高压开关设备的试验及状态诊断

1、高压开关设备的试验与状态诊断高压开关设备的试验与状态诊断第一节第一节 高压开关设备的绝缘预防性试验高压开关设备的绝缘预防性试验绝缘预防性试验指使用较低的试验电压或用不会对被试设绝缘预防性试验指使用较低的试验电压或用不会对被试设备绝缘产生累积损伤效应的方法，根据绝缘介质中发生的各种备绝缘产生累积损伤效应的方法，根据绝缘介质中发生的各种物理过程物理过程( (极化、吸收、电导等极化、吸收、电导等) )，测量绝缘的各种参数，测量绝缘的各种参数( (绝缘电绝缘电阻和吸收比或极化指数、泄漏电流、介质损耗角正切等阻和吸收比或极化指数、泄漏电流、介质损耗角正切等) )，以及，以及与极化吸收过程有关的特性与极化

2、吸收过程有关的特性( (主要表现为电阻主要表现为电阻时间的变化规律时间的变化规律) )和绝缘冷却媒质的一系列其他特性和绝缘冷却媒质的一系列其他特性( (化学成分、油中水分及气体化学成分、油中水分及气体含量等含量等) )，从而判断设备的绝缘能力，及时发现可能的劣化现象，从而判断设备的绝缘能力，及时发现可能的劣化现象，还可以通过历次试验积累的数据，综合分析绝缘特性随时间的还可以通过历次试验积累的数据，综合分析绝缘特性随时间的变化趋势，从而能显著提高对被试设备内部绝缘缺陷的判断。变化趋势，从而能显著提高对被试设备内部绝缘缺陷的判断。一、绝缘电阻测量一、绝缘电阻测量测量绝缘电阻是所有型式断路器试验中的

3、基本项测量绝缘电阻是所有型式断路器试验中的基本项目，对于不同型式的断路器则有不同的要求，应使目，对于不同型式的断路器则有不同的要求，应使用不同电压等级的兆欧表。用不同电压等级的兆欧表。高压多油断路器的绝缘部件有套管、绝缘拉杆、高压多油断路器的绝缘部件有套管、绝缘拉杆、灭弧室和绝缘油等。测量目的主要是检查拉杆对地灭弧室和绝缘油等。测量目的主要是检查拉杆对地绝缘，故应在断路器合闸状态下进行测试。通过该绝缘，故应在断路器合闸状态下进行测试。通过该项目能较灵敏地发现拉杆受潮、裂纹、表面沉积污项目能较灵敏地发现拉杆受潮、裂纹、表面沉积污染、弧道灼痕等贯穿性缺陷，对引出线套管的严重染、弧道灼痕等贯穿性缺陷

4、，对引出线套管的严重绝缘缺陷也能有所反映。绝缘缺陷也能有所反映。高压少油断路器的绝缘部件有瓷套、绝缘拉杆和高压少油断路器的绝缘部件有瓷套、绝缘拉杆和绝缘油等。在断路器合闸状态下，主要检查拉杆对地绝缘油等。在断路器合闸状态下，主要检查拉杆对地绝缘。对绝缘。对35kV35kV以下包含有绝缘子和绝缘拐臂的绝缘；以下包含有绝缘子和绝缘拐臂的绝缘；在断路器分闸状态下，主要检查各断口之间的绝缘以在断路器分闸状态下，主要检查各断口之间的绝缘以及内部灭弧室是否受潮或烧伤。及内部灭弧室是否受潮或烧伤。对于真空断路器、压缩空气断路器和对于真空断路器、压缩空气断路器和SF6SF6断路器，断路器，主要测量支持瓷套、拉

5、杆等一次回路对地绝缘电阻，主要测量支持瓷套、拉杆等一次回路对地绝缘电阻，一般使用一般使用2500V2500V的兆欧表，其值应大于的兆欧表，其值应大于5000 M5000 M。tg辅助回路和控制回路的绝缘电阻测量时，首先要辅助回路和控制回路的绝缘电阻测量时，首先要做好必要的安全措施，然后使用做好必要的安全措施，然后使用500V500V（或（或1000V1000V）兆）兆欧表进行测试，其值应大于欧表进行测试，其值应大于2M2M。对于。对于500kV500kV断路器，断路器，应用应用1000V1000V兆欧表测量，其值应大于兆欧表测量，其值应大于2M2M。根据兆欧表测量的读数结合绝缘材料的种类，可根

6、据兆欧表测量的读数结合绝缘材料的种类，可以初步判别其吸潮、清洁度、绝缘性能，从而可初步以初步判别其吸潮、清洁度、绝缘性能，从而可初步决定设备缺陷的程度。兆欧表测试合格后才允许选择决定设备缺陷的程度。兆欧表测试合格后才允许选择（根据设备种类、电压高低）后面所述其他高级方法（根据设备种类、电压高低）后面所述其他高级方法作真实性考核。作真实性考核。tg规程对油断路器整体绝缘电阻值未作规定，而用规程对油断路器整体绝缘电阻值未作规定，而用有机物制成的拉杆的绝缘电阻值不应低于下表所列有机物制成的拉杆的绝缘电阻值不应低于下表所列数值。数值。试验类别额定电压（kV）242440.572.5252363交接12

7、003000600010000大修后10002500500010000运行中300100030005000油断路器绝缘电阻的要求油断路器绝缘电阻的要求 （MM）二、介质损耗角正切测量二、介质损耗角正切测量1. 1. 多油断路器多油断路器测量测量40.5kV40.5kV及以上非纯瓷套管和多油断路器的及以上非纯瓷套管和多油断路器的 tgtg ，主要目的是检查套管及其它绝缘部件如灭弧室、，主要目的是检查套管及其它绝缘部件如灭弧室、绝缘提杆、油箱绝缘围屏、绝缘油等的绝缘状态。绝缘提杆、油箱绝缘围屏、绝缘油等的绝缘状态。试验时，首先进行分闸状态下的试验，即将被试试验时，首先进行分闸状态下的试验，即将被试

8、断路器与外界引线脱离，并在分闸状态下对每支套管断路器与外界引线脱离，并在分闸状态下对每支套管进行测量。若测量结果超出规定限值或与以前有显著进行测量。若测量结果超出规定限值或与以前有显著增大时，必须落下油箱，进行分解试验，逐次缩小缺增大时，必须落下油箱，进行分解试验，逐次缩小缺陷的可疑范围，直到找出缺陷部位。陷的可疑范围，直到找出缺陷部位。tg2. 2. 少油断路器和其它断路器少油断路器和其它断路器少油断路器一般不做此项试验，因其绝缘结构主要是瓷绝少油断路器一般不做此项试验，因其绝缘结构主要是瓷绝缘和环氧玻璃丝布类绝缘，不存在套管受潮问题。在少油断路缘和环氧玻璃丝布类绝缘，不存在套管受潮问题。在

9、少油断路器的瓷套中虽然充有绝缘油，但由于断路器本身电容量很小器的瓷套中虽然充有绝缘油，但由于断路器本身电容量很小（仅十到几十皮法），再加上接线、仪表、温度和周围电场等（仅十到几十皮法），再加上接线、仪表、温度和周围电场等因素的影响，测量数据往往分散性很大，难以判断其规律性。因素的影响，测量数据往往分散性很大，难以判断其规律性。因此，因此，tgtg 难于有效地发现绝缘缺陷。难于有效地发现绝缘缺陷。但对于有并联电容器的，则应测量并联电容器的电容值和但对于有并联电容器的，则应测量并联电容器的电容值和tgtg 。测得的电容值与出厂值比较应无明显变化，电容值偏差。测得的电容值与出厂值比较应无明显变化，电

10、容值偏差在在5 5范围内，范围内，10kV10kV下的下的tgtg 值不大于下列数值值不大于下列数值油纸绝缘：油纸绝缘： 0.0050.005膜纸复合绝缘：膜纸复合绝缘： 0.00250.0025tgtgtgtgtgtgtg三、泄漏电流测量三、泄漏电流测量测量泄漏电流是测量泄漏电流是35kV35kV及以上少油断路器和压缩空及以上少油断路器和压缩空气断路器的重要试验项目之一，它能较灵敏地发现断气断路器的重要试验项目之一，它能较灵敏地发现断路器瓷套外表危及绝缘的严重污秽；绝缘拉杆和绝缘路器瓷套外表危及绝缘的严重污秽；绝缘拉杆和绝缘受潮；少油断路器灭弧室受潮、劣化和碳化物过多等受潮；少油断路器灭弧室

11、受潮、劣化和碳化物过多等缺陷；压缩空气断路器因压缩空气相对湿度增高而带缺陷；压缩空气断路器因压缩空气相对湿度增高而带进潮气，使管内壁和导气管凝露等缺陷。多油断路器进潮气，使管内壁和导气管凝露等缺陷。多油断路器解体时，其拉杆可进行该项试验。解体时，其拉杆可进行该项试验。tgtg额定电压（kV）40.572.5252363直流试验电压（kV）204060 少油断路器和压缩空气断路器的试验电压标准少油断路器和压缩空气断路器的试验电压标准对于对于35kV35kV及以上的少油断路器和空气断路器，泄及以上的少油断路器和空气断路器，泄漏电流一般不大于漏电流一般不大于10A10A，但对于，但对于220kV22

12、0kV及以上少油断及以上少油断路器提升杆（含支持瓷套）的泄漏电流不大于路器提升杆（含支持瓷套）的泄漏电流不大于5A5A。试验中应注意以下几点：试验中应注意以下几点：（1 1）适当采用较大线径的多股绝缘软线或屏蔽线）适当采用较大线径的多股绝缘软线或屏蔽线作引线，且尽量短，以减小杂散电流的影响；作引线，且尽量短，以减小杂散电流的影响；（2 2）引线连接处，选用光滑无棱角的导体（如小）引线连接处，选用光滑无棱角的导体（如小铜球）进行连接，以减小电晕损失带来的影响；铜球）进行连接，以减小电晕损失带来的影响；（3 3）保持一定的升压速度。对稳定电容要充分放）保持一定的升压速度。对稳定电容要充分放电，并使

13、每次放电的时间大致相等，以减小因电容充电，并使每次放电的时间大致相等，以减小因电容充电电流的不同，引起的泄漏电流读数的偏差；电电流的不同，引起的泄漏电流读数的偏差；（4 4）高压直流输出端并联不小于）高压直流输出端并联不小于0.01F0.01F的稳压电的稳压电容，否则会引起测量值偏低。容，否则会引起测量值偏低。四、交流耐压试验四、交流耐压试验断路器的交流耐压试验是鉴定断路器绝缘强度最断路器的交流耐压试验是鉴定断路器绝缘强度最有效和最直接的试验项目。交流耐压试验应在分、合有效和最直接的试验项目。交流耐压试验应在分、合闸状态下分别进行，合闸状态下主要鉴定相对地以及闸状态下分别进行，合闸状态下主要鉴

14、定相对地以及相间绝缘状况；分闸状态下主要鉴定断口间的绝缘状相间绝缘状况；分闸状态下主要鉴定断口间的绝缘状况。况。五、测量导电回路电阻五、测量导电回路电阻断路器导电回路的电阻主要取决于断路器的动、静断路器导电回路的电阻主要取决于断路器的动、静触头间的接触电阻，接触电阻又由收缩电阻和表面电触头间的接触电阻，接触电阻又由收缩电阻和表面电阻两部分组成。阻两部分组成。收缩电阻：由于两个导体接触时，因其表面非绝对收缩电阻：由于两个导体接触时，因其表面非绝对的光滑、平坦，只能在其表面的一些点上接触，使导的光滑、平坦，只能在其表面的一些点上接触，使导体中的电流线在这些接触处剧烈收缩，实际接触面积体中的电流线在

15、这些接触处剧烈收缩，实际接触面积大大缩小，而使电阻增加，此原因引起的接触电阻称大大缩小，而使电阻增加，此原因引起的接触电阻称为收缩电阻。为收缩电阻。表面电阻：由于各导体的接触面因氧化、硫化等表面电阻：由于各导体的接触面因氧化、硫化等各种原因会存在一层薄膜，该膜使接触过渡区域的电各种原因会存在一层薄膜，该膜使接触过渡区域的电阻增大，此原因引起的接触电阻称为表面电阻（或膜阻增大，此原因引起的接触电阻称为表面电阻（或膜电阻）。电阻）。接触电阻的存在，增加了导体在通电时的损耗，接触电阻的存在，增加了导体在通电时的损耗，使接触处的温度升高，其值的大小直接影响正常工作使接触处的温度升高，其值的大小直接影响

16、正常工作时的载流能力，在一定程度上影响短路电流的切断能时的载流能力，在一定程度上影响短路电流的切断能力，也是反映安装检修质量的重要数据。力，也是反映安装检修质量的重要数据。断路器导电回路电阻的测量断路器导电回路电阻的测量第二节第二节 高压开关设备的动作特性试验高压开关设备的动作特性试验断路器的分、合闸速度，分、合闸时间，分、合闸断路器的分、合闸速度，分、合闸时间，分、合闸不同期程度，以及分合闸线圈的动作电压，直接影响不同期程度，以及分合闸线圈的动作电压，直接影响断路器的关合和开断性能。断路器的关合和开断性能。断路器只有保证适当的分、合闸速度，才能充分发断路器只有保证适当的分、合闸速度，才能充分

17、发挥其开断电流的能力，以及减小合闸过程中预击穿造挥其开断电流的能力，以及减小合闸过程中预击穿造成的触头电磨损及避免发生触头烧损、喷油，甚至发成的触头电磨损及避免发生触头烧损、喷油，甚至发生爆炸。生爆炸。如果刚合速度降低，若合闸于短路故障时，由于如果刚合速度降低，若合闸于短路故障时，由于阻碍触头关合电动力的作用，将引起触头振动或使其阻碍触头关合电动力的作用，将引起触头振动或使其处于停滞状态，同样容易引起爆炸，特别是在自动重处于停滞状态，同样容易引起爆炸，特别是在自动重合闸不成功情况下更是如此。反之，速度过高，将使合闸不成功情况下更是如此。反之，速度过高，将使运动机构受到过度的机械应力，造成个别部

18、件损坏或运动机构受到过度的机械应力，造成个别部件损坏或使用寿命缩短。同时，由于强烈的机械冲击和振动，使用寿命缩短。同时，由于强烈的机械冲击和振动，还将使触头弹跳时间加长。还将使触头弹跳时间加长。断路器分、合闸严重不同期，将造成线路或变压断路器分、合闸严重不同期，将造成线路或变压器的非全相接入或切断，从而可能出现危害绝缘的过器的非全相接入或切断，从而可能出现危害绝缘的过电压。电压。断路器机械特性的某些方面是用触头动作时间和断路器机械特性的某些方面是用触头动作时间和运动速度作为特征参数来表示的，在机械特性试验中运动速度作为特征参数来表示的，在机械特性试验中一般最主要的是：一般最主要的是：刚分速度刚

19、分速度刚合速度刚合速度最大分闸速度最大分闸速度分闸时间、合闸时间分闸时间、合闸时间合分时间合分时间分合时间以及分、合闸同期性等。分合时间以及分、合闸同期性等。一、部分时间参量的定义一、部分时间参量的定义1 1、分闸时间、分闸时间是指从断路器分闸操作起始瞬间（接到分闸指令瞬间）起是指从断路器分闸操作起始瞬间（接到分闸指令瞬间）起到所有极的触头分离瞬间为止的时间间隔。应具有很短的合闸到所有极的触头分离瞬间为止的时间间隔。应具有很短的合闸时间，减少合闸时的电弧的能量，防止电弧使触头熔焊。时间，减少合闸时的电弧的能量，防止电弧使触头熔焊。2 2、合闸时间、合闸时间是指处于分位置的断路器，从合闸回路通电

20、起到所有极触是指处于分位置的断路器，从合闸回路通电起到所有极触头都接触瞬间为止的时间间隔。分闸时间必须在规定的时间范头都接触瞬间为止的时间间隔。分闸时间必须在规定的时间范围内。分闸时间太短，则系统短路时直流分量过大，可能会引围内。分闸时间太短，则系统短路时直流分量过大，可能会引起分闸困难；分闸时间太长，则影响系统的稳定性。起分闸困难；分闸时间太长，则影响系统的稳定性。3 3、分合时间、分合时间是断路器在自动重合闸时，从所有极触头分离瞬间起至首是断路器在自动重合闸时，从所有极触头分离瞬间起至首先接触极接触瞬间为止的时间间隔。先接触极接触瞬间为止的时间间隔。4 4、合分时间、合分时间是断路器在不成

21、功重合闸的合分过程中或单独合分操作时，是断路器在不成功重合闸的合分过程中或单独合分操作时，从首先接触极的触头接触瞬间起到随后的分操作时所有极触头从首先接触极的触头接触瞬间起到随后的分操作时所有极触头均分离瞬间为止的时间间隔。均分离瞬间为止的时间间隔。5 5、分闸与合闸操作同期性、分闸与合闸操作同期性是指断路器在分闸和合闸操作时，三相分断和接触瞬间的是指断路器在分闸和合闸操作时，三相分断和接触瞬间的时间差，以及同相各灭弧单元触头分断和接触瞬间的时间差，时间差，以及同相各灭弧单元触头分断和接触瞬间的时间差，前者称为相间同期性，后者称为同相各断口间同期性。前者称为相间同期性，后者称为同相各断口间同期

22、性。二、测量断路器时间参量的方法二、测量断路器时间参量的方法三、速度参量的定义三、速度参量的定义1 1、触头刚分速度、触头刚分速度指开关分闸过程中，动触头与静触头分离瞬间的运指开关分闸过程中，动触头与静触头分离瞬间的运动速度。技术条件无规定时，国家标准推荐取刚分后动速度。技术条件无规定时，国家标准推荐取刚分后0.01s0.01s内平均速度作为刚分点的瞬时速度，并以名义超内平均速度作为刚分点的瞬时速度，并以名义超程的计算点作为刚分计算点。程的计算点作为刚分计算点。2 2、触头刚合速度、触头刚合速度指开关在合闸过程中，动触头与静触头接触瞬间的指开关在合闸过程中，动触头与静触头接触瞬间的运动速度。技

23、术条件无规定时，国家标准一般推荐取运动速度。技术条件无规定时，国家标准一般推荐取刚合前刚合前0.01s0.01s内平均速度作为刚合点的瞬时速度，并以内平均速度作为刚合点的瞬时速度，并以名义超程的计算点作为刚合计算点。名义超程的计算点作为刚合计算点。3 3、最大分闸速度、最大分闸速度指开关分闸过程中区段平均速度的最大值，但区段指开关分闸过程中区段平均速度的最大值，但区段长短应按技术条件规定，如无规定，按长短应按技术条件规定，如无规定，按0.01s0.01s计算。计算。四、测量断路器速度参量的方法四、测量断路器速度参量的方法五、高压开关综合测试仪五、高压开关综合测试仪第三节第三节 SF6SF6断路

24、器的检查与诊断断路器的检查与诊断采用采用SF6SF6气体作为绝缘和灭弧介质的断路器称为气体作为绝缘和灭弧介质的断路器称为SF6SF6断路器。断路器。由于由于SF6SF6气体具有优良的绝缘性能和电弧下的灭弧能力，无可燃、气体具有优良的绝缘性能和电弧下的灭弧能力，无可燃、爆炸的特点，使其在高压和超高压断路器中获得广泛的应用，爆炸的特点，使其在高压和超高压断路器中获得广泛的应用，并成为发展方向。目前并成为发展方向。目前500kV500kV电网几乎全部采用电网几乎全部采用SF6SF6断路器。断路器。SF6SF6断路器具有下列特点：（断路器具有下列特点：（1 1）SF6SF6断路器以断路器以SF6SF6

25、气体为绝缘气体为绝缘灭弧介质，耐电强度高，灭弧能力强。（灭弧介质，耐电强度高，灭弧能力强。（2 2）允许断路次数多，）允许断路次数多，检修周期长。（检修周期长。（3 3）检修维护方面，）检修维护方面，SF6SF6断路器比油断路器省时断路器比油断路器省时省力。（省力。（4 4）SF6SF6断路器所配用机构为弹簧储能型，优于油断路断路器所配用机构为弹簧储能型，优于油断路器所用电磁或液压机构。器所用电磁或液压机构。一、现场耐压试验一、现场耐压试验SF6SF6断路器按结构可分为落地罐式和瓷柱式。断路器按结构可分为落地罐式和瓷柱式。落地罐式落地罐式SF6SF6断路器的充气外壳是接地的金属体，一断路器的充

26、气外壳是接地的金属体，一般在运抵现场后组装充气，如有杂物或因运输中内部般在运抵现场后组装充气，如有杂物或因运输中内部零件发生位移，将改变原设计的电场分布。组装后进零件发生位移，将改变原设计的电场分布。组装后进行现场耐压试验能够发现隐形缺陷。行现场耐压试验能够发现隐形缺陷。相关规程规定，对落地罐式相关规程规定，对落地罐式SF6SF6断路器在现场要进行断路器在现场要进行合闸对地及断口间的耐压试验。合闸对地及断口间的耐压试验。断口试验时，应在分闸状态两端轮流加压，另一端断口试验时，应在分闸状态两端轮流加压，另一端接地。接地。瓷柱式瓷柱式SF6SF6断路器外壳是瓷套，对地绝缘强度高。断路器外壳是瓷套，

27、对地绝缘强度高。对变开距的瓷柱式对变开距的瓷柱式SF6SF6断路器，其断口开距大，可不断路器，其断口开距大，可不做耐压试验；做耐压试验；对定开距的瓷柱式对定开距的瓷柱式SF6SF6断路器，其断口间隙较短，如断路器，其断口间隙较短，如有杂质或毛刺存在，会在耐压试验时被清除，所以要有杂质或毛刺存在，会在耐压试验时被清除，所以要进行现场耐压试验。进行现场耐压试验。二、电阻检测二、电阻检测SF6SF6断路器的电阻检测可以对设备是否老化，是否存断路器的电阻检测可以对设备是否老化，是否存在内部设备腐蚀、内部温度过高和机械性能是否良好在内部设备腐蚀、内部温度过高和机械性能是否良好等状况进行推断，与等状况进行

28、推断，与SF6SF6气体纯度检测、微水检测等方气体纯度检测、微水检测等方法结合，可以更准确地对法结合，可以更准确地对SF6SF6电气设备工作状态进行诊电气设备工作状态进行诊断。断。电阻检测用直流压降法测量，电流不小于电阻检测用直流压降法测量，电流不小于100A100A。故障诊断实例故障诊断实例某电厂某电厂220 kV II220 kV II段母线发生故障后，对段母线发生故障后，对220 220 kVIIkVII段母线有关气室进行段母线有关气室进行SO2SO2、H2SH2S含量的测试，发含量的测试，发现现21B21B断路器室中气体分解产物严重超标，断路器室中气体分解产物严重超标，H2SH2S含量

29、含量为为121. 8 L/ L121. 8 L/ L，SO2SO2含量超过含量超过200L/ L200L/ L，认为该，认为该气室内存在严重的放电性故障。气室内存在严重的放电性故障。21 B21 B断路器气室三断路器气室三相连通，在打开上部盖板后，发现相连通，在打开上部盖板后，发现B B相气室动触头侧相气室动触头侧下部的均压环对底板均压环和端部封板有严重放电下部的均压环对底板均压环和端部封板有严重放电痕迹，不仅表面熔化，且有两处出现铝板烧穿的孔痕迹，不仅表面熔化，且有两处出现铝板烧穿的孔洞，在放电位置的底部封板周围有大量的灰白色粉洞，在放电位置的底部封板周围有大量的灰白色粉末和融化的铝质颗粒。末和融化的铝质颗粒。运行人员时有发现某水电厂断路器运行人员时有发现某水电厂断路器C C相内存在间相内存在间歇性异常响声，对其进行歇性异常响声，对其进行SF6SF6气体分解物含量测试，气体分解物含量测试，发现发现C C相的相的SO2SO2含量和含量和H2SH2S含量均大于含量均大于200L/ L (200L/ L (用用电化学传感器进行测试，检测器量程为电化学传感器进行测试，检测器量程为200L/ L)200L/ L)，后取气回实验室用检测管测得其后取气回实验室用检测管测得其SO2SO2含量为含量为550L/ 550L/ L L，H2SH2S