高压电器第九章高压断路器的试验.ppt

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1、2010-2011年第一学期 电气工程专业,电气信息学院 李 靖 2010. 11. 6,高 压 电 器,第九章 高压断路器的试验,第一节 概 述 一、进行高压断路器试验的意义： 由于迄今为止还无法完全依靠设计来确定高压断路器的性能，因此，任何一种断路器产品的制造，其性能都要经过试验来校正，而且在运行过程中还需要不断地检查其各种工作特性，以保证高压断路器的工作可靠性。 二、高压断路器的试验项目： （l）机械性能试验：有机械操作试验，运动特性试验，密封试验，防雨试验，破冰试验，耐寒试验，耐地震试验，机械寿命试验等。 （2）截流性能试验：有长期发热试验，回路电阻测量，短时耐受电流试验，峰值耐受电流

2、试验等。 （3）开断与关合性能试验：有短路开断与关合能力试验，失步开断与关合试验，小电流开断与关合试验，空载长线开断与关合试验，电容器组开合试验，近区故障开断试验等。,（4）绝缘性能试验：有工频耐压试验，冲击耐压试验，绝缘电阻测量，泄漏电流试验，介质损失角正切值测量等。 （5）特殊环境适应试验：包括湿热气候条件试验，高原气候条件试验，污秽试验等。 三、高压断路器试验分类：分三大类。 1研究性试验：是设计制造前产品必要进行的试验，它用以确定设汁的依据和结构参数； 2产品试验：包括型式试验、参考性试验、试运行试验和出厂试验四种，是产品在设计、制造和生产过程中进行的试验，也是高压断路器试验的主要部分

3、。详述如下： （l）型式试验：目的是对某一断路器的性能、质量等各方面进行研究和考核，并据此对设计进行修改和重新加工，然后再作考核。该试验的项目最多，占所有试验项目的大部分。不同产品应做的试验项目由产品标准确定。 型式试验是从一种产品中抽样进行的，若一种产品的重要零部件经过修改、代用以及重要的工艺更改时，都要重新按有关型式试验进行考核。 一种产品生产经若干年后也要重新进行型式试验。,（2）参考性试验：指型式试验以外的性能验证试验。 由于使用环境和场合的不同，有些断路器还要进行诸如耐寒、耐地震、特殊环境适应性等）的试验。 （3）试运行试验：指产品所需完成的工业实际运行试验考核。 注意：对一种新产品

4、，原则上都必须满足上述三种试验所规定的试验项目，才能通过鉴定，定型后方可投入批量生产。 （4）出厂试验： 目的是为了保证每一台产品的可靠性，对每一台产品都得进行。 出厂试验项目只是型式试验项目中的一部分。具体项目由产品标准规定。 3预防性试验：是指断路器在运行过程中所需进行的试验。有关内容参见高电压绝缘。,第二节 断路器开断能力试验 一、试验目的与条件： 1目的：研究和验证断路器的开断能力。 2. 主要试验条件：电源电压、恢复电压的瞬态特性、开断电流中的直流分量、开断的电流、功率因数、标准操作顺序。 （1） 电源电压：试验电源采用工频（50Hz）或尽可能接近工频的正弦波交流电源。外施电压应保证

5、满足工频恢复电压的规定要求，即三相开断试验的工频恢复电压应不低于其最高工作线电压的90； 当三相断路器作单相开断试验时，还应考虑首开相系数（1.5或1.3）。如首开相系数取1.5时，单相试验工频恢复电压Uhf应不低于下式确定的U1值：,（2）恢复电压的瞬态特性：有关数据可查GB198480。 （3）开断电流中的直流分量：用百分比表示。对于一般对称开断的情况，直流分量不应大于开断电流中交流分量峰值的20，见式（3-2）和图13-1所示，即:,（4）开断电流：交流用周期分量有效值表示，直流用百分比表示。 断路器规定：至少应在10、30、60和100四种额定开断电流下进行试验。 （5）功率因数：试验

6、回路的短路功率因数不应超过0.15。 短路功率因数可从回路常数计算、直流分量确定和通过控制发电机确定等三种方法中，选取最适用的一种来确定。 （6）标准操作顺序： 手动操作： 分180s 合分； 一般自动操作： 分 180s 合分 180s 合分； 具有自动重合闸的操作： 分 合分 180s 合分 其中为自动重合闸的无电流间隔时间，通常取0.3s或0.5s。,二、开断能力试验方法： 1、试验原则：等价性。 理论上讲，只要能满足前面提到的试验条件和要求，就可基本保证与实际运行条件相符。但是，由于试验需要容量非常大的设备，实际上根本没有相应的设备能真正满足超高压大容量断路器的试验要求。因此需采用满足

7、“等价性”的间接的、模拟的试验装置和方法来进行试验。 2“等价性”的主要条件： 根据分析，试验中符合“等价性”的主要条件是： （l）开断电流波形应与实际短路电流的波形基本一致，以保证燃弧过程和电弧能量与实际基本相同； （2）电流零点附近的电流、电压波形应与实际情况一致，以保证零点附近的物理过程与实际相同； （3）恢复电压的大小、频率和波形应与实际情况基本一致，以保证电压恢复过程和过零后复燃过程与实际相同。 为此，当一种新试验方法提出时，需要进行等价性论证，并要得到开断情况与实际相一致的验证。,3试验方法：有整体试验、部分试验、分步试验和合成试验。 （1）整体试验：按照断路器规定的电压和开断电流

8、来进行整体试验。由于试验需要提供断路器的全部开断容量，因此它只适用于容量较小的断路器。 该试验只要参数和波形选择得当，这会出现最接近于实际的开断情况。 （2）部分试验：由断路器部分断口或单元的开断能力试验推断出整个断路器的分断能力。 这种方法对积木式结构、串联单元的高压断路器是适用的。 在积木式结构中，串联各单元的结构、工作条件、工作状态是基本相同的，只需取一个单元进行试验，因此实际试验电压就可以降低。 例如有n个单元串联的断路器，当以一个单元做试验时，其试验电压只是整个断路器做试验时电压的n分之一。当然还需考虑各单元的电压分布不均匀情况，要取其中电压最高的单元电压作为试验电压。,（3）分步试

9、验： 对断路器分别以全电压、小电流和低电压、大电流进行试验，从而推断出断路器在全电压、大电流下的开断能力，这是一种受试验设备限制不得已而采用的间接试验方法，以两次不同情况下的试验结果推断出的开断能力。目前分步试验已不能作为性能的验证试验，但可作为研究性试验，用以确定试品的最大开断电流。 此方法的等价性和可靠性均较差。 （4）合成试验： 是以高电压、小电流和低电压、大电流两个电源，先后加在断路器上以满足开断过程中燃弧时的大电流和灭弧后的高电压要求的试验。 这种方法显著地降低了试验设备的容量，等价性也得到公认。目前已广泛采用，特别在发展超高压大容量断路器时，更显示出它的优越性。,第三节 开断能力试

10、验装置 开断能力试验装置需要在短时间提供巨大的能量，这些能量一般由电网、短路发电机和高压电容器储能来提供。 一. 断路器开断过程的描述及其特点： 图13-6是断路器电流开断过程中几个阶段的电流、电压原理波形图。它可划分为四个阶段： a 从触头分离瞬间起到主电流消失瞬间止的这一段时间为燃弧阶段。,b 在每个燃弧半波，电弧电压在电流过零前通常表现出显著变化，这取决于弧隙特性，因此电流变化率也将偏离相应的预期电流的变化率。这阶段为电流零前弧压显著变化阶段。 随后，断口两端的电压与电流一起降至零，并改变极性，断口两端出现瞬态恢复电压。 c 在电流零点后，由于存在瞬态恢复电压和弧隙剩余电阻，断口会流过弧

11、后电流，这就是弧后电流阶段。 流过断口的任何电流消失以后，断口就象一段绝缘距离似地承受电压。这就是介质强度。 d 实际上由于不能精确确定这些阶段的界线，常常是将弧压显著变化阶段和弧后电流阶段统称为电流零点阶段，即电流零区。,二、网络试验 1. 网络试验是直接利用电网进行开断能力试验，即把被试断路器接到所需的电网上，人为造成电网短路来进行断路器开断能力的试验。 2. 优点：不需专门电源，且可做三相试验。其试验条件比较符合实际运行情况。 3. 缺点： （1） 试验容量受到现有电网短路容量的限制； （2）试验时的参数由电网和试验地点所确定，调整很困难； （3) 造成电网的短路才能进行试验，对电网有损

12、害； （4）试验时间和次数受到限制；准备试验太费时间。 所以，网络试验有很大的局限性。 4、为克服上述缺点，可建立专供试验的网络试验站。 （1）其原理接线如图13-2所示。 图中变压器B用来改变试验电压，在需要时接入；电抗器DK和电阻R用以调节试验时的短路电流及功率因数；C0用以调节瞬态恢复电压的特性。,（2）若只进行“单分试验” ，可先使被试断路器DLbs和后备断路器DLhb闭合，再接通合闸开关DLh，使线路中产生需要的短路电流，然后开断DLbs进行试验。如果DLbs不能开断，则由后备断路器DLhb将短路电流开断而起保护作用。 （3）若进行“合分”试验，则先将DLhb和DLh闭合，然后接通D

13、Lbs，产生短路电流，并立即使DLbs自动分闸开断电路。同样，此时若DLbs试验失败，也可由DLhb开断行路。 我国已在北京、沈阳和上海等地建立了网络试验站。但是用网络试验站做直接试验时，短路容量仍会受到限制，只有在网络合成试验时，试验容量才能提高。,三、短路发电机回路试验： 1. 这是一种采用巨型三相短路发电机作为试验电源的短路开断试验。 所谓短路发电机实际上是特殊结构的同步发电机，只供重复地短时提供巨大的短路电流之用。它的电抗特别小，因此能提供的短路电流大，绕组的机械强度特别强，因此能经受短路电流电动力冲击的反复作用。它由一台普通交流感应电动机带动，电动机功率通常只要求能拖动发电机正常空载

14、运转即可。 短路发电机回路试验的原理接线图如图13-3所示。 同样，试验回路中也可加装变压器B来改变试验电压。试验电流和功率因数Q通过调整L和R完成。,2. 短路发电机试验的两种运行操作方式： （1） 突然短路： 启动电动机和励磁机组，当电动机短路发电机组达到额定转速后，逐渐将励磁电流通入短路发电机，使其电压达到要求值。然后，将电动机电源切除，并接通试验回路，执行短路开断试验。 此时靠发电机组转子和飞轮所储存的动能提供试验能量，以保证试验时电压和转速的基本稳定 （2） 冲击励磁： 试验前先将试验回路与短路发电机短接，但不接入励磁电流。 当短路发电机达到额定转速时，将电动机的电源切断并突然加入励

15、磁电流，这时发电机的短路电流由零开始急速上升，至一定程度时，被试断路器开断。 由于冲击励磁电流可达正常励磁电流值的十几倍之多，因此在试验回路开断后，必须迅速使励磁绕组去磁，否则发电机端电压将急速上升而损坏绕组绝缘。 这种运行方式，短路电流内没有直流分量，因此可以增大发电机的短路容量。,3 等价性：短路发电机回路试验的等价性好，能做三相试验。试验装置还能进行诸如重合闸试验、短时和峰值耐受电流试验等其它试验。 4 缺点：投资大，相当于一座不供电的大容量电站设备；维护、操作等较复杂。试验装置用作直接试验也受到容量的限制，但可做合成试验时的电流源。 四、振荡回路试验 1. 基本原理：用小电流在较长时间

16、内对脉冲电容器组充电，储存能量，然后经电感和被试断路器放电，以在短时间内获得交变的大电流供进行断路器开断能力试验。 2. 高列夫 单频振荡回路的 原理接线图如图 13-4所示。,2. 分为充电回路和试验回路两部分。先合充电断路器DLc，将电容器充电至Ucm，打开DLc，使充电回路与试验回路脱开。在被试断路器闭合状态时，接通DLh，形成振荡的放电过程，此时将被试断路器分闸，即可进行开断能力试验。 3. 在忽略回路中的电阻和被试断路器的电弧影响时，可得出放电回路中电流i和电容器上电压uc的变化规律为：,4. 单频振荡回路试验： （1）振荡回路试验中的波形图如图13-5所示。只要合适地选择L和C，就

17、可在放电回路中获得工频50Hz的正弦电流，而且回路中的正弦电流i落后于电容上电压uc90相角。 振荡回路中被试断路器开断的电流相当于电网中的纯电感性电流。当电流过零时，电容电压uc为最大值Ucm，相当于开断瞬间的工频恢复电压值。,（2）f0：在被试断路器DLbs上并接有调频电容C0，当DLbs电流过零开断时，断路器上将出现瞬态恢复电压。瞬态恢复电压的振荡频率f0为：,调节C0的大小就可改变被试断路器开断时的瞬态恢复电压频率。如尚需调节瞬态恢复电压的幅值，则可用一电阻与C0并联或串联。调节此电阻，即可改变恢复电压幅值。 由于实际回路中总有电阻存在，振荡回路提供的是衰减振荡过程；再考虑电弧电压的影

18、响，实际衰减就更大。因此，实际试验中有效的只是第一个半波。 如果被试断路器在后面几个半波才开断，则由于损耗的结果，电源能量已大大减小，为保证开断条件，须备有附加的特殊回路。 （3） 优缺点：设备简单，投资费用较少，维护、操作方便，容易做成合成回路；但不适用于进行燃弧时间较长的断路器的开断能力试验，且只能做单相试验。,由于f0比工频50Hz高得多，因此C C0，式（13-6）可改写为：,（4） 单频振荡回路计算举例（自学）： 若采用图13-4回路对一台额定电压Ur为10kV，额定（短路）开断电流Ike为20kA的三相断路器作满容量开断试验，试选择振荡回路的几个主要参数： a电容器充电电压Ucm：

19、 由于只能进行单相试验的工频恢复电压应不低于下式确定的值： U1=1.5Ur0.9/3 = 0.78Ur，式中Ur：线电压，11.5kV。 则U10.7811.58.79kV 可得外施电压幅值：,若暂不考虑衰减的影响，取Ucm=12.7kV b电容量C： 试验电流幅值Im=2Ike，所以,如采用MY30-19电容器，则至少需用374台。 c电感量L,d调频电容C0 对于10kV断路器进行满容量开断试验时，其瞬态恢复电压的固有振荡频率f0的规定值为5.9KHz，则,五合成试验法的基本思想及基本分类： 1. 合成试验法的基本思想： 将大电流和高电压先后加在断路器上进行试验，以满足断路器开断过程中燃

20、弧时的大电流和熄弧后的高电压的要求。 2. 合成试验回路： 采用两个独立的电源（即低电压、大电流的电流源和高电压、小电流的电压源）来代替直接试验时的一个高电压、大电流电源，两个电源按需要先后加在被试断路器上进行开断能力试验。 合成回路的电流源可以是网络、短路发电机和单频振荡回路装置中的任一种，而电压源一般均采用振荡回路。 由于每个电源的容量都较小，从而可以用较小的设备获得较大的试验容量，其投资费用比同样试验容量的直接试验设备实小得多。 3. 等价性：很好，已得到公认，为发展超高压大容量断路器提供了有利条件，但尚只能进行单相试验。用合成试验法进行断路器型式试验已被国际电工委员会认可而列入IEC标

21、准中。,4. 合成网络试验装置的种类：有电压引入回路和电流引入回路两大类。 （l）电压引入回路：电压源在电弧电流过零后才加到弧隙上，因此电流源供给过零前的大电流和刚过零后很短时间内的恢复电压，然后由电压源提供高的恢复电压。 （2电流引入回路： a 电压源在电弧电流过零前一段时间加到弧隙上，因此电压源也要提供一定数量的电流，与电流源的大电流叠加，而过零后，完全由电压源提供恢复电压。 一般认为，只有在电流过零前就在弧隙上加上电压源，才能保证试验与实际开断情况基本一致。因此，电流引入回路的试验等价性要好得多。 b 威尔合成回路：电流引入回路的一种，其原理接线图如图13-7所示。 它由短路发电机F和变

22、压器B作为电流源，而用振荡回路作为电压源。 试验时，DLf与DLbs都处于闭合位置，接通DLh后，就有短路电流i1通过DLf和DLbs。DLh接通后随即让DLf与DLbs分断，产生电弧。在电流过零前某一时刻（一般为几百微秒）时使球隙G点火，于是预先已充到相应试验电压的电容器Cu通过球隙和电抗器DKu向DLbs放电，使高压回路投入工作。,电压源提供的电流i2也通过DLbs弧隙，于是DLbs中流过的电流为i1+i2，波形见图13-8。由于流过DLf中的电流i1比流过DLbs中的电流（i1+i2）要先过零，DLf中的电弧就先熄灭，使电流源与被试断路器DLbs及电压源脱离，免受高电压的的危害。从图中可

23、以看到，由于电流i2的引入，使流过DLbs的电流发生了畸变。但是只要畸变不大，并且畸变区域离电流过零点较远，可以认为不影响试验的等价性。在bc段时间内（通常为50300s），只有电流i2流过DLbs中的电流过零，电弧熄灭。恢复电压就立即加在断路器的弧隙两端。R0、C0用来调节瞬态恢复电压的参数。,5. 合成试验法是一种间接试验方法，它除了必须合适地选择回路参数以满足开断条件外，尚需保证与相同开断条件下的直接试验方法等价。 保证合成回路等价性的要求在IEC号427号出版物中作了详细的规定。 现就电流引入回路的几个主要要求说明如下： （1）电流源必须提供所需要的试验电流，其电弧能量应与等价的直接试

24、验相同。燃弧时间内释放的电弧能量取决于电弧电压及电流。当断价器开断电流时，电流总有些畸变，幅值和半波持续时间要相应减小，畸变的大小取决于电弧电压与回路电压之比。 在直接试验时，不需考虑断路器电弧电压在减小电流幅值及半波持续时间（与预期电流相比较）方面的影响，因为这一影响是断路器的一种性质。 在合成试验中，由于工频电流回路的电压较低，以及由辅助断路器和被试断路器相加的总电弧电压较高，电弧电压对工频回路电压之比增大，对电流的影响就更显著。因此，为了避免合成试验中加于断路器的开断电流畸变到不可接受的程度，用开断电流的两个特性值（幅值和半波持续时间）的误差来确定可允许的最大影，即要求开断电流的幅值和电

25、流半波持续时间的误差小于10%。为满足这一要求电流源的电压不能太低，其电压幅值至少应为电弧电压的1015倍。,（2） 在直流试验中，瞬态恢复电压与工频恢复电压是连续的。 在合成试验中恢复电压或由电压回路直接供给或与工频电流回路串联后供给。这时给出的是一直流电压或一交流和直流组合起来的电压，或一交流电压，由于电压源的能量有限，大部分情况下是衰减的，但恢复电压至少要维持0.1s。 （3）从被试电器电弧电压示波图来确定电孤电压显著变化阶段。 此阶段决定了试验可采用的引入电流的最高频率f2max。这是因为电弧电压显著变化阶段必须比电弧单独由引入电流供给的时间短。为做到这一点，与f2max相当的周期至少

26、应是电弧电压显著变化阶段的4倍。 引入电流的频率f2不应大于f2max，但又应足够高，以防止在燃弧阶段因引入电流和工频短路电流叠加而引起过度的电流畸变。而且人还应足够低于瞬态恢复电压的基频，使回路易于调整。通用的引入电流频率f2为250Hz到1000Hz。,（4）为了保证过零前后电弧的物理过程相同，在投入电压源后，被试断路器DLbs中电流过零时的变化率应与规定的预期电流过零时的di/dt相等。根据这一条件，电流源与电压源的电流间的关系应由下式决定：,第四节 机械特性试验 一、机械特性试验的重要性 1. 意义：提高产品的机械性能，加强对断路器的维护，这对系统的安全运行有着非常重要的意义。 2.

27、机械性能： 包括各部件的强度、机械操作的正确与灵活、运动特性是否满足要求等，都直接影响到断路器的性能和工作可靠性。 它不仅是断路器型式试验的主要项目，而且其中的机械操作试验、运动特性试验等还列入出厂试验项目和断路器的预防性试验中。 （1）机械操作试验： 一般要求产品在操作电压、气压或液压的最高、最低额定值，以及在最高工作气压（或液压）和最低操作电压组合的情况下，能正确可靠地按规定的次数连续进行合闸、分闸和自动重合闸操作。在型式试验中还要进行机械寿命试验，按规定完成操作次数，试验后不应引起任何妨碍其正常工作的损坏，但允许作少量的修整。,而在出厂试验和运行中只是检查产品安装调整得正确与否及操作是否

28、灵活可靠，通常以连续操作若干次不出现异常情况即认为合格。 （2）运动特性试验 运动特性常用动触头运动速度和动作时间来表示，其中，重要参数是：刚分速度、刚合速度、最大分闸速度、分闸时间、自动重合闸无电流间隔时间以及金属短接时间等。 . 断路器分闸时的速度行程特性（速度特性）中，速度应是动触头在各个位置时的瞬时速度。但是要准确测出各点的瞬时速度有一定的困难。一般要从动触头运动的时间特性（即时间行程特性）计算出速度特性，因此就与测量和计算的精度有关。速度特性中各点的速度虽指瞬时速度，但测量中往往是以某一小区段内的平均速度来代替，区段取得越小则越接近瞬时值。, 刚分（或刚合）速度的确定，一般采用刚分点

29、后（或刚分点前）0.01s内的平均速度来表示刚分（或刚合）速度。 运动特性测量方法： a电磁振荡法测速度特性:图13-9示出电磁振荡器测速原理图。 它的主体是一个交流电磁铁，在街铁上装有振动记录笔。当通以50Hz交流电时，衔铁以每秒100次的频率振动，使振动笔在运动纸板上绘出振荡周期为0.01s的波形。纸板上波形的总长度，就是触头的总行程。,由于运动速度不同，各波峰之间的距离不相同，波形有疏有密。只要量得两波峰之间的距离hi（cm），就可得出该区段内的平均速度： Vi= hi /0.01（cm/s）= hi （m/s） 根据触头行程和所对应的时间，就可算出各段的平均速度，然后绘出v=f（h）的

30、速度特性曲线。 这种方法十分简便，立即可看出触头运动的全过程，在出厂试验和运行现场广泛采用。 但是它的测量误差大，对运动速度很高的产品不宜采用。,（2）行程记录器示波器法测运动特性: 图13-10示出该方法的测量原理和线路图。 行程记录器包括行程板和滑动触头两部分。行程板由厚度相等的绝缘片与导电片相间叠装而成，滑动触头与导电杆（或操作杆）相连接。当串联电阻R1R2R3，且滑动触头与行程板的导电片逐片接触时，就能在示波图上记录下依次改变振幅的波形图。同样，也可由此而求得断路器的运动特性。,这种方法可记录多种讯号，能比较准确地把多种参数的变化过程同时记录于一张示波图上（见图13-10，b），便于分

31、析比较。但当速度很高时，行程测量板上滑动触头的接触点容易产生弹跳，使波形失真，误差增大。 （3）电秒表测动作时间 电秒表或周波积算器是一种测量通电时间的仪表。接通时它就开始计数，直到断电为止。它最小的记时单位为一个工频周波，即0.02s。测量断路器的分闸时间、合闸时间以及各断口之间的不同期性等均可采用电秒表法。此法简单，便于在运行现场采用。 其测定动作时间 的原理如图13-11所示。 其中同步接点K应 与操作讯号同时投入， DL即为断路器触头。,（4）微分式断路器测速仪 a 用一根电阻丝，两端接上直流电源，与断路器动触头相连的一滑动触点可在电阻丝上滑动，那么当断路器分（合）闸操作时，动触头带动

32、滑动触点在电阻丝上移动，用示波器录下电阻丝一端与滑动接点之间的电压，即得到v=f（t）的时间特性曲线。这是将电阻丝上均匀分布的电压用来模拟行程，如图13-12曲线1所示。因为速度v=dh/dt，就是曲线l上各点的斜率。因此，对曲线1上各点求微分，就可得到运动过程中各点的瞬时速度与时间的关系曲线v=f（t），如图13-12曲线2。由于所获得的信号是一个电压信号，只要将该信号经过RC微分电路进行变换，即可直接得到速度随时间变化的关系。,b 微分测速仪就是利用上述原理，从电阻采样，获得行程随时间变化的电压信号，经过微分电路变换，再放大，来得到v=f（t）的关系，由示波器记录。所测速度的数值，可根据用

33、定标装置录取的标准波形，直接从示波图上读得。微分测速仪可分为采样构架、定标装置、微分放大器和电源四个部分。 c 图13-13为用微分测速仪实测的断路器分闸时的关系曲线，曲线1是断路器分闸时行程与时间的关系；曲线2为速度与时间的关系；曲线3为触头分闸信号；曲线4为分闸线圈电流波形。其测量结果比较直观，而且很容易获得触头刚分离时的速度。,第五节 温升试验 温升试验的目的是研究和验证高压电器各部分的发热情况，它是高压电器型式试验之一。除适用于断路器外，同样适用于其他高压电器。 高压电器在正常运行情况下，其任何部分的温升不得超过规定的允许极限值。该数值由国家标准GB763-74给出。 一、温升的测量

34、l线圈温升的测量 一般应采用电阻法测量。仅当电阻法不能使用时，才考虑使用其他方法。 电器线圈内部温度的分布沿径向是不均匀的，其最高温度点在线圈内部。测量表面温度的方法不能真实反映线圈内部的温度。而用电阻变化法测量得到的是线圈平均温升，也只能间接反映线圈内部的发热情况。,（1）用电阻法求线圈平均温升的求法： 金属导体的电阻随温度变化，即 R=R0（1+a） 式中R 温度为0时线圈的电阻（ ）； R0 0时的线圈电阻（）； a 0时导线材料的电阻温度系数（1/）。对于紫铜为1/234.5，对铝为1/245。 设周围空气温度为01时，测得线圈冷态电阻为R1；线图通电发热至温度2时，测得线圈热态电阻R

35、2，分别代入式（13-9），并求解可得： R2-R1/R1= 2 01/（1/a+ 01 ） 整理后 2 = R2-R1/R1（1/a+ 01 ）+ 01 （）, 如果测热态电阻时周围空气温度变成02，则线圈温升用下式计算 显然，只需测得R1、R2和01、02，即可算出线圈的平均温升。线圈的电阻常用单臂电桥或双臂电桥来测量。 2电器零部件表面温升的测量： 对除线圈外的电器零部件不同部位的温度应使用合适的温度计或热电偶，放在最热的能测到的部位上进行测量。 用温度计或热电偶进行测量时，应注意下列事项： （l）温度计或热电偶的球泡应予保护（用干而清洁的毛织品等进行保护），以防散热。而受保护的面积与受

36、试电器的散热面积相比可以忽略。 （2）应确保温度计或热电偶与被测部件表面之间具有良好导热性。当球泡温度计放在有交变磁场的受测点时，应使用酒精温度计。,实际测量中，除个别处用温度计测量外，一般用热电偶法来测量。当热电偶的热端与冷端存在温度差时，就会在热电偶的回路中产生热电势，它是热端与冷端温度的函数。当保持冷端温度不变，则所产生的热电势就仅是热端温度的函数。这就是热电偶测温的基本原理。利用热电偶，就把温度的测量转变为热电势的测量。为了减少测量中的误差，一般热电势可采用直流电位差计来测得。 电器温升试验常用线径为0.20.5mm的康铜线和绝缘铜线组成热电偶。铜一康铜测温范围在300以内。 一个电器

37、产品作温升试验时，往往需要很多支热电偶同时测量许多点的温变，通常用一只开关转换箱接到热电偶测量线路中，以便用一台电位差计迅速地分别测量各点的热电势。 常用的热电偶测温线路有两种：一种是冷端放于空气中，把热电偶的铜丝和康铜丝的两个端头接到电位差计的测量端，如图13-14（a）的接线。若冷端的温度即为周围空气温度，测出热电势见后，直接可算得被试点的温升： = KE1 （） （13-12） 式中 E1测得的热电势（mV）； K热电偶常数，对于铜康铜，K25.125.4/mV。,另一种测温线路如图13-14（b）所示，在热电偶线路中再反接串联一个相同的热电偶，该热电偶的焊接点作为冷端放于O的冰水混合物

38、中，此时用电位差计测得热电势El后，先按式（13-12）计算出被试点的温度，再减去周围空气温度即可，得到被试点温升。系数K严格地说并不是常数，因此常采用热电偶的热电势温度校正曲线，测得热电势后，从校正曲线上去求得精确的测量值。,二、温升试验方法 1. 进行温升试验时，断路器均应按近似正常运行的情况进行安装，且应防止外来的不应有的加热或冷却。试验应选择在发热最严重的工作状态下进行。对特大型电器，可在降低对地绝缘高度的情况下进行试验。 2. 试验时通过电器的电流应为电器的额定电流。除直流线圈外，断路器应在额定频率下进行试验，频率容许误差应在+20和-5以内。试验电流应接近正弦波。试验时的周围空气温

39、度应在+10+40 之内。 3. 断路器主回路两端的连接线应该考虑到不会从断路器上散走或向断路器传入不正常的热量。GB763-74规定连接导线为水平平放，长度均应大于2m，并对试验时所用的各种连接导线截面也作了相应的规定。 4. 除断续工作的线圈外，每次试验的时间应足以使温升达到恒定的数值。GB763-74中规定当三小时内温度变化不超过2即认为温升达到稳定，而IEC标准中认为每小时的温升增高不超过1时即可。,思考题与习题 1三相断路器作单相开断试验时，为什么要考虑首开相系数的影响？如何选择首开相系数的数值？ 2. 断路器开断能力试验中，满足试验条件与符合“等价性”在概念上有什么区别？ 3试比较网络试验、短路发电机回路试验、振荡回路试验及合成回路试验的优缺点。 4合成回路试验的根据是什么？试说明电流源与电压源各自的特点，以及总设备容量减小的原因。 5合成回路中电压引入回路与电流引入回路的区别与特点是什么？为保证合成回路试验的等价性，哪些主要的要求必须满足？,44,本 章 结 束 请继续学习下一章！,