环境适应性及其它性能测试

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：标准规定，用于高温地区的高压电器在常温地区进行耐压试验时，试验电压要适当提高。还必须考虑耐振性能。国际大电网会议某工作组曾对高压断路器的可靠性进行了国际调查，其中由SF6气体的密封造成的故障约占主要故障的9%和次要故障的37%。SF6高压断路器的压力变化，因漏气导致气压降低，要及时补气，避免因发生漏气而使性能降低。

1.环境耐受性能

高压断路器在周围环境的条件下，都应能可靠工作。这些条件主要如下。

（1）海拔的影响，其对断路器的影响主要有2个方面：一是对外部绝缘的影响，因为海拔高的地区，大气压力低，耐压水平随之降低；二是对发热温度的影响，高海拔地区空气稀薄，散热差，允许通过的电流应该减小一些。因此对高海拔地区，我国标准对不同高度都有相应规定。例如，当在低海拔地区进行耐压试验时，试验电压应该提高。

（2）环境温度、温度、污秽等的影响，有关标准规定，高压产品使用的环境温度为-40～40℃。温度过低会使各种润滑油的黏度增加，影响开关电器的分、合速度，温度过低会使SF6气体液化，大大降低开断性能，甚至使得在高寒地区SF6断路器无法正常工作等。温度过高，可能造成导电部分过热等。对于户外断路器还要考虑日照的影响。标准建议周围环境温度每增加1℃，额定电流应减小1.8%；每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但最大不得超过20%。温度过高，空气绝缘性能也会降低。标准规定，用于高温地区的高压电器在常温地区进行耐压试验时，试验电压要适当提高。从40℃起，每超过3℃，试验电压提高1%。湿度和污秽的影响：湿度很大如相对湿度在90%以上，容易引起金属零件锈蚀，绝缘件受潮；沿海地区和重工业集中地区，空气中污秽严重，容易导致绝缘表面的污闪事故。因此，断路器根据使用环境不同和用户使用要求，要能够满足环境方面的要求。

另外，断路器还应具有足够的机械强度，如设计时应考虑风力负荷的影响，因为过大的风速可能使结构细长的断路器出现变形甚至断裂。还必须考虑耐振性能。

断路器操作机构动作时及灭弧的气流通过喷口时都会产生爆破声，当动作频繁时应采取某些消声措施，以减少对周围的噪声影响。

2.漏气对断路器性能的影响

现代断路器大部分为高压断路器，灭弧室中充有0.5 MPa的SF6气体以达到良好的绝缘和灭弧目的。由于加工、制造、机械配合及环境等方面的影响，断路器可能发生漏气现象。当发生漏气以后，气体压力降低，灭弧室中气体密度降低，会大大影响灭弧性能，甚至可能导致断开故障。国际大电网会议（GIGRE）某工作组曾对高压断路器的可靠性进行了国际调查，其中由SF6气体的密封造成的故障约占主要故障的9%和次要故障的37%。SF6高压断路器的压力变化，因漏气导致气压降低，要及时补气，避免因发生漏气而使性能降低。

另外，高压断路器还应考虑地震、风力、覆冰等环境条件。

3.电磁兼容（EMC）特性

电磁兼容（EMC）特性是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作，且不对环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。

在电力系统中，随着电网容量增大、输电电压增高，以计算机和微处理器为基础的继电保护、电网控制、通信设备得到广泛采用，因此电力系统的电磁兼容问题变得十分突出。由于现代高压断路器常常与电子控制和保护设备集于一体，因此对这种强电与弱电设备组合的设备不仅需要进行高电压、大电流的试验，还要通过电磁兼容试验。

电磁兼容试验包括电磁辐射试验和电磁抗扰性试验两个方面，最先引起人们重视的是电磁辐射的测试技术和抑制技术。对于开关设备和控制设备的主回路，在正常运行但不进行合分操作时，辐射电平是用无线电干扰电压试验来验证的。由合分操作（包括开断故障电流）引起的辐射是偶然发生的，其辐射的频率和电平被认为是正常电磁环境的一部分。

高压断路器的抗扰性试验是电磁兼容试验的重要部分，该试验最好在完整的二次系统上进行。一般认为在一有代表性的二次系统上进行试验，可以验证属于同一型式的开关设备和与控制设备相类似的二次系统的正常功能，也允许在实际结构中包括电子设备的那些主要部件上分别进行试验。抗扰性试验主要包括冲击电压试验、电快速瞬变脉冲群试验和振荡波抗扰性试验3个方面的试验内容。

冲击电压试验是耐受试验，并模拟高能脉冲的效应。试验要求，冲击电压应施加到连在一起的辅助和控制回路与开关装置的底架之间，并施加到辅助和控制回路的每一部分（这部分在正常使用中与其他部分绝缘）与连在一起并和底架相连的其他部分之间。如果每次试验都未发生破坏性放电，并且设备的工作未受到严重干扰，则应认为开关设备和控制设备的二次系统通过了试验。

电快速瞬变脉冲群试验是模拟在二次回路开合引起的情况，常用的试验方法有2种：一是利用适当的耦合网络和去耦合网络把快速瞬变脉冲群施加到被试设备的电源线上，观察设备是否受到干扰而动作；二是利用电容耦合将干扰耦合到I/O线上（包括被试设备与其他电气设备相连接的通信线），观察I/O线是否受到干扰并导致被试设备误动作。为了保证试验结果的重复性，要求试验条件及试验设备的配置（布置）要固定，并尽可能减少变动。被试设备电源线与脉冲发生器之间的连接都要求尽可能固定，并且尽可能短，以使试验结果有较高的重复性。

振荡波抗扰性试验是模拟在主回路中合分闸操作引起的情况，振荡波分为两类：一类为减幅振荡波；另一类为阻尼振荡波。试验中阻尼振荡波采用的频率为100 kHz和1 MHz，允许误差为±30%。通过适当的耦合网络和去耦合网络将阻尼振荡波信号施加到线对地（共模）或线对线（差模）的端口上。对于共模试验，试验电压一般为2.5 kV，对于差模试验，试验电压一般为1.0 kV。

环境适应性及其它性能测试

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