电力系统中高低压开关柜的检验技术

赵宇

摘 要 高低压开关柜在电力系统中发挥了非常重要的作用，为了确保高低压开关柜的可靠性和安全性，对高低压开关柜进行电气性能检验是必不可少的。基于此，本文探讨了高低压开关柜电气检验项目。

【关键词】高低压开关柜 电气性能 检验项目

1 前言

国家标准GB/T11022、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型式检验，其中，例行检验主要是检验开光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；型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，但部分型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，本文将探讨高低压开关柜的绝缘性能、短路性能以及温升等检验项目。

2 高低压开关柜电气检验项目

2.1 绝缘性能检验

绝缘性能是高低压开关柜电气性能的重要指标，是例行检验与型式检验不可或缺的检验项目。国家标准中的工频耐压实验是例行检验和型式检验都必须做的项目，通过对电压值与施加电压时间进行实验，不仅可以考核及验证产品相间与相对地间和断口间的绝缘性能，而且还能够等效考核及验证在具体应用过程中，产品承受长期通电发热或操作过电压时，以及绝缘件表面受尘埃与水气侵蚀时导致的绝缘下降情况下能够具有的绝缘性能水平。

国家标准规定冲击耐压试验只是型式检验项目，主要由于该试验受到试验条件及设备等因素的制约。在规定的安装类别条件下，冲击耐压试验对产品应能承受的由于操作过电压或雷击而出现的脉冲型高电压进行考核验证。由于除了操作过电压，在电力系统中，谐振过电压的影响越来越严重，类型复杂性增强，一般包括参数谐振过电压、铁磁谐振过电压以及有线性过电压等，此外还需将中性点接地方式考虑在内，且过电幅值日益升高，因此，对比GB/T11022-1999而言，在2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》的规定中，针对额定电压为7.2kV的产品绝缘水平，不仅提高了短时工频耐受电压值，将通用值由23kV变为30kV，将隔离断口28kV提高至34kV，而且不再将系统中性点接地的方式、快波前与缓波前过电压作用的程度以及过电压限制装置的型式等因素考虑在内，将额定雷电冲击的耐受电压值较低值删除，即将通用值40kV、隔离断口46kV删除，分别使用60kV、70kV。

2.2 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柜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，短路性能检验是型式检验项目。

2.3 溫升检验

温升检验也是必不可少的检验项目，该试验主要是考核并验证在长期承受额定电流工作情况下，产品规定部位的温升情况，是否满足标准规定的温升极限，同时检验产品铁磁与载流部件损耗产生的发热是否损坏载流部件或相邻部件、是否会使产品绝缘水平降低、是否会对产品性能产生影响。

高低压开关柜长时间进行额定电流工作会出现温升，在温升过程中会产生一定的热量，虽然这是一个相对较缓慢的影响过程，然而若开关柜的温升超出了允许值，则会加快绝缘件的老化速度，导致产品的绝缘水平快速下降，提前降至正常耐受值之下，存在重大隐患。开关柜的结构、载流部件连接以及主电路界面等是温升的主要影响因素，基于开关柜结构、主电路载流界面定型，以及内部元部件的温升达到标准规定，只需要通过型式试验对开关柜整机的温升进行检验，判断其是否达到标准规定。此外，温升试验有多个条件限制，如试验设备、多种标准连接电缆或铜排等，因此，温升试验只能列入型式检验项目，不能列入例行检验项目。

3 总结

电气性能检验是考核并检验开关柜的设计与制造是否达到国家标准规定要求的重要步骤，也是高低压开关柜得以安全运行的重要保障。本文主要对绝缘性能检验、短路性能检验以及温升检验三类电气性能检验项目进行了探析。

参考文献

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[3]邹积玉.对于高低压开关柜安装的要点分析[J].科技致富向导，2015（09）：175.

作者单位

昆明电器科学研究所 云南省昆明市 650000