有載分接開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沿革及達(dá)標(biāo)技術(shù)措施

分接開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沿革及達(dá)標(biāo)技術(shù)措施摘要：著重介紹分接開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的沿革、新標(biāo)準(zhǔn)的性能要求及達(dá)標(biāo)相應(yīng)技術(shù)措施。關(guān)鍵詞：分接開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)、措施一．標(biāo)準(zhǔn)沿革分接開關(guān)的性能要求與分接開關(guān)的技術(shù)開展和標(biāo)準(zhǔn)沿革的狀況密切相關(guān)的。隨著分接開關(guān)的技術(shù)開展和可靠性大幅度提高以及電力系統(tǒng)急劇開展，因此人們迫切要求統(tǒng)一規(guī)格和性能要求。早在二十世紀(jì)六十年代，國(guó)際電工委員會(huì)〔TC〕14《電力變壓器》技術(shù)委員會(huì)著手分接開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。于1964~1965年的兩年期間，先后統(tǒng)一了配電用和輸電用的有載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓器以及分接開關(guān)性能指標(biāo)、試驗(yàn)工程標(biāo)準(zhǔn)，并于1966年首次發(fā)表IEC214《有載分接開關(guān)》公報(bào)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，在分接開關(guān)歷史上具有劃時(shí)代的意義，從而分接開關(guān)有了統(tǒng)一的性能要求。隨著分接開關(guān)技術(shù)開展和年代的變遷，IEC214標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行三次重大的修訂。其中1976年除對(duì)IEC214標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行首次的修訂外，還編制了IEC542《有載分接開關(guān)應(yīng)用導(dǎo)那么》，用于正確指導(dǎo)分接開關(guān)的選用和使用。1989年，IEC214標(biāo)準(zhǔn)再次進(jìn)行修訂，分別把機(jī)械壽命和觸頭電氣壽命提高2.5倍。與此同時(shí)，GB10230－1988《有載分接開關(guān)》和GB/T10584－1988《有載分接開關(guān)應(yīng)用導(dǎo)那么》的國(guó)家標(biāo)淮首版相應(yīng)誕生了。2003～2004年，IEC214標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第三次重大修訂。本次IEC60214標(biāo)準(zhǔn)把IEC214和IEC542合并為分接開關(guān)總標(biāo)題下的兩個(gè)局部：第一局部：性能要求和試驗(yàn)方法；第二局部：應(yīng)用導(dǎo)那么。目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10230也相應(yīng)地進(jìn)行修改，并進(jìn)入報(bào)批階段。歷次IEC60214標(biāo)準(zhǔn)的修訂的性能要求見表1的標(biāo)準(zhǔn)沿革狀況中所表達(dá)。表1.IEC60214標(biāo)準(zhǔn)沿革狀況序標(biāo)準(zhǔn)沿革標(biāo)準(zhǔn)主要性能要求及修改重要內(nèi)容性能要求結(jié)構(gòu)要求1IEC214-1966機(jī)械壽命20萬次、電氣壽命2萬次；——2IEC214-1976保存IEC214-1966的機(jī)械壽命20萬次、電氣壽命2萬次的性能要求增加有載分接開關(guān)和電動(dòng)機(jī)構(gòu)兩章節(jié)的結(jié)構(gòu)要求；IEC542-1976增加分接開關(guān)的選用和使用的推薦性要求3IEC214-1989壽命指標(biāo)重大修改：機(jī)械壽命50萬次、電氣壽命5萬次；進(jìn)一步完善有載分接開關(guān)和電動(dòng)機(jī)構(gòu)兩章節(jié)的結(jié)構(gòu)要求；IEC542-1989根本維持IEC542-1976的選用和使用的推薦性要求4IEC60214-1-2003IEC60214-1增加無勵(lì)磁分接開關(guān)及電動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)局部的性能要求；增加電抗式有載分接開關(guān)術(shù)語、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及附錄B的性能要求；修改絕緣試驗(yàn)和密封試驗(yàn)等要求及測(cè)試方法等。IEC60214-2-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重大修改，增加安裝、選用、運(yùn)行監(jiān)控的主要技術(shù)要求。二．性能要求及貫標(biāo)相應(yīng)技術(shù)措施⒈壽命指標(biāo)有載分接開關(guān)與無勵(lì)磁分接開關(guān)根據(jù)所使用環(huán)境條件的不同，對(duì)其壽命指標(biāo)的要求也截然不同。由于無勵(lì)磁變壓器調(diào)壓必須停電，許多已在系統(tǒng)中運(yùn)行的無勵(lì)磁變壓器除非不得已時(shí)，一般均不調(diào)換分接抽頭改變其電壓比。因此，根本上不發(fā)揮調(diào)壓作用或調(diào)壓次數(shù)很少。據(jù)此，無勵(lì)磁分接開關(guān)壽命指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有載分接開關(guān)壽命指標(biāo)(見表2)，以便獲得更佳的性價(jià)比。表2.分接開關(guān)壽命指標(biāo)的要求項(xiàng)目有載分接開關(guān)(包括電動(dòng)機(jī)構(gòu))無勵(lì)磁分接開關(guān)手動(dòng)操作電動(dòng)操作機(jī)械壽命(萬次)IEC標(biāo)準(zhǔn)≥50，工業(yè)興旺國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≥80IEC標(biāo)準(zhǔn)≥0.2IEC標(biāo)準(zhǔn)≥2電氣壽命(萬次)IEC標(biāo)準(zhǔn)≥5，工業(yè)興旺國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≥20----------要實(shí)現(xiàn)分接開關(guān)壽命指標(biāo)，必須著重解決下述與分接開關(guān)壽命密切相關(guān)問題：⑴關(guān)鍵的傳動(dòng)構(gòu)件不僅要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，而且需要外表硬化處理(調(diào)質(zhì)、淬火、碳氮共滲和氮化等)，提高耐磨性，減少磨屑；⑵加強(qiáng)軟連結(jié)、編織線等薄弱工藝的攻關(guān)，提高使用壽命期限和操作次數(shù)，減少維修次數(shù)；⑶儲(chǔ)能彈簧和觸頭彈簧按一類重要負(fù)荷彈簧設(shè)計(jì)，確保分接開關(guān)工作可靠性和平安性；⑷加強(qiáng)緊固件防松措施的研究，采用行之有效的高強(qiáng)度〔8.8級(jí)或10.9級(jí)〕螺栓、自鎖螺母、止退墊片和零比率碟形墊圈(用于絕緣件緊固，內(nèi)錐高度H/鋼扳厚度a=1.5)的措施；⑸觸頭耐磨性和耐蝕性的攻關(guān)，采用銀銅合金、鉻鋯銅合金的耐磨材料作為分接選擇器觸頭，且外表鍍硬銀(3%銻液里低溫電鍍，HV150～180)處理，提高運(yùn)動(dòng)觸頭的耐磨性；電弧觸頭采用耐燒蝕的Cu-W-Ni合金〔W65%，Cu34.5%，Ni0.5%〕制成，電氣壽命高達(dá)20萬次；⑹絕緣構(gòu)件采用DMC或SMC高強(qiáng)度不飽和聚酯料團(tuán)模壓成型，絕緣筒或絕緣扳用環(huán)氧玻璃絲纏繞或引拔擠拉成型，耐熱性好、機(jī)械強(qiáng)度高和電氣性能好；2.觸頭溫升分接開關(guān)觸頭溫升限值的要求見表3所示。表3.分接開關(guān)觸頭溫升限值的要求序觸頭材料無勵(lì)磁分接開關(guān)有載分接開關(guān)空氣中(K)油中(K)空氣中(K)油中(K)1裸銅251535202外表鍍銀的銅/合金401565203其它材料協(xié)商15協(xié)商20由于無勵(lì)磁分接開關(guān)調(diào)壓次數(shù)很少，觸頭長(zhǎng)時(shí)間一直停留在一個(gè)分接位置上，分接開關(guān)操作過程中觸頭正常的擦抹動(dòng)作沒有了，觸頭外表得不到清洗。由此觸頭接觸電阻高于正常值，那么觸頭外表可能開始過熱。因熱裂化而在觸頭外表出現(xiàn)碳的形成物，并可能和觸頭粘在一起，導(dǎo)致觸頭導(dǎo)電性能逐慚變壞和過熱性故障的發(fā)生。所以無勵(lì)磁分接開關(guān)觸頭溫升限值嚴(yán)于有載分接開關(guān)，在1.2倍最大額定通過電流的15K溫升值近似于1.0倍最大額定通過電流的11K溫升值。無勵(lì)磁分接開關(guān)溫升限值從原20K的性能要求改為新15K性能要求后，應(yīng)重新驗(yàn)證其觸頭溫升是否符合新標(biāo)準(zhǔn)的性能要求。對(duì)于未達(dá)標(biāo)的無勵(lì)磁分接開關(guān)，應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)措施，進(jìn)行設(shè)計(jì)和質(zhì)量攻關(guān)，適當(dāng)?shù)卦龃笥|頭壓力或增加觸點(diǎn)并聯(lián)數(shù)目、降低載流導(dǎo)體電流密度。3．密封性能為了防止分接開關(guān)切換油室內(nèi)因電弧所產(chǎn)生的污油滲漏到變壓器油箱里，要求分接開關(guān)切換油室應(yīng)具有密封性能。在IEC214-1989標(biāo)準(zhǔn)中，僅定性地提及壓力試驗(yàn)，未規(guī)定量化試驗(yàn)值和試驗(yàn)方法。但在IEC60214-1(2003)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定分接開關(guān)制造廠必須聲明壓力和真空試驗(yàn)值，并增加油室密封型式試驗(yàn)工程。對(duì)于油浸式分接開關(guān)的油室密封試驗(yàn)，明確采用油中氣體分析法(DGA)來檢驗(yàn)，規(guī)定了兩種可操作性的試驗(yàn)方法。然而真空分接開關(guān)或用其它不產(chǎn)生電弧的電器作為切換開關(guān)或選擇開關(guān)，因切換油室內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生電弧，就不必要進(jìn)行上述密封試驗(yàn)。⑴在工作負(fù)載試驗(yàn)期間的密封試驗(yàn)切換開關(guān)或選擇開關(guān)油室的密封性可以與工作負(fù)載試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行來檢驗(yàn)。切換開關(guān)或選擇開關(guān)油室如同裝入變壓器的那樣置入一個(gè)封閉的容器內(nèi),這個(gè)容器的體積不超過分接開關(guān)油室容積的10倍。切換開關(guān)或選擇開關(guān)油室的油壓至少比容器內(nèi)壓力大20kPa。在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)，分別沉著器里抽取油樣，油中氣體分析結(jié)果，應(yīng)說明其氣體增量不大于有載分接開關(guān)操作期間通常所產(chǎn)生的氣體含量即H2〔氫氣〕、CH4〔甲烷〕、C2H4〔乙烯〕、C2H2〔乙炔〕、C2H6〔乙烷〕的10PPm。⑵單獨(dú)密封試驗(yàn)可以對(duì)切換開關(guān)或選擇開關(guān)油室進(jìn)行單獨(dú)密封試驗(yàn)，作為上述密封試驗(yàn)的替代方案。切換開關(guān)或選擇開關(guān)油室如同裝入變壓器的那樣置入一個(gè)封閉的容器內(nèi),這個(gè)容器的體積不超過分接開關(guān)油室容積的10倍。切換開關(guān)或選擇開關(guān)油室中的油壓至少比上述容器內(nèi)的壓力大20kPa；分接開關(guān)油室內(nèi)滲入乙炔(C2H2)量不少于10%；完全裝配好的切換開關(guān)或選擇開關(guān)在在觸頭不帶電情況下進(jìn)行5萬次操作，試驗(yàn)時(shí)間至少2周。在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)，分別沉著器里抽取油樣，油中氣體分析結(jié)果，應(yīng)說明其氣體增量不大于乙炔(C2H2)的10PPm。⑶改善油室密封性能應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施：①合理選用密封材質(zhì)(丁氰橡膠改為氟橡膠)和密封件壓縮量，到達(dá)耐油〔控制±5%〕、耐高溫(最高溫度140℃)和變形小〔壓縮永久變形率≤15%〕的要求，可防止油室氣相枯燥后的滲漏油；②絕緣筒上的觸頭孔采用高速金剛砂鉆磨削工藝加工，提高孔的加工光潔度，減少滲漏油；③油室觸頭的引出從原一道密封改為兩道密封，這對(duì)適應(yīng)全密封變壓器尤其重要；④與密封性能相關(guān)的鑄鋁件采用低壓硬模精鑄成型工藝，消除縮孔與沙眼的缺陷；⑤對(duì)于油室底部貫穿轉(zhuǎn)軸處應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)留有滲漏油檢修部位〔可增一個(gè)密封件〕，減少維修工作量。4.絕緣性能IEC60214－１(2003)標(biāo)準(zhǔn)與IEC214－1989標(biāo)準(zhǔn)相比有了較大的變化，主要修改內(nèi)容見表4。表4．標(biāo)準(zhǔn)修訂前后的絕緣試驗(yàn)工程的比擬序工程IEC60214－１(2003)IEC214－19891試驗(yàn)順序規(guī)定試驗(yàn)順序：a．雷電沖擊試驗(yàn)；b．操作沖擊試驗(yàn)〔假設(shè)要求時(shí)〕；c．工頻耐壓試驗(yàn)；d．局部放電試驗(yàn)〔假設(shè)要求時(shí)〕；無試驗(yàn)順序要求2操作沖擊試驗(yàn)適用擴(kuò)至Um≥245kV的Ⅱ類分接開關(guān)；沖擊波形及試驗(yàn)順序符合IEC60060規(guī)定,為250/2500μs；①適用于Um≥300kV的Ⅱ類分接開關(guān)；②沖擊波形及試驗(yàn)順序符合IEC76-3規(guī)定；3局部放電試驗(yàn)①適用范圍擴(kuò)至Um≥121kVⅡ類分接開關(guān)；②施加電壓的順序和持續(xù)時(shí)間：符號(hào)標(biāo)記：A=5min，B=5min，C=1min，D=60min〔Um≥300kV〕或30min〔Um＜300kV〕，E=5min；③局部放電量：在電壓1.5Um/時(shí)，q值不大于50pC，還新規(guī)定在電壓1.1Um/時(shí)，q值不大于30pC；①適用Um≥145kV和安裝在Um為300kV及以上的自耦變壓器的Ⅱ類分接開關(guān)；②施加電壓的順序和持續(xù)時(shí)間：③局部放電量：在電壓1.5Um/時(shí)，q值不大于50pC；提高絕緣性能和降低分接開關(guān)局部放電量的相應(yīng)技術(shù)措施：①有電場(chǎng)性能要求的鑄件或金屬零部件的外表應(yīng)光篩處理，有電場(chǎng)性能要求的緊固件應(yīng)采用屏蔽罩或帽改善電場(chǎng)的均勻性，提高耐壓水平；②提高絕緣構(gòu)件(環(huán)氧玻璃絲纏繞筒、環(huán)氧玻璃絲引拔桿、DMC和SMC聚酯片狀模壓塑料)的電氣性能〔介損tgδ≤1%，電氣強(qiáng)度：25mm尺寸的絕緣材料在Φ200均勻電場(chǎng)的油中的工頻耐壓≥50kV5min、擊穿電壓≥75kV〕和耐熱性能〔高于B級(jí)〕；③增加切換開關(guān)級(jí)間過電壓的火花間隙或ZnO壓敏電阻保護(hù)措施，防止雷電沖擊引起變壓器閑置分接繞組振蕩過電壓而造成意外損壞。④增加分接開關(guān)整體熱油沖洗，保持干凈清潔，減少分接開關(guān)局部放電量；⑤以工藝為突破口，提倡文明生產(chǎn)。存儲(chǔ)和搬運(yùn)應(yīng)添相關(guān)必要工位器具，減少磕碰傷。5.動(dòng)熱穩(wěn)定性變壓器在運(yùn)行中可能發(fā)生各種事故的短路。因此，分接開關(guān)耐受一定時(shí)間的短路電流的能力稱為動(dòng)熱穩(wěn)定性。⑴熱穩(wěn)定性分接開關(guān)耐受一定時(shí)間的短路熱作用而不致破壞的能力稱為熱穩(wěn)定性。在分接開關(guān)中，熱穩(wěn)定電流是以最大額定通過電流的倍數(shù)Ki來表示。此時(shí)，短路電流穩(wěn)定值及持續(xù)時(shí)間均由變壓器承受短路能力所決定。Ki=Ikd／In=100／uk(％)式中 Ikd—短路電流穩(wěn)定值(均方根值)；In—最大額定通過電流(均方根值)；uk(％)—變壓器短路阻抗值。對(duì)于不同容量的變壓器，其短路阻抗uk(％)也不相同。分接開關(guān)短路電流穩(wěn)定值及持續(xù)時(shí)間見圖1的規(guī)定。⑵動(dòng)穩(wěn)定性分接開關(guān)承受短路電動(dòng)力作用時(shí)觸頭不被斥開或產(chǎn)生熔焊，載流導(dǎo)體不出現(xiàn)機(jī)械損壞或永久變形的能力稱為動(dòng)穩(wěn)定性。通常以最大沖擊電流峰值來圖1.短路電流穩(wěn)定值及持續(xù)時(shí)間表示。一般相當(dāng)于短路電流第—個(gè)半波的峰值，有的那么以最大沖擊電流峰值Im與額定短路電流值Ikd的比值(沖擊電流系數(shù))來表示：Kf=Im／Ikd對(duì)于分接開關(guān)，沖擊電流系數(shù)規(guī)定為Kf=2.5±5％。⑶提高分接開關(guān)動(dòng)熱穩(wěn)定性的相應(yīng)技術(shù)措施①觸頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取多點(diǎn)并聯(lián)接觸方式，有效地降低觸頭接觸電阻、溫升和短路時(shí)電動(dòng)斥力，提高觸頭的動(dòng)熱穩(wěn)定性；②適當(dāng)?shù)卦黾佑|頭接觸壓力和設(shè)置觸頭系統(tǒng)閉合的緩沖裝置，防止觸