高压开关设备智能化技术条件试行 2DOC.docx

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高压开关设备智能化技术条件试行2DOC

高压开关设备

（试行说明）

第一部分开关设备常规技术要求

1.标准和规范

开关设备应满足以下（表1）技术标准。

表1开关设备和附件需要满足的主要标准

标准号

标准名称

GB311.1

高压输变电设备的绝缘配合

GB1208

电流互感器

GB1984

高压交流断路器

GB1985

高压交流隔离开关和接地开关

GB2894

安全标志及其使用导则

GB2900.15

电工术语变压器互感器调压器电抗器

GB4208

外壳防护等级的分类

GB5273

变压器、高压电器和套管的接线端子

GB11022

高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求

GB11032

交流无间隙金属氧化物避雷器

GB11604

高压电器设备无线电干扰测试方法

GB16847

保护用电流互感器暂态特性技术要求

GB50150

电气装置安装工程电气设备交接试验标准

GB/T4109

交流电压高于1000V的绝缘套管

GB/T4585

交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验

GB/T5582

高压电力设备外绝缘污秽等级

GB/T8287.1

标称电压高于1000V系统用户内和户外支柱绝缘子第1部分：

瓷或玻璃绝缘子的试验

GB/T8287.2

标称电压高于1000V系统用户内和户外支柱绝缘子第2部分：

尺寸与特性

GB/T16434

高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准

GB/T16927.1

高压试验技术第一部分：

一般试验要求

GB/T16927.2

高压试验技术第二部分：

测量系统

GB/T12022

工业六氟化硫

DL/T402

高压交流断路器订货技术条件

DL/T486

交流高压隔离开关和接地开关订货技术条件

DL/T593

高压开关设备的共用订货技术导则

DL/T596

电力设备预防性试验规程

DL/T617

气体绝缘金属封闭开关设备技术条件

IEC60815

在污染条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸

IEC60859

额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备的电缆连接

IEC60376

电气设备用工业级六氟化硫（SF6）的规范

各型螺栓、螺纹和螺帽均应遵照ISO及SI公制标准。

当标准、规范之间存在差异时，应按要求高的指标执行。

2.开关设备通用技术要求

a）产品设计应能使开关设备安全地进行下述各项工作：

正常运行、检查和维护性操作、引出电缆或其他设备的绝缘试验、消除危险的静电电荷、安装和扩建后的相序校核和操作联锁等。

b）产品的设计应能在允许的基础误差和热胀冷缩的效应下不致影响设备所保证的性能，并满足与其他设备联接的要求。

c）产品所有额定值和结构相同时，可更换的元件应具有互换性。

d）制造厂提供的产品维护手册中，应明确检修维护周期和内容。

产品及其元（部）件应保证在检修维护周期内可靠运行。

e）各元件应符合各自的有关标准。

f）联锁

1）产品应设有机械或电气联锁装置，以防止带负荷分、合隔离开关和带电误合接地开关。

下列设备应有联锁，对于主回路必须满足以下要求：

在维修时，用来保证隔离间隙的主回路上的高压断路器应确保不自合。

2）接地开关合闸后应确保不自分。

3）隔离开关要与相关的断路器实现电气联锁；隔离开关与接地开关之间应有可靠的电气联锁，对于三工位隔离开关还应具备机械联锁。

其联锁逻辑的设置应根据电气主接线进行设计，应用图表表示清楚。

4）电气联锁应单独设置电源回路，且与其他回路独立。

g）接地

1）每个气体隔室的壳体应互连并可靠接地，接地回路应满足额定短路电流的动、热稳定要求。

2）接地点的接触面和接地连线的截面积应能保证安全地通过故障接地电流。

3）每相断路器的基座上应有一个不油漆的、表面镀锡的接地处，并有接地标志。

紧固接地螺栓的直径不得小于12mm。

4）外壳应能接地。

凡不属主回路或辅助回路的预定要接地的所有金属部分都应接地。

5）外壳、框架等部件的相互电气连接，应采用紧固连接（螺栓连接或焊接），以保证电气连通。

6）主回路应能接地，以保证维修工作的安全。

在外壳打开后的维修期间，应能将主回路连接到接地极。

h）外壳

1）为便于安装和安全运行，应装设外壳伸缩节。

2）金属外壳应牢固接地，并能承受在运行中出现的正常的和暂态的压力。

3）外壳必须符合第3.9节对壳体的要求，并按设备投产后不能复查的条件要求进行设计、制造，以确保材料、结构、焊接工艺、检验等的安全可靠性。

4）封闭外壳充以最低功能压力的气体时，能保证设备的绝缘水平。

还应考虑振动和温度变化的作用以及气候条件的影响。

5）外壳应能满足设计压力和在最短耐受时间内不烧穿的要求：

小于40kA为0.5秒；大于或等于40KA为0.3秒。

6）不论焊接或铸造的外壳，其厚度和结构的计算方法应参照类似压力容器标准来选择。

7）外壳的设计温度，通常是周围空气温度的上限加主回路导体流过额定电流时外壳的温升，并应考虑日照影响。

8）外壳的设计压力，至少在设计温度时外壳内能达到的压力上限。

在确定外壳设计压力时，气体的温度应取通过额定电流时外壳温度上限和主回路导体温度上限平均值，对设计压力能从已有温升试验记录中确定的情况除外。

9）对于未能用计算完全确定其强度的外壳和它的零部件，应进行强度试验。

10）外壳设计时应考虑如下因素：

外壳充气前可能出现的真空度；外壳或绝缘隔板可能承受的全部压力差；相邻隔室具有不同运行压力的情况下，因隔室意外漏气时造成的压力升高；发生内部故障的可能性等。

11）外壳结构的材料性能，应具有已知的和经过鉴定的最低限度物理性能，这些性能是计算和/或验证试验的基础。

制造商应对材料的选用负责，并根据材料合格证和进厂检验结果，对保持材料的最低性能负责。

i）绝缘隔板

1）产品应划分为若干隔室，以达到满足正常使用条件和限制隔室内部电弧影响的要求。

因此绝缘隔板应能确保当相邻隔室内漏气或维修工作而使压力下降直至制造厂规定的负压时，本隔室的绝缘性能不发生任何变化。

2）绝缘隔板通常由绝缘材料制成。

为保证人身安全，应有接地及其他措施；必须明示绝缘隔板机械安全性能数据，以验证可承受相邻隔室中仍然存在的正常气压能力。

3）绝缘隔板应按制造商技术条件进行水压试验、绝缘试验和局部放电试验，必要时还需作超声波探伤试验，以保证质量。

4）所有断路器隔室的SF6气体压力报警、闭锁均应有信号输出，并在控制柜上指示。

其他隔室的SF6气体压力降低，应有报警信号输出。

5）长母线的隔室分隔数量由买卖双方商定，应便于维修和气体管理。

j）限制并避免内部故障电弧措施

1）应采用限制和避免内部故障电弧的措施，如开关设备的联锁、气体泄漏限制及控制绝缘配合、高速保护、短接电弧的快速装置、远距离操作（遥控）、内部或外部压力释放、安装现场的工作质量检查等；产品在结构布置上，应使内部故障电弧对其继续工作能力的影响降至最小。

电弧影响应限制在起弧的隔室内或故障段的另一些隔室（若该段的隔室之间有压力释放设施时）之内。

将故障隔室或故障段隔离以后，余下的设备应具有继续正常工作的能力。

2）为了人身安全，应采取适当保护措施限制电弧的外部效应；发生电弧的外部效应时仅允许外壳出现穿孔或裂缝，不应发生任何固体材料不受控制地溅出。

3）如装有压力释放装置，应保证气体逸出时不危及在现场执行正常运行任务人员的安全。

4）提供关于保护系统使用的完整资料以及当短路电流不超过某一值时，在某一持续时间内不会发生电弧的外部效应的资料，并推荐故障定位的合适措施或建议。

应提供内部故障电弧试验数据和试验报告，并提供对内部电弧故障进行定位的适当措施和方法。

k）气体隔室（气室）

每一气室应有单独的气体密度继电器、压力表、充气阀；气室内吸附剂的更换周期，应与检修周期相配合。

l）应有补偿因基础沉降及温度变化产生的膨胀和收缩的缓冲措施

m）对电缆的连接和绝缘试验的要求（对采用电缆连接的工程）

1）电缆终端箱与电缆终端的配合应符合IEC60859的要求。

2）应设置可取下的连接导体，以便电缆进行绝缘试验时使电缆和GIS隔离，并提供对电缆和GIS进行绝缘试验的接口设备和试验套管。

n）隔离开关和接地开关

1）隔离开关和接地开关应有可靠的分、合闸位置指示装置。

如需要可配置便于查看触头位置的观察窗。

接地开关的接地触头应与本体外壳绝缘。

2）隔离开关和接地开关不得因运行中可能出现的外力（包括短路而引起的力）而误分或误合。

3）快速接地开关应具有开合感应电流的能力，隔离开关应具备开合母线充电电流以及小电容电流和小电感电流的能力。

隔离开关开合母线充电电流时产生的特快瞬态过电压（VFTO）不得损坏设备，由此引起的外壳瞬态电压升高不应危及人身安全。

o）每个断路器间隔应装设智能组件柜，智能组件柜技术要求见第8章节所述

p）辅助电缆

辅助电缆应采用电解铜导体、PVC绝缘、阻燃的屏蔽电缆。

q）各型外壳防护等级

所有控制和辅助设备及操动机构的外壳应为IP54（见GB/T4208）的防护等级。

r）伸缩节

主要用于装配调整、吸收基础间的相对位移和热胀冷缩的伸缩量等。

制造商应给出允许的位移量和方向。

s）出线连接

可以是架空线连接、电缆连接或和变压器直接连接，对于不同的出线连接方式由买方决定，技术要求与制造商商定。

当采用和变压器直接连接方式时，由GIS制造商负责与变压器制造商协调。

t）防腐、防锈

对户外使用设备的外壳、智能组件柜、机构箱等，应采取有效的防腐、防锈措施，确保在使用寿命内不出现涂层剥落、表面锈蚀的现象。

户外的端子板、螺栓、螺母和垫圈应采取防腐措施，尤其应防止不同金属之间的电腐蚀和水分进到螺纹中。

u）铭牌

GIS或HGIS及其辅助和控制设备、操动机构等主要元件均应有耐久和清晰易读的铭牌；对于户外设备的铭牌，应是不受气候影响和防腐的。

铭牌应包括如下内容：

1）制造商名称或商标、制造年月、出厂编号。

2）产品型号。

3）采用的标准。

4）额定参数,包括额定电压、母线和支线的额定电流、额定频率、额定短路开断电流、额定短时耐受电流及持续时间、额定峰值耐受电流、用作绝缘介质的额定充入压力（密度）及其报警压力（密度）、用作操作介质的额定充入压力及其最低动作压力（密度）、外壳设计压力等。

如果共用数据已在整体铭牌上作了说明，则各元件的铭牌可以简化。

5）GIS或HGIS中各元件的铭牌参照相应标准。

v）机构箱内的所有二次元件的位置应便于拆装、接线、观察及操作，并有表明其用途的永久性标识。

3.开关设备及部件技术要求

3.1.断路器

3.1.1.SF6气体及操动液技术要求

a）SF6气体或操动液第一次灌注

应随断路器供给第一次灌注用的SF6气体和任何所规定的操动液。

供给第一次充气用的SF6气体应符合GB/T12022工业六氟化硫的规定。

在气体交货之前，应向买方提交气体通过毒性试验的合格证书，所用气体必须经买方复检合格后方可使用。

操动液（该条主要对气体介绍）应符合相关标准的要求。

b）气体抽样阀

为便于气体抽样和气体检测，每一气体隔室应有单独的气体密度继电器、压力表、充气阀、密度继电器，压力表应加装截门或双向快速自封阀门，便于标记校验。

c）SF6气体系统的要求

断路器的SF6气体系统应便于安装和维修。

d）SF6气体监测设备

断路器应装设SF6气体监测设备（包括密度继电器、压力表），以及用来联接气体净化设备或充气设备的合适联接点。

3.1.2.操动机构要求

a）断路器应能远方和就地操作，并应可以转换。

252kV及以上断路器应设有两个相同而又各自独立的分闸脱扣装置，每一个分闸脱扣装置动作时或两个同时动作时，均应保证设备的机械特性。

操动机构自身应具备防止跳跃、防止非全相合闸和保证合分时间的性能。

操动机构应具备低压闭锁和高压保护装置。

液压机构应具有防止失压后打压慢分的装置。

b）断路器的储气罐、液压油存贮器、贮能弹簧的设计应满足额定操作顺序的要求。

c）对液压操动机构的要求（如果采用）

1）液压操动机构和检修周期

液压操动机构应装设全套的液压设备，包括泵、储压筒、必需的控制、管道和阀门以及过压力释放装置（安全阀）。

储压筒应有足够的容量，在最低操作压力下应能进行“分–0.3秒–合分”或“合分–3分钟–合分”的操作。

电机和泵应能满足在5分钟内从零压充到额定压力和1分钟内从最低允许压力充到额定压力的要求。

为维持正常的操作压力，液压泵应根据压力的变化实现自动控制。

应有可靠的防止重新打压而慢分的机械和电气装置。

液压操作机构的维修周期应与断路器本体相配合。

2）电气布线和液压系统联接

油泵电机电源电路及液压系统的报警和控制回路应接到控制柜端子排上，报警回路应包括两个电气上独立的接点。

制造商应提供必需的导线、镀锌钢管、附件及其连接所需要的设备。

制造商应提供操作系统所需要的全部控制设备、压力开关、压力调节器泵、电动机、操作计时器、阀门、管线和管道以及其他辅助设备及材料。

全部液压系统的管线和管道应由制造商安装，需要在现场安装的管线和管道由制造商加工，应达到现场装配不需要剪切、涨管或套丝等操作的要求。

d）对弹簧操动机构的要求（如果采用）

弹簧储能系统：

由储能弹簧进行分、合闸操作的弹簧操动机构应能满足“分–0.3秒–合分–3分钟–合分”的操作顺序。

当分闸操作完成后，合闸弹簧应在20秒内完成储能。

弹簧操动机构应能可靠防止发生空合操作。

3.1.3.控制和操作技术要求

a）应提供用于断路器分闸和合闸所有必需的中间继电器、闭锁继电器以及压缩空气或液压油的控制阀。

b）操动机构应装设防跳装置，防止断路器反复分闸和合闸；液压机构应配有电气和机械的防慢分装置，保证机构泄压后重新打压时不发生慢分；断路器发生非全相合闸时，应可实现已合闸相自分闸。

c）控制电压为DC220V或DC110V。

合闸线圈在额定电压85%～110%时应可靠动作，分闸线圈在额定电压65%～110%时应可靠动作；分、合闸线圈在额定操作电压的30%及以下时均不应发生分、合闸动作。

3.1.4.位置指示器

分相操作的断路器每相均应装设一个机械式的分合闸位置指示器，三相机械联动的断路器可每相装设一个机械式分合闸位置指示器，也可只装设一个位置指示器。

机械式分合闸位置指示器应动作准确、可靠，装设位置应清晰醒目。

指示器的文字标示及颜色应如下：

文字标示颜色

开断位置分（OPEN）绿色

闭合位置合（CLOSE）红色

3.1.5.计数器

断路器应装设（分相操作的断路器每相均应装设）不可复归的动作计数器，其位置应便于读数。

3.2.隔离开关

a）配用手动操动机构的隔离开关，手柄总长度（包括横柄长度在内）应不大于1000mm，操作力不大于200N，其机构的终点位置应有足够强度的定位和限位装置，且在手动分、合闸时能可靠闭锁电动回路。

b）对于采用电动操动机构的隔离开关和接地开关应能远方以及就地操作，并应装设供就地操作用的手动分、合闸装置。

c）电动操动机构处于任何动作位置时均应能取下或打开操动机构的箱门，以便检查或修理辅助开关和接线端子。

d）电动操动机构中所采用的电动机和仪表应符合相应的标准。

e）操动机构上应有能反映隔离开关分、合闸位置的指示器。

指示器上应标明“分”、“合”字样。

f）隔离开关转动和传动部位应采取润滑措施和密封措施，在寒冷地区应采用防冻润滑剂。

g）操动机构及其外壳应能防锈、防寒、防小动物、防尘、防潮、防雨，防护等级为IP54。

h）应配有足够的端子排，以供设备内配线及外部电缆端头连接用。

端子排及终端板与夹头均安装在电缆进口上部，每块端子排应有10%～15%的备用端子。

i）所有辅助触点应在电气接线图上标明编号，并且连线至端子排，每只辅助开关及所有辅助触点的电气接线必须编号。

j）分、合闸操作。

当电压在下列范围内时，操动机构应保证隔离开关可靠的分闸和合闸：

1）电动操动机构的电动机接线端子的电压在其额定值的85%～110%范围内时。

2）电磁联锁装置、二次控制电压在其额定值的85%～110%范围内时。

3.3.快速接地开关

a）操动机构应能电动和手动操作；能就地操作和远方操作，就地操作和远方操作之间应装设联锁装置。

b）每组快速接地开关应装设一个机械式的分/合位置指示器，根据要求可以装设观察窗，以便操作人员检查触头的开合状态。

3.4.检修接地开关

a）操动机构可手动和电动操作。

b）每组接地开关应装设一个机械式的分/合位置指示器；根据要求可以装设观察窗，以便操作人员检查触头的开合状态。

3.5.避雷器

技术参数见GB11032及技术规范专用部分（如有）。

3.6.套管

a）瓷套管的伞裙应为不等径的大小伞，伞型设计应符合IEC60851要求，两裙伸出之差（P1-P2）≥15mm。

b）瓷套管的相邻裙间距离（S）与裙伸出长度（P）之比应不小于0.9。

c）瓷套管的有效爬电距离应考虑伞裙直径的影响，当平均直径大于300mm时，爬电距离增加10％，当平均直径大于500mm时，爬电距离增加20％。

3.7.绝缘子

a）每个绝缘子应用X射线检查，要求材质均匀，无裂纹、气泡。

b）热性能试验应按每批不少于5个绝缘子，且每个进行10次热循环试验，试验结果均符合标准要求。

3.8.母线

技术参数见有关标准及技术规范专用部分（如有）。

3.9.壳体

a）壳体能承受运行中正常的和短路时的压力

1）对铸铝和铝合金外壳，型式试验压力为5倍的设计压力。

2）对焊接的铝外壳和焊接的钢外壳，型式试验压力为3倍的设计压力。

3）对隔板的型式试验压力应大于3倍的设计压力。

b）接地方式

凡不属于主回路或辅助回路的、且需要接地的所有金属部分都应接地。

外壳、框架等的相互电气联接宜用紧固联接，以保证电气上连通，接地点应标以接地符号。

所有外壳应接地。

为保护维修工作的安全，主回路应能接地。

另外，在外壳打开以后的维修期间，应能将主回路连接到接地极。

如不能预先确定回路不带电，应采用关合能力等于相应的额定峰值耐受电流的接地开关；如能预先确定回路不带电，可采用不具有关合能力或关合能力低于相应的额定峰值耐受电流的接地开关；仅在制造商和用户取得协议的情况下，才能采用可移的接地装置。

3.10.SF6气体

a）生物毒性试验：

无毒。

b）其他项目应符合标准IEC60376的规定。

c）应提交SF6气体生产厂的合格证书及分析报告。

d）应提供110%SF6气体。

3.11.备品备件要求

除制造商认为是对于可靠和安全运行所必需的备件外，宜给出每台断路器的推荐备件。

4.试验

4.1.型式试验

GIS或HGIS设备各功能元件均应根据各自的标准在有代表性的布置间隔上进行完整的单相或三相试验。

三相共箱型应按相应标准要求进行三相试验。

由于型式、参数及可能组合方式的多样性，某一特定布置方式可采信具有可比性布置方式的型式试验数据。

型式试验应符合相关标准的规定，内容包括：

a）绝缘试验。

b）主回路电阻测量和温升试验。

c）主回路和接地回路的短时和峰值耐受电流试验。

d）断路器的开断和关合能力试验，隔离开关和接地开关的开断和关合能力试验。

e）机械试验。

f）辅助回路和运动部分防护等级验证。

g）外壳强度试验。

h）防雨试验。

i）气体密封性试验。

j）SF6湿度测量。

k）电磁兼容（EMC）试验。

l）无线电干扰试验。

m）套管电晕试验。

n）内部故障电弧效应试验。

o）极限温度下机械操作试验。

p）噪音试验。

q）地震试验：

由制造商提供产品抗震性能计算书，该计算书应由国家认可的机构完成。

以下元件按各自标准提供型式试验报告：

a）绝缘子（绝缘隔板和支撑绝缘子）。

b）并联电容器。

c）合闸电阻。

d）互感器。

e）绝缘件。

f）套管。

g）避雷器。

4.2.出厂试验

GIS或HGIS应在制造厂进行整体组装，对所有元件进行出厂试验。

某些试验可在元件运输单元或完整的设施上进行。

出厂试验应保证产品的性能与进行过型式试验的设备相符。

产品在拆前应对关键的连接部位和部件做好标记。

出厂试验项目包括：

a）主回路的绝缘试验。

b）辅助和控制回路绝缘试验。

c）主回路电阻测量。

d）局部放电试验。

e）气体密封性试验。

f）机械试验。

g）电气、气动和其他辅助装置试验。

h）接线检查。

i）SF6气体湿度测量。

j）外壳和绝缘隔板的压力试验。

4.3.现场交接试验

GIS或HGIS安装之后，应根据GB50150或合同约定进行现场交接试验，试验项目包括：

a）主回路绝缘试验。

b）辅助回路绝缘试验。

c）主回路电阻测量。

d）气体密封性试验。

e）SF6气体湿度测量。

f）检查与核实。

g）局部放电和无线电干扰试验。

h）各元件的现场试验。

i）SF6气体验收。

j）气体密度继电器及压力表、安全阀的校验。

k）现场开合空载变压器试验（如果需要）。

l）现场开合并联电抗器试验（如果需要）。

m）现场开合空载线路充电电流试验（如果需要）。

n）现场开合空载电缆充电电流试验（如果需要）。

第二部分开关设备智能化对本体的附加技术要求

产品气室

不论内置传感器或传感器有SF6密度器、SF6微水传感器、特高频传感器（UHF）等，常有小电流传感器等。

内置传感器不应降低度和密封性能，外置传感器不应影响高压设备的美观，且便于运行、维护感器的技术指标见附录Ｂ。

内置传感器的应不小于10年。

操动机构

用于监测断路器操动特性的传感器应由断路器制造商设计、安装，由此引起断路器操动机构某些结构的改变，不应影响断路器的整体操动性能，传感器的引出线不应影响防护等级和可靠性。

罐式断路器套管

根据工程实际，可以在罐式断路器套管上集成电流互感器，若采用电子式电流互感器，其合并单元（MU）宜安装于智能组件柜中。

本体试验的附加要求

如气室内植入了传感器，原则上有关气室的所有绝缘试验，应在植入传感器之后进行。

如气室因安装传感器有额外的开孔，原则上气室的密封试验和机械强度试验应在相关传感器安装完成之后进行。

如在操动机构上安装了接触式位移传感器，有关操动机构机械特性的试验应在安装了位移传感器之后进行。

第三部分智能组件技术条件

5.标准和规范

智能组件及其各智能电子装置（IED）应满足表2给出标准的要求，对于未集成的功能，则略去相关标准的要求。

表2智能组件及其IED需要满足的主要标准

标准号

标准名称

GB2423.1

电工电子产品基本环境试验规程，试验A：

低温

GB2423.2

电工电子产品基本环境试验规程，试验B：

高温

GB2423.4

电工电子产品基本环境试验规程，试验Db：

交变湿热试验方法

GB18663.1

电子设备机械结构公制系列和英制系列的试验第1部分：

机柜、机架、插箱和机箱的气候、机械试验及安全要求

GB19183.5

电子设备机械结构户外机壳第2部分：

机柜和箱体的气候、机械试验及安全要求

GB/T8905

六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则

GB/T11287

电气继电器第21部分

GB/T14285