高压断路器的绝缘预防性试验项目及标准

高压断路器是电力系统中最重要的设备之一，它担负着控制和保护的双重任务，即根据电网运行的需要用它来可靠地投入或退出相应的线路或电气设备；当线路或电气设备发生故障时，将故障部分从电网中快速切除，保证电网无故障部分正常运行。如果开关设备不能在电力系统发生故障时开断线路、消除故障，就会使事故扩大造成大面积的停电。因此，高压断路器设备性能的好坏、工作的可靠程度是决定电力系统安全供电的重要因素。在电力系统中工作的高压断路器设备必须满足灭弧、绝缘、发热和电动力方面的一般要求。
    绝缘预防性试验主要有：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。
    一、绝缘电阻测量
    1.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，应使用不同电压等级的兆欧表。
    2.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杆对地绝缘，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、表面沉积污染、弧道灼痕等贯穿性缺陷，对引出线套管的严重绝缘缺陷也能有所反映。
    3.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。对35kV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及内部灭弧室是否受潮或烧伤。
    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表1-1所列数值。

 1.对于真空断路器、压缩空气断路器和SF6断路器，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2500V的绝缘电阻测试仪，其值应大于5000 MΩ。
    2.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500V(或1000V)绝缘电阻测试仪进行测试，其值应大于2MΩ。对于500kV断路器，应用1000V绝缘电阻测试仪测量，其值应大于2MΩ。
    3.根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作真实性考核。
    二、介质损耗角正切测量
    1.多油断路器(已淘汰)
    测量40.5kV及以上非纯瓷套管和多油断路器的tgδ，其主要目的是检查套管及其它绝缘部件如灭弧室、绝缘提升杆、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。
    对于断路器整体的tgδ是建立在套管标准基础上的，故非纯瓷套管断路器的tgδ可比同型号套管单独的tgδ增大些，其增加值见表1-2。

表1-2 非纯瓷套管断路器的tgδ增加值

 注：带有并联电阻断路器的整体tgδ(％)可相应增加1。
        * 对DW1-35(D)型断路器，其tgδ(％)值的增加数为3。
    2.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，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tgδ。测得的电容值与出厂值比较应无明显变化，电容值偏差在±5％范围内，10kV下的tgδ值不大于下列数值：
    油纸绝缘                 0.005
    膜纸复合绝缘             0.0025
    三、泄漏电流测量
    测量泄漏电流是35kV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。
    对少油断路器和压缩空气断路器，在分闸位置按图1-1的接线方式进行加压试验，即进出线端接地，试验电压加在中间三角箱处。若泄漏电流超标时，则分别对每一部件进行分解试验，检查绝缘是否符合要求，从而确定缺陷部件，直流试验电压见表1-3。

表1-3 直流试验电压 

图1-1 泄漏电流测量

 泄漏电流一般不大于10µA，但对于252kV及以上少油断路器提升杆(含支持瓷套)的泄漏电流大于5µA时，就应引起注意。另外为使测量准确可靠，各次试验有较好的可比性和规律性，在试验中应注意以下几点：
    (1)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；
    (2)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；
    (3)保持一定的升压速度。对稳定电容要充分放电，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；
    (4)高压直流输出端并联不小于0.01µF的稳压电容，否则会引起测量值偏低。
    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相间地绝缘状况；分闸状态下主要鉴定断口间的绝缘状况。126kV及以上的油断路器若因试验设备的限制可不做整体交流耐压试验。40.5kV及以下的油断路器在新安装和大修后应做交流耐压试验，必要时在预防性试验中也应进行交流耐压试验。对于12～40.5kV电压等级的和三相共箱式的断路器还应做相间耐压试验，其试验电压值与对地耐压时相同。耐压试验过程中，试品未发生闪络、击穿，耐压后不发热，认为耐压试验通过。交流耐压试验电压见表1-4。

表1-4 交流耐压试验电压

 注：1. 当12kV系统中性点为有效接地时，取括号中数据。
        2. 分母数为根据IEC补充的较高耐压水平值。
    对126kV及以上油断路器提升杆的交流耐压试验的电压值，可参考上表1-4。也可进行分段加压试验，但应进行分段系数的修正。
    1.对于断路器的辅助回路和控制回路的交流耐压试验，试验电压为2kV。对72.5kV及以上的油断路器，其试验电压按DL/T593－1966规定值的80％进行。过滤和新加油的断路器一般需静止3h左右，等油中气泡全部逸出后才能进行。气体断路器应在最低允许气压下进行试验，才容易发现内部绝缘缺陷。
    2.交流耐压试验电压测量的要求不是很严格的，可以直接从低压侧读数后换算。交流耐压试验前后的绝缘电阻不下降30％为合格。
    3.试验时油箱出现时断时续的轻微放电声，应放下油箱进行检查，必要时应将油重新处理，若出沉重击穿声或冒烟，则为不合格，务必重新处理。如有机绝缘材料烧坏应当更换，并查明原因，原因未查明时，不得轻易重试，以免造成损失。
    4.交流耐压的试验电压一般由试验变压器或串联谐振装置产生。为使试验电压不受泄漏电流变化的影响，变压器输送的试品短路电流应不小于0.1A(有效值)。当试品放电时，使试验电压产生较大波动，可能会造成试品和试验变压器损坏，应在试验回路中串联一些阻尼元件。串联谐振装置主要由容性试品或容性负载和与之串联的电感以及中压电源组成，也可由电容器与感性试品串联而成。改变回路参数或电源频率使回路谐振，产生远大于中压电源电压的幅值加在试品上。在试品放电时，由于电源输出的电流较小，从而限制了对试品绝缘的损坏
    五、测量导电回路电阻
    断路器导电回路电阻的测量是在断路器处于合闸状态下进行的，其测量接线如图1-2所示。它是采用直流电压降法进行测量。常用的测量方式有电压降法(电流－电压表法)和微欧仪法。

图1-2 断路器导电回路电阻的测量

 1.电压降法
    直流压降法的原理是，当在被测回路中通以直流电流时，则在回路接触电阻上将产生电压降，测量出通过回路的电流及被测回路上的电压降，即可根据欧姆定律计算出接触的直流电阻值。
    测量时，图1-2的回路通以100A直流电流，电流用分流器及毫伏表1进行测量，回路接触电阻的电压降用毫伏表2进行测量，毫伏表2应接在电流接线端里侧，以防止电流端头的电压降引起测量误差。表计的精度应不低于0.5级，流过电流的导线截面应足够大，一般可用截面为16mm²的铜线。
    2.回路电阻测试仪
    回路电阻测试仪的工作原理仍是直流电压降法，通常采用交流220V电压经整流后，通过开关电路转换为高频电流，最后再整流为100A的低压直流，用作测量电源。具有自动恒流，并数显测试电流值和回路电阻值。测量时，回路电阻测试仪内的标准电阻分流器(R_di)与被测回路电阻(R_x)呈串联关系，有U_x/R_x=U_di/R_di=I，即R_x=(U_x/U_di)R_di，所以即使测量通入的电流值稍有偏离100A，也不影响测量结果。
    使用回路电阻测试仪时，也应将电压测量线(细线)接内侧，电流引线(粗线)接外侧。
    断路器触头的接触电阻是由表面电阻(膜电阻)和收缩电阻组成的。当使用双臂电桥进行断路器导电回路电阻的测量时，由于双臂电桥测量回路通过的是微弱的电流，难以消除电阻较大的氧化膜，测出的电阻示值偏大，但氧化膜在大电流下很容易被烧坏，不妨碍正常电流通过。又当触头因调整不当(如触头压力变化)、运行中发生变化或触头烧损严重等使有效接触面积减小时，双臂电桥的微弱电流，在其接触处不会产生收缩，即无法测出收缩电阻，而在大电流或正常工作电流通过时，就会使该接触处的电阻增加，引起触头的过度发热和加速氧化。对此，GB763－90《交流高压电器在长期工作时的发热》、DL405－91《进口220～500kV高压断路器和隔离开关技术规范》等标准均已明确规定：测试采用直流电压降法，通入的电流不得小于100A。所以电桥法和直流电压降法的测量结果是有差别的，而直流压降法更能反映断路器的实际工作状况。