计要求,不会对产品的可靠性与性能产生影响;形式检验主要是检验开关柜的性能与额定值是否达到国家标准,是否符合设计要求,但部分形式检验会对产品的可靠性与性能产生影响。高低压开关柜的电气性能直接影响着其正常运行,因此,国家标准不断对电气性能要求进行完善。
        二、常见故障
        目前电力系统中所应用的高低压开关柜的数量和种类在不断增多,同时也增加了其运行中的故障概率和数量,总结起来主要有以下几种常见故障:
        2.1拒动和误动故障
        此种故障会对高低压开关柜作用的发挥造成影响并且会引发对电力系统的危害,表现出现机械故障而导致其传动系统运行不畅的问题,或者是由于出现比较多的控制指令错误问题而造成其电气控制回路运行不畅的问题。
        2.2关合与开关故障
        在高低压开关柜的运行中,其如果出现关合或者是开断故障问题的话,带来的威胁和影响同样也是比较突出的,甚至会导致整个电力系统出现损坏缺陷。这类高低压开关柜问题的出现主要就是相应断路器本身存在问题造成的。
        2.3绝缘故障
        因为高低压开关柜在具体运行过程中的如果其绝缘性能降低的话,带来的威胁和影响同样也是比较突出的,这种绝缘故障问题在当前同样也是比较常见的,其不仅仅和相应高低压开关柜自身质量效果存在着较为密切的联系,还和外界相关因素有关,比如雷击影响等,都可能会造成其出现绝缘故障缺陷,最终也就很容易带来明显的运行不畅故障,甚至会危及高低压开关柜运行安全性效果。
        三、高低压开关柜的电气检验项目
        3.1绝缘性能检验
        对于高低压开关柜来说,绝缘性能使其比较关键的性能指标,因此这也是开展例行检验以及全面型式检验的重点检验项目,在上述检验项目内容中的工频耐压实验就是采取对电压值和施加电压时间进行实验的方式来对开关柜的相间和相对递减、断口间的绝缘性能进行考核与验证的实验,同时也可以对此类产品在具体应用过程中的绝缘性能进行等效考核与验证,主要是验证其在实际使用中长时间通电发热以及操作过程中的绝缘性能水平,还有在长时间使用中其表面受到尘埃和水汽侵蚀时对绝缘性能造成影响的抵抗能力。
        在相应的国家标准中只是在检验项目中对冲击耐压实验进行了明确规定,这主要由于此实验开展中会受到实验条件和设备等因素的影响,在按照规定要求进行设备安装之后,通过冲击耐压试验的开展,主要是考核验证此类设备对实际操作过程中出现过电压或者是受到雷击等外界因素干扰时出现的脉冲型高电压的承受能力。此外,由于电力系统运行中除了受到上述因素的影响还会受到越来越严重的谐振过电压影响,而且此类影响因素越来越复杂,主要有参数谐振过电压、铁磁谐振过电压以及有线性过电压等,不仅类型比较复杂,而且过电幅值也在不断提升,并且还受到中性点接地方式的影响。

这就需要结合国家相应标准中针对额定电压为7.2kV产品绝缘水平的设备标准和技术要求,在试验开展中将短时工频耐受电压值从23kV提升到30kV,并且提升隔离断口到34kV,而且在上述试验过程中也不需要在考虑中性点接地方式、快波前与缓波前过电压作用程度、过电压限制装置等方式,同时还可以删除额定雷电冲击的耐受电压值中的较低值,并且使用60kV和70kV来分别代替原有的通用值40kV和隔离断口46kV。
        3.2短路性能检验
        短路性能检验主要是检验若电力系统中发生较大过载或短路等非正常状况,高低压开关柜可以接通,在规定时间中承受与断开故障电流的能力,涉及额定短时耐受电流能力与额定短路接通断开能力两项试验。由于接通和断开操作是由内部元件,如断路器等,执行且完成的,因此,本文将着重探析额定短时耐受电流能力。额定短时耐受电流能力指开关柜能够耐受的不超过额定值的短路电流所产生的焦耳热与由此出现的电动应力及热应力。由于出现短路状况时,电流将高达几十千安倍,并且还将持续一段时间,这将会产生很大的焦耳热,进而会致使绝缘材料加速老化,从而极大程度地降低绝缘水平,因为在高达90摄氏度的温度下,铜材的机械性能会开始降低,故过度发热还将导致导体连接处的接触面发生变形,从而增大接触电阻。此外,短路电流还将产生电动力,电动力将损坏开关柜内部的绝缘件,致使其断裂,同时还会使母排和柜体变形,后果非常严重,将改变爬电距离与电气间隙,大大降低绝缘水平。额定短时耐受电流能力能够使高低压开关的安全性得到有效保证,试验条件为模拟供电系统短路状态,并且比实际短路状态更加苛刻。额定短时耐受电流能力包括短时耐受电流与峰值耐受电流两个指标,短时耐受电流又称为热稳定电流,而峰值耐受电流又称为动稳定电流,国家标准规定若短路电流不小于50kA,低压开关柜的试验电流持续时间是1秒,峰值耐受电流和短时耐受电流的比应为2.2;而高压开关柜试验电流持续时间是4秒,两个电流的比值则更高。额定短时耐受电流性能指标备受电力用户的重视,是短路性能检验极其重要的检验项目,直接影响着高低压供电系统的安全性。短路性能检验目的是检验在发生短路的极端情况下,高低压开关柜可靠、安全运行的能力,短路性能试验会使产品的可靠性与性能受到损害,且对试验条件与实验设备要求非常高,通常普通的生产企业、检验机构的条件无法达到试验要求,因此,短路性能检验是检验项目。
        3.3温升检验
        温升试验也是必不可少的试验项目在额定电流工况下长时间的产品特定部位的温升状态,是否达到标准规定的温升极限,同时测试铁磁和负载流动部件损失所产生的热量是否损害载流部件或相邻部件产品的绝缘水平会降低,是否会影响产品性能。高、低压开关柜长时间额定电流工作温升产生一定的热量,尽管这是一个相对缓慢的影响但是,如果开关柜的温升超过允许值,则会加速开关柜的保温老化速度快导致产品的绝缘水平提前迅速下降到正常水平在容忍之下,存在着重大风险。开关柜结构与载流部件连接基于开关柜节点的主电路接口是影响温升的主要因素设置了结构和主电路的载流界面,内部元件温升达到标准规定开关柜整机温升只能通过型式试验检测。确定它是否符合标准。此外,温升试验有几个条件限制系统,如检测设备,各种标准连接电缆或铜棒,所以,温升测试只能包含在类型测试项中,而不是常规测试项中。
        四、加强高低压开关柜安装工艺
        4.1加强相关技术人员的培训
        对安装高低压开关柜进行操作的技术人员的综合素质会直接的影响安装的质量以及高低压开关柜运行的质量。因此,需要制度提高相关技术人员综合素质的措施,主要方案就是进行相应的培训,培训的内容包括先进原理、技术、操作以及注意事项等,鼓励相关技术人员进行学习以及自我提高,在培训过程中以实际操作引导以及训练为主,从而使得相关技术人员的安装技术在实质上得到提高,在实际安装过程中进一步加强对于安装的重视程度以及安装的精准程度。
        4.2加强相关技术人员对于安装安全性的重视
        电力部门需要实际的认识到高低压开关柜在电力运行过程中的重要性,从而加强在该方面的管理,制定相应的管理制度以及培养相应的管理人员,制定相应的操作规范以及技术要求,制定相应的奖罚制度等,在强制的控制过程中使得技术人员养成良好的操作习惯以及增加对工作热情,并逐步形成安全的意识,从而使得高低压开关柜的安装质量进一步提高。
        五、结束语
        综上所述,电气性能的检验是检查开关柜设计与制造是否符合标准的一个重要步骤,也是保证安全柜得以正常运行的一个保障,所以通过对绝缘性能实验,短路性能试验以及温升试验,这三类是园项目进行探索和分析确定开关柜能够满足使用的标准以及需要保证开关柜运行有良好的环境,通过相关人员的努力与监督,更好的支持我国电力系统的运转。
        参考文献:
        [1]对于高低压开关柜安装的要点分析[J].邹积玉.科技致富向导.2015(09)
        [2]高低压开关柜电气检验项目分析[J].马宏.电工电气.2015(12)
        [3]电力系统中高低压开关柜的检验技术[J].赵宇.电子技术与软件工程.2017(04)
        [4]高低压开关柜安装时应注意的问题[J].段均祥.电子制作.2018(10)
 
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