1、高压开关设备容量试验概述概述 电力系统是由从发电、变电、输电、配电到负载控制通过保护电力系统是由从发电、变电、输电、配电到负载控制通过保护设备按一定方式连成的复杂系统。高压开关设备作为电气主系统设备按一定方式连成的复杂系统。高压开关设备作为电气主系统的一部分，是关键的控制和保护设备之一，主要指电压在的一部分，是关键的控制和保护设备之一，主要指电压在3kV3kV及以及以上的电力系统中运行的户内和户外交直流开关设备。主要用于电上的电力系统中运行的户内和户外交直流开关设备。主要用于电力系统（包括发电厂、变电站、输配电线路和工矿企业等用户）力系统（包括发电厂、变电站、输配电线路和工矿企业等用户）的控制
2、和保护，即可根据电网运行需要将一部分电力设备及线路的控制和保护，即可根据电网运行需要将一部分电力设备及线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及保证从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及保证设备、运行维修人员的安全。高压开关设备主要包括高压断路器、设备、运行维修人员的安全。高压开关设备主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、和高压开关柜等几大高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、和高压开关柜等几大类。类。高压开关制造业是输变电设备制造业的
3、重要组成部分，在整个高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。电力工业中占有非常重要的地位。1 1、高压开关设备的分类、高压开关设备的分类高压开关设备按其功能和作用的不同，可以分为：高压开关设备按其功能和作用的不同，可以分为：（1 1）元件及其组合：包括断路器、隔离开关、接地开关、）元件及其组合：包括断路器、隔离开关、接地开关、负荷开关、熔断器等，由元件组合而成的负荷开关负荷开关、熔断器等，由元件组合而成的负荷开关-熔熔断器组合电器等。断器组合电器等。（2 2）成套设备：将上述元件及其组合与其它电器产品（如）成套设备：将上述元件及其组合与其它电器产品（
4、如断路器、互感器、母线、电缆终端和二次元件等）进行断路器、互感器、母线、电缆终端和二次元件等）进行合理配置，有机地组合在金属封闭外壳内，具有相对完合理配置，有机地组合在金属封闭外壳内，具有相对完整使用功能的产品。如金属封闭开关设备（开关柜）、整使用功能的产品。如金属封闭开关设备（开关柜）、气体绝缘金属封闭开关设备（气体绝缘金属封闭开关设备（GISGIS）和高压）和高压/低压预装式低压预装式变电站等。变电站等。高压断路器的分类高压断路器的分类 按灭弧介质可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、按灭弧介质可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。
5、目前用的六氟化硫断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。目前用的较多的是真空断路器和六氟化硫断路器。较多的是真空断路器和六氟化硫断路器。根据控制、保护对象不同，高压断路器又可以有以下分类：根据控制、保护对象不同，高压断路器又可以有以下分类：（1 1）发电机断路器）发电机断路器控制、保护发电机用的断路器。额定控制、保护发电机用的断路器。额定电压电压40.5kV40.5kV以下，额定电流大，不需快速自动重合闸；以下，额定电流大，不需快速自动重合闸；（2 2）输电断路器）输电断路器用于输电系统中的断路器。除要求具备用于输电系统中的断路器。除要求具备快速自动重合闸功能外，还应具备开合近区故障、失步故障、
6、快速自动重合闸功能外，还应具备开合近区故障、失步故障、架空线路和电缆线路充电电流的能力；架空线路和电缆线路充电电流的能力；（3 3）配电断路器）配电断路器用于配电系统中的断路器。除要求具备用于配电系统中的断路器。除要求具备快速重合闸的功能，有时还要求具备开合电容器组（单个电容快速重合闸的功能，有时还要求具备开合电容器组（单个电容器或多个并联电容器组）和电缆线路充电电流的能力；器或多个并联电容器组）和电缆线路充电电流的能力；隔离开关的分类隔离开关的分类 隔离开关按照结构形式可以分为单柱式隔离开关按照结构形式可以分为单柱式DSDS、双柱式、双柱式DSDS和三柱式和三柱式DSDS。隔离开关除了通用的
7、类别外，还有特殊用途的隔离开关，如铁道隔离开关除了通用的类别外，还有特殊用途的隔离开关，如铁道电气化用隔离开关、变压器中性点隔离开关、发电机回路用隔离电气化用隔离开关、变压器中性点隔离开关、发电机回路用隔离开关、无功补偿回路用隔离开关等等。开关、无功补偿回路用隔离开关等等。接地开关的分类接地开关的分类 接地开关按照工作特性可分为普通接地开关和快速接地开关。接地开关按照工作特性可分为普通接地开关和快速接地开关。负荷开关的分类负荷开关的分类 负荷开关按灭弧装置的不同可以分为：油负荷开关、产气式负荷开负荷开关按灭弧装置的不同可以分为：油负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关、关、压气式负荷开关、S
8、F6SF6负荷开关及真空负荷开关等。负荷开关及真空负荷开关等。金属封闭开关设备的分类金属封闭开关设备的分类 按主绝缘方式：空气绝缘型，气体绝缘型和固体绝缘型；按主绝缘方式：空气绝缘型，气体绝缘型和固体绝缘型；2 2、高压开关设备的用途及电气要求、高压开关设备的用途及电气要求2.12.1高压断路器高压断路器 高压断路器（或称高压开关），它不仅可以切断或高压断路器（或称高压开关），它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电保护装置的作用，切断过负统发生故障时通过继电保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当
9、完善的灭弧结构和荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。足够的断流能力。电力系统的运行状态和负载性质是多种多样的，作电力系统的运行状态和负载性质是多种多样的，作为控制、保护元件的高压断路器要保证系统的安全为控制、保护元件的高压断路器要保证系统的安全运行，对其要求也是多方面的。运行，对其要求也是多方面的。电气性能方面电气性能方面 电压：高压断路器在规定的正常使用和性能条件下，能够连电压：高压断路器在规定的正常使用和性能条件下，能够连续安全运行的最高电压称为断路器的额定电压。其额定电压分续安全运行的最高电压称为断路器的额定电压。其额定电压分为：为：3.63.6、7.27.2、1
10、212、40.540.5、72.572.5、126126、252252、363363、550550、800800、1100kV1100kV。（。（GB 1984GB 1984）断路器工作时还应耐受高于额定电压的各种过电压作用，不断路器工作时还应耐受高于额定电压的各种过电压作用，不会导致绝缘的损坏。（会导致绝缘的损坏。（1min1min工频耐受电压、雷电冲击耐受电压工频耐受电压、雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压）和操作冲击耐受电压）电流：断路器长期通过工作电流，各部分的温度不得超过允电流：断路器长期通过工作电流，各部分的温度不得超过允许值。在合闸位置通过短路电流，不应因电动力受到损坏。许值。在
11、合闸位置通过短路电流，不应因电动力受到损坏。（额定电流、额定峰值耐受电流、额定短时耐受电流）（额定电流、额定峰值耐受电流、额定短时耐受电流）开断、关合故障方面开断、关合故障方面 1 1）开断短路故障）开断短路故障 在电力系统发生短路故障时，短路电流比正常负荷电流大得多，可靠的开在电力系统发生短路故障时，短路电流比正常负荷电流大得多，可靠的开断短路故障是高压断路器主要的也是最困难的任务。额定短路开断电流是标断短路故障是高压断路器主要的也是最困难的任务。额定短路开断电流是标志高压断路器开断短路故障能力的参数，断路器在规定的条件下能保证开断志高压断路器开断短路故障能力的参数，断路器在规定的条件下能保
12、证开断的最大短路电流。（出线端短路、近区故障、异相接地、失步故障等）的最大短路电流。（出线端短路、近区故障、异相接地、失步故障等）2 2）关合短路故障）关合短路故障 电力系统中的设备或线路在投运前就已经存在绝缘故障或处于短路状态，电力系统中的设备或线路在投运前就已经存在绝缘故障或处于短路状态，“预伏故障预伏故障”。关合过程中，在触头接触前发生预击穿，出现短路电流，会。关合过程中，在触头接触前发生预击穿，出现短路电流，会对断路器的关合造成很大阻力（主要由于短路电流产生的电动力造成的），对断路器的关合造成很大阻力（主要由于短路电流产生的电动力造成的），此时触头间形成电弧。断路器应具有足够的关合短路
13、电流的能力。此时触头间形成电弧。断路器应具有足够的关合短路电流的能力。3 3）快速自动重合闸操作）快速自动重合闸操作 架空线路的短路故障，大多是临时性故障（风、鸟等）。为提高供电可靠架空线路的短路故障，大多是临时性故障（风、鸟等）。为提高供电可靠性及增加系统稳定性，线路保护多采用快速自动重合闸的方式。性及增加系统稳定性，线路保护多采用快速自动重合闸的方式。4 4）开合各种空载、负载电路）开合各种空载、负载电路 断路器在工作时，除开合一般负载外，有时需关合、开断空载架空线、电断路器在工作时，除开合一般负载外，有时需关合、开断空载架空线、电缆线路、空载变压器、并联电抗器等。开合这些电路的主要问题是
14、可能产生缆线路、空载变压器、并联电抗器等。开合这些电路的主要问题是可能产生过电压。过电压。2.22.2高压交流隔离开关（简称高压交流隔离开关（简称DSDS）：）：没有专门设置的灭弧装置，所以不能用来接通或切断负没有专门设置的灭弧装置，所以不能用来接通或切断负荷电流和短路电流。其在分闸位置时，触头间有负荷规荷电流和短路电流。其在分闸位置时，触头间有负荷规定要求的绝缘距离和明显的断口标志（可见断口，不可定要求的绝缘距离和明显的断口标志（可见断口，不可见断口必须有清晰可靠的指示），在合闸位置时，能承见断口必须有清晰可靠的指示），在合闸位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常（如短路）载正
15、常回路条件下的电流及在规定时间内异常（如短路）下的电流的开关设备。下的电流的开关设备。隔离开关主要用途：隔离开关主要用途：隔离电源隔离电源 倒闸操作倒闸操作 2.3 2.3 高压交流接地开关高压交流接地开关 高压交流接地开关（简称高压交流接地开关（简称ESES）：用于将主回路接地的一）：用于将主回路接地的一种机械开关装置。在异常条件（如短路）下，可在规定种机械开关装置。在异常条件（如短路）下，可在规定时间内承载规定的异常电流，但在正常回路条件下，不时间内承载规定的异常电流，但在正常回路条件下，不要求承载电流。要求承载电流。接地开关的用途接地开关的用途 检修接地检修接地 控制故障范围控制故障范围
16、 2.42.4高压交流负荷开关高压交流负荷开关 负荷开关是指配电系统中能关合、承载、开断运行线路正常条件下负荷开关是指配电系统中能关合、承载、开断运行线路正常条件下的电流，并能通过规定的异常（如短路）电流、具有一定的关合的电流，并能通过规定的异常（如短路）电流、具有一定的关合短路电流能力的开关设备，是一种带有专用灭弧触头、灭弧装置短路电流能力的开关设备，是一种带有专用灭弧触头、灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关。和弹簧断路装置的分合开关。主要用于切断和接通正常情况下的电路，而不能用于切除短路故障。主要用于切断和接通正常情况下的电路，而不能用于切除短路故障。但是，要求其结构能通过短路时间的故障电流
17、而不损坏。由于其但是，要求其结构能通过短路时间的故障电流而不损坏。由于其触头和灭弧装置是按照切断和接通负荷电流设计的，所以在大多触头和灭弧装置是按照切断和接通负荷电流设计的，所以在大多数情况下，应与熔断器配合使用，由后者担任切断短路故障电流数情况下，应与熔断器配合使用，由后者担任切断短路故障电流的任务。的任务。2.5 2.5 气体绝缘金属封闭开关设备（气体绝缘金属封闭开关设备（GISGIS）气体绝缘金属封闭开关设备（简称气体绝缘金属封闭开关设备（简称GISGIS）：主要由断路器、隔）：主要由断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感器、套管或电缆离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感
18、器、套管或电缆终端及母线等元件相互直接连接在一起而构成。终端及母线等元件相互直接连接在一起而构成。GISGIS的作用及特点：的作用及特点：GISGIS在输电线路中起着控制和保护的作用，在输电线路中起着控制和保护的作用，它是最重要的输配电设备之一，主要应用在它是最重要的输配电设备之一，主要应用在72.5kV72.5kV及以上电网及以上电网中，特别是在水电站和城网变电站中应用越来越广泛。具有体中，特别是在水电站和城网变电站中应用越来越广泛。具有体积小、占地面积少、易于安装建设、不受外界环境影响、运行积小、占地面积少、易于安装建设、不受外界环境影响、运行安全可靠、配置灵活、维护简单、检修周期长等特点
19、。安全可靠、配置灵活、维护简单、检修周期长等特点。2.62.6交流金属封闭开关设备交流金属封闭开关设备 金属封闭开关设备是指除进出线外，完全被接地金属外壳封闭的开金属封闭开关设备是指除进出线外，完全被接地金属外壳封闭的开关设备。它是配电系统的主要组成部分，是接收和分配电能的成套开关设备。它是配电系统的主要组成部分，是接收和分配电能的成套开关设备。关设备。通用型交流金属封闭开关设备是指采用空气为主绝缘介质，主开关通用型交流金属封闭开关设备是指采用空气为主绝缘介质，主开关为断路器（少油断路器、真空断路器、为断路器（少油断路器、真空断路器、SF6SF6断路器）的成套金属封闭断路器）的成套金属封闭开关
20、设备。主要由四个部分组成：控制室、断路器室、母线室和电缆开关设备。主要由四个部分组成：控制室、断路器室、母线室和电缆室等。主要使用于室等。主要使用于3.63.640.5kV40.5kV三相交流电力系统，作为接受和分配三相交流电力系统，作为接受和分配电能的户内设备。电能的户内设备。特点特点 a a）可使用于各种严酷的环境条件，如高海拔（）可使用于各种严酷的环境条件，如高海拔（4000m4000m以下）、凝露、以下）、凝露、污秽等；污秽等；b b）设计灵活、组合方案多、操作维护简单；）设计灵活、组合方案多、操作维护简单；c c）随着配套设备的日趋完善和发展，通用型开关柜的可靠性也很高。）随着配套设
21、备的日趋完善和发展，通用型开关柜的可靠性也很高。高压开关设备的型式试验高压开关设备的型式试验 1 1分类分类：型式试验：为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试型式试验：为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。它是新产品研制中必不可少的一个环节，只有通过型式试验，验。它是新产品研制中必不可少的一个环节，只有通过型式试验，该产品才能正式定型投入生产。型式试验的依据是产品标准，在该产品才能正式定型投入生产。型式试验的依据是产品标准，在被认可的被认可的独立检验机构独立检验机构进行。型式试验主要分为：绝缘试验、容进行。型式试验主要分为：绝缘试验、容量试验、机械温升试验等量试验、机械
22、温升试验等 研究性试验：为使试品达到能某种性能要求，在试品的改进、完善研究性试验：为使试品达到能某种性能要求，在试品的改进、完善过程中进行的试验。通过研究性试验不断改进产品性能，最终达过程中进行的试验。通过研究性试验不断改进产品性能，最终达到型式试验的要求。到型式试验的要求。性能试验：为验证产品达到某个（或几个）性能参数进行的试验。性能试验：为验证产品达到某个（或几个）性能参数进行的试验。除上述之外，通常有下列情况之一时，应进行型式检验，主要根据除上述之外，通常有下列情况之一时，应进行型式检验，主要根据产品实际情况来选择：产品实际情况来选择：a a）老产品转厂生产时；）老产品转厂生产时；b)b
23、)正式生产后，如结构、材料、工艺有较大的改变，可能影正式生产后，如结构、材料、工艺有较大的改变，可能影响产品质量及性能时；响产品质量及性能时；c)c)正式生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次正式生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次检验；检验；d)d)产品长期停产后，恢复生产时；产品长期停产后，恢复生产时；e)e)本次出厂检验结果与上一次型式检验有较大差异时；本次出厂检验结果与上一次型式检验有较大差异时；f)f)国家质量监督机构提出进行型式试验的检验要求时。国家质量监督机构提出进行型式试验的检验要求时。2 2主要型式试验项目主要型式试验项目（1 1）主回路、辅助和控制回路的绝
24、缘试验）主回路、辅助和控制回路的绝缘试验 a a）工频耐压试验、）工频耐压试验、b b）雷电冲击耐压试验、）雷电冲击耐压试验、c c）操作冲击耐压试验、）操作冲击耐压试验、d d）局部放电试验、）局部放电试验、e e）人工污秽试验、）人工污秽试验、f f）无线电干扰电压试验）无线电干扰电压试验（2 2）机械试验）机械试验 a a）机械特性试验；）机械特性试验；b b）机械操作试验；）机械操作试验；c c）外壳防护等级检查；）外壳防护等级检查；d d）机械撞击试验；）机械撞击试验；e e）密封试验。）密封试验。（3 3）主回路电阻的测量及温升试验）主回路电阻的测量及温升试验（4 4）短路开断和关
25、合试验及短时耐受电流和峰值耐受电流试验）短路开断和关合试验及短时耐受电流和峰值耐受电流试验（容量试验系列）（容量试验系列）a a）出线端短路关合和开断试验（主要有）出线端短路关合和开断试验（主要有T10T10，T30T30，T60T60，T100sT100s，T100aT100a等）；等）；b b）短时耐受电流和峰值耐受电流试验；）短时耐受电流和峰值耐受电流试验；c c）异相接地故障试验；）异相接地故障试验；d d）失步故障试验（）失步故障试验（OP1OP1，OP2OP2）；）；e e）近区故障试验（）近区故障试验（L90L90，L75L75等）；等）；f f）容性电流开合试验（）容性电流开合
26、试验（CC1-2CC1-2，LC1-2LC1-2，BC1-2BC1-2等）；等）；g g）额定小电感电流开断试验；）额定小电感电流开断试验；h h）内部故障试验；）内部故障试验；2 2 高压开关设备的型式试验（容量、热机）高压开关设备的型式试验（容量、热机）2.1 2.1 交流高压断路器试验交流高压断路器试验 依据标准依据标准GB 1984-2003 IEC 62271-100GB 1984-2003 IEC 62271-100 涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.主回路电阻的测量主回路电阻的测量2.2.温升试验温升试验3.3.机械试验机械试验4.4.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时
27、耐受电流和峰值耐受电流试验5.5.短路关合与开断试验短路关合与开断试验1 1）基本短路试验方式）基本短路试验方式 交流高压断路器的基本短路试验方式主要由试验方式交流高压断路器的基本短路试验方式主要由试验方式T10T10，T30T30，T60T60，T100sT100s，T100aT100a组成。组成。2 2）单相和异相接地故障试验）单相和异相接地故障试验 3 3）近区故障试验）近区故障试验 4 4）失步关合和开断试验）失步关合和开断试验5 5）容性电流开合试验）容性电流开合试验 2.2 2.2 高压交流隔离开关高压交流隔离开关 依据标准依据标准 GB 1985-2004 IEC 62271-1
28、02GB 1985-2004 IEC 62271-102 涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.回路电阻测量回路电阻测量2.2.温升试验温升试验3.3.机械试验机械试验4.4.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时耐受电流和峰值耐受电流试验5.5.母线转换电流开合试验母线转换电流开合试验2.3 2.3 交流高压接地开关交流高压接地开关 依据标准依据标准GB 1985-2004 IEC 62271-102GB 1985-2004 IEC 62271-102 涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.温升试验温升试验2.2.机械试验机械试验3.3.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时耐受电流和峰
29、值耐受电流试验4.4.短路关合能力试验短路关合能力试验5.5.感应电流开合试验感应电流开合试验 2.4 2.4 高压交流负荷开关高压交流负荷开关 依据标准依据标准 国家标准国家标准GB 3804-2004GB 3804-2004中的相关规定。中的相关规定。涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.主回路电阻测量主回路电阻测量2.2.温升试验温升试验3.3.机械试验机械试验4.4.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时耐受电流和峰值耐受电流试验5.5.关合和开断试验关合和开断试验1 1）试验方式）试验方式1 1：开合有功负载回路；：开合有功负载回路；2 2）试验方式）试验方式2 2：开合闭环回路：
30、开合闭环回路2a2a开合配电线路的回路；开合配电线路的回路；2b2b特殊用途负荷开关的并联电力变压器回路。特殊用途负荷开关的并联电力变压器回路。3 3）试验方式）试验方式3 3：开合空载变压器回路；：开合空载变压器回路；4 4）试验方式）试验方式4 4：4a4a开合电缆充电回路；开合电缆充电回路；4b4b开合线路充电回路开合线路充电回路 4c4c，4d4d开合特殊用途负荷开关的电容器组回路；开合特殊用途负荷开关的电容器组回路；5 5）试验方式）试验方式5 5：短路关合回路；：短路关合回路；6 6）试验方式）试验方式6 6：开合接地故障试验的试验回路（：开合接地故障试验的试验回路（6a6a，6b
31、6b）；）；7 7）试验方式）试验方式7 7：开合电动机回路。：开合电动机回路。2.52.5负荷开关负荷开关熔断器组合电器熔断器组合电器 依据标准依据标准国家标准国家标准 GB 16926-2009GB 16926-2009中的相关规定。中的相关规定。涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.主回路电阻的测量主回路电阻的测量2.2.温升试验温升试验3.3.机械试验机械试验4.4.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时耐受电流和峰值耐受电流试验5.5.关合和开断试验关合和开断试验2.6 2.6 气体绝缘金属封闭开关设备（气体绝缘金属封闭开关设备（GISGIS）依据标准依据标准国家标准国家标准GB
32、7674-2008GB 7674-2008中的相关规定。中的相关规定。涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.回路电阻测量回路电阻测量2.2.温升试验温升试验3.3.机械试验机械试验4.4.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时耐受电流和峰值耐受电流试验5.5.关合和开断试验关合和开断试验6.6.内部故障电弧条件下的试验内部故障电弧条件下的试验2.7 2.7 交流金属封闭开关设备交流金属封闭开关设备 依据标准依据标准国家标准国家标准 GB 3906-2006GB 3906-2006中的相关规定。中的相关规定。涉及的容量试验项目涉及的容量试验项目1.1.回路电阻的测量回路电阻的测量2.2.温升试
33、验温升试验3.3.机械试验机械试验4.4.短时耐受电流和峰值耐受电流试验短时耐受电流和峰值耐受电流试验5.5.关合和开断能力试验关合和开断能力试验6.6.内部电弧试验内部电弧试验 大容量试验室大容量试验室1 1 概述概述 大容量试验室是高压电器产品开发研制的重要工具，特别是高压开大容量试验室是高压电器产品开发研制的重要工具，特别是高压开关设备的结构参数和开断能力，主要依赖试验来确定，由于高压开关关设备的结构参数和开断能力，主要依赖试验来确定，由于高压开关设备的性能结构涉及理论面广，内容庞杂，尤其是熄弧过程涉及热力设备的性能结构涉及理论面广，内容庞杂，尤其是熄弧过程涉及热力学、化学、流体力学等非
34、常复杂领域，难以建成一整套成熟的电压数学、化学、流体力学等非常复杂领域，难以建成一整套成熟的电压数学模型和公式，因此必须通过模型试验检验，经过反复修改完善才能学模型和公式，因此必须通过模型试验检验，经过反复修改完善才能确定其结构、参数及性能。所以大容量试验室是高压电器产品，特别确定其结构、参数及性能。所以大容量试验室是高压电器产品，特别是新型高压开关设备研制的必须手段。是新型高压开关设备研制的必须手段。大容量试验室的任务是检验高压开关设备容量关合和开断性能能否大容量试验室的任务是检验高压开关设备容量关合和开断性能能否满足系统的需求。随着电力系统的扩大，对断路器性能的要求越来越满足系统的需求。随
35、着电力系统的扩大，对断路器性能的要求越来越高，除安全可靠的分合闸操作外，还要求在系统故障状态下可靠切除高，除安全可靠的分合闸操作外，还要求在系统故障状态下可靠切除故障，这使得制造厂采取各种措施，改善断路器的性能，寻求更好的故障，这使得制造厂采取各种措施，改善断路器的性能，寻求更好的灭弧方式和灭弧介质。大容量试验室的又一任务是寻求新的等价试验灭弧方式和灭弧介质。大容量试验室的又一任务是寻求新的等价试验方法，能够找出用较小的试验设备容量，完成对较大容量和较高电压方法，能够找出用较小的试验设备容量，完成对较大容量和较高电压等级开关设备的等价试验方法。等级开关设备的等价试验方法。2 2大容量试验室类型
36、大容量试验室类型 按大容量试验中试验电源的供给方式可以分为网络试验站、以冲击发电机按大容量试验中试验电源的供给方式可以分为网络试验站、以冲击发电机为试验电源的试验站以及振荡回路试验站。为试验电源的试验站以及振荡回路试验站。2.1 2.1 网络试验站网络试验站 一般设在电力系统中短路容量较大的变电站附近，装备有专门制造的短路一般设在电力系统中短路容量较大的变电站附近，装备有专门制造的短路变压器、调节电抗器、保护开关、合闸开关及相应的控制设备，电源直变压器、调节电抗器、保护开关、合闸开关及相应的控制设备，电源直接取自电力系统，如图接取自电力系统，如图1 1所示。所示。优点：投资省、建设快、运行维护
37、简单。优点：投资省、建设快、运行维护简单。缺点：试验容量较小、试验时间、次数及恢复电压受限制，距离城区缺点：试验容量较小、试验时间、次数及恢复电压受限制，距离城区较远，运输不便。较远，运输不便。我国主要有虎石台试验站、电科院网络试验站以及西高院网络试验回我国主要有虎石台试验站、电科院网络试验站以及西高院网络试验回路等，国外主要有意大利的路等，国外主要有意大利的CESICESI和加拿大的和加拿大的IERQIERQ都是网络试验站。都是网络试验站。2.2 2.2 冲击发电机为试验电源的试验站冲击发电机为试验电源的试验站用冲击发电机和短路变压器作为试验电源，来模拟电力系统短路或其用冲击发电机和短路变压
38、器作为试验电源，来模拟电力系统短路或其它操作过程，等价性较高，此类试验站可以通过增加机组，多台它操作过程，等价性较高，此类试验站可以通过增加机组，多台电机并联运行提高试验能力，如图所示。电机并联运行提高试验能力，如图所示。用冲击发电机和短路变压器作为试验电源，来模拟电力系统短用冲击发电机和短路变压器作为试验电源，来模拟电力系统短路或其它操作过程，等价性较高，此类试验站可以通过增加机路或其它操作过程，等价性较高，此类试验站可以通过增加机组，多台电机并联运行提高试验能力。组，多台电机并联运行提高试验能力。优点：物理过程与电力系统相同，参数便于调节；优点：物理过程与电力系统相同，参数便于调节；短路过
39、程短路过程对系统的冲击不大，试验时间不受系统限制；试验容量还可通对系统的冲击不大，试验时间不受系统限制；试验容量还可通过多台机并联扩大；可采用合成回路进行开发高压大容量新产过多台机并联扩大；可采用合成回路进行开发高压大容量新产品的试验。品的试验。缺点：投资大、建设时间长，运行人员多；运行维护较复杂。缺点：投资大、建设时间长，运行人员多；运行维护较复杂。我国的西高院大容量试验室及国外荷兰的我国的西高院大容量试验室及国外荷兰的KEMAKEMA试验站、试验站、ABBABB（瑞典、瑞士）试验站、日本（三菱、东芝、（瑞典、瑞士）试验站、日本（三菱、东芝、AEAEPOWERPOWER）、）、韩国韩国KER
40、IKERI等都是采用冲击发电机作为电源的容量试验站。等都是采用冲击发电机作为电源的容量试验站。2.3 2.3 振荡回路试验站振荡回路试验站 以充电的电容器组所储能量，通过电感放电产生的振荡交流作为以充电的电容器组所储能量，通过电感放电产生的振荡交流作为试验电源，主要是靠较长时间的充电和在数十毫秒内的快速放电试验电源，主要是靠较长时间的充电和在数十毫秒内的快速放电来获取强大的试验功率。来获取强大的试验功率。优点：投资省、容量易于扩大，组合方便，运行人员少；优点：投资省、容量易于扩大，组合方便，运行人员少；可进行单频试验回路和自身的合成试验回路，也可以作为冲击可进行单频试验回路和自身的合成试验回路
41、，也可以作为冲击 发电机电源或网络电流源的电压源做合成试验；发电机电源或网络电流源的电压源做合成试验；运行维护简便，可随时试验；运行维护简便，可随时试验；试验回路能量有限，不会造成大的事故发生。试验回路能量有限，不会造成大的事故发生。缺点：电流和电压均为衰减波；缺点：电流和电压均为衰减波；工频恢复电压为衰减直流电压，与直接试验存在差异；工频恢复电压为衰减直流电压，与直接试验存在差异；不能进行重合闸操作，只能进行单相试验。不能进行重合闸操作，只能进行单相试验。3 3 西高院大容量试验室及试验能力西高院大容量试验室及试验能力西高院大容量试验室主要由西高院大容量试验室主要由5 5台短路冲击发电机、老
42、站振荡回路和新站台短路冲击发电机、老站振荡回路和新站振荡回路以及机械温升试验室构成，而且还有进线为振荡回路以及机械温升试验室构成，而且还有进线为6kV6kV的网络试的网络试验系统。验系统。容量试验试验项目及方法容量试验试验项目及方法 1 1 温升试验温升试验1.1 1.1 概述概述 温升试验是考核产品在额定负载下的载流能力（即在较长时温升试验是考核产品在额定负载下的载流能力（即在较长时间内对产品通以额定工作电流，直至各处的温度达到稳定为止间内对产品通以额定工作电流，直至各处的温度达到稳定为止的通流试验）。如果其温度超过该导电体规定值，可能会使其的通流试验）。如果其温度超过该导电体规定值，可能会
43、使其材料的物理、化学性能发生变化，机械性能和电气性能下降。材料的物理、化学性能发生变化，机械性能和电气性能下降。特别在导电体与触头接触处，温度过高会使其表面强烈氧化，特别在导电体与触头接触处，温度过高会使其表面强烈氧化，接触电阻增大，甚至会使其熔化。由绝缘材料制造的零部件由接触电阻增大，甚至会使其熔化。由绝缘材料制造的零部件由于温度过高，会逐步老化变脆，绝缘性能下降，最后导致产品于温度过高，会逐步老化变脆，绝缘性能下降，最后导致产品发生故障，造成严重事故。发生故障，造成严重事故。为保证高压开关设备和控制设备能长期在额定负载下安全可为保证高压开关设备和控制设备能长期在额定负载下安全可靠地运行，必
44、须进行温升试验。温升试验的具体要求见国家标靠地运行，必须进行温升试验。温升试验的具体要求见国家标准准GB 11022-2010GB 11022-2010高压开关设备和控制设备标准的共用技术高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求要求。1.2 1.2 温升试验原理温升试验原理VR-VR-调压器调压器 T-T-升流器升流器 TO-TO-试品试品 CT-CT-电流互感器电流互感器1.3 1.3 温升试验的要求温升试验的要求高压开关设备和控制设备各种部件、材料和绝缘介质的温度和温升高压开关设备和控制设备各种部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限要求。（极限要求。（GB 11022GB 11022）1.4
45、 1.4 试验方法及程序试验方法及程序（1 1）高压断路器）高压断路器 1 1）断路器试前状态）断路器试前状态 温升试验应在装有清洁的新断路器上进行；温升试验应在装有清洁的新断路器上进行；断路器安装方式应与其实际运行中的工作状态一致，或者按照其断路器安装方式应与其实际运行中的工作状态一致，或者按照其散热条件最不利的方式进行。断路器应装配在其相应的开关柜中进行散热条件最不利的方式进行。断路器应装配在其相应的开关柜中进行温升试验，并提供其所配开关柜的相关图纸、资料。温升试验，并提供其所配开关柜的相关图纸、资料。2 2）试验环境条件）试验环境条件 环境温度应在环境温度应在+10+10+40+40之间
46、，热机分场是使用三只均匀布置之间，热机分场是使用三只均匀布置在试品周围、处于试品载流平均高度上并距离试品在试品周围、处于试品载流平均高度上并距离试品1m1m处的热电偶来测处的热电偶来测量环温。为避免温度快速变化而造成的读数误差，将热电偶置于一个量环温。为避免温度快速变化而造成的读数误差，将热电偶置于一个容量为容量为1L1L，内置，内置0.5L0.5L以上变压器油的瓶子中；以上变压器油的瓶子中；空气流速不超过空气流速不超过0.5m/s0.5m/s；应避免阳光辐射及其他射线影响，周围空气没有明显地受到尘埃、应避免阳光辐射及其他射线影响，周围空气没有明显地受到尘埃、烟、腐蚀性或可燃性气体、蒸汽或盐雾
47、的污染。烟、腐蚀性或可燃性气体、蒸汽或盐雾的污染。3 3）试验要求）试验要求 主回路电阻测量主回路电阻测量 温升试验前，在试品处于环境空气温度下测量回路电阻，温升试验结温升试验前，在试品处于环境空气温度下测量回路电阻，温升试验结束后，待试品冷却到环境空气温度时，测量回路电阻，温升试验前后两束后，待试品冷却到环境空气温度时，测量回路电阻，温升试验前后两次测量的回路电阻值应在产品技术条件的规定值内，两次测量的差值不次测量的回路电阻值应在产品技术条件的规定值内，两次测量的差值不应超过应超过20%20%；试验极数试验极数 原则上，试验应在三极试品上进行，但如果其他极的影响可以忽略的原则上，试验应在三极
48、试品上进行，但如果其他极的影响可以忽略的话，试验也可以在单极上进行。对于额定电流不超过话，试验也可以在单极上进行。对于额定电流不超过630A630A的三极试品，的三极试品，可把三极串联后进行试验。可把三极串联后进行试验。电压等级较高试品电压等级较高试品 对于大型试品，它们的对地绝缘对温升没有明显的影响，可以降低对对于大型试品，它们的对地绝缘对温升没有明显的影响，可以降低对地绝缘进行试验。地绝缘进行试验。临时连接线临时连接线 与试品连接的临时连接线，不应明显地导入或导出热量。其长度不小与试品连接的临时连接线，不应明显地导入或导出热量。其长度不小于于2m2m，在距离试品接线端子，在距离试品接线端子
49、1m1m的母线上及试品接线端子上均应埋设测量的母线上及试品接线端子上均应埋设测量点，两者温升的差值不应超过点，两者温升的差值不应超过5K5K。试验电流试验电流 试验电流应为试品的额定工作电流或其技术条件规定值（如试验电流应为试品的额定工作电流或其技术条件规定值（如DLDL标准要求标准要求1.11.1倍额定电流）。电流的偏差范围为倍额定电流）。电流的偏差范围为0%0%+2%+2%（此限值仅在温升试验最（此限值仅在温升试验最后两个小时保持）。后两个小时保持）。电流波形应为正弦，频率为电流波形应为正弦，频率为50Hz50Hz，频率的偏差范围为，频率的偏差范围为-5%-5%+5%+5%。为了加速试验，
50、在不影响试验结果和试品结构强度的前提下，允许用大为了加速试验，在不影响试验结果和试品结构强度的前提下，允许用大于规定值的电流进行预热。预热到全部测试点中任何一点首先达到预期于规定值的电流进行预热。预热到全部测试点中任何一点首先达到预期温度的温度的80%80%左右为止，再降至额定电流进行。左右为止，再降至额定电流进行。温度测量温度测量 使用使用1 1级允差级允差T T型热电偶进行温度测量（热电偶应符合型热电偶进行温度测量（热电偶应符合GB 16839GB 16839以及其相以及其相关标准）。关标准）。2 2 机械试验机械试验2.12.1概述概述 机械试验一般包括机械特性试验、机械操作试验、机械寿
