智能开关设备技术条件国家智能电网部.docx
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智能开关设备技术条件国家智能电网部
智能开关设备
技
术
条
件
国家电网公司智能电网部
二〇〇九年十二月
1
开关设备常规技术要求
2
2.1标准、规范和技术要求
2.2
1）参照的标准和技术规范
2）
表1一次设备和附件需要满足的主要标准
标准号
标准名称
DL/T402
交流高压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
高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
DL/T617
气体绝缘金属封闭开关设备技术条件
DL/T596—1996
电力设备预防性试验规程
GB1984
高压交流断路器
GB1985
高压交流隔离开关和接地开关
GB2900.15—1982
电工术语变压器互感器调压器电抗器
GB311.1—1997
高压输变电设备的绝缘配合
GB11604—1989
高压电气设备无线电干扰测试方法
GB/T16434—1996
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—1997
高压试验技术第一部分：
一般试验要求
GB/T16927.2—1997
高压试验技术第二部分：
测量系统
GB/T5582—1993
高压电力设备外绝缘污秽等级
GB/T8287.1—1997
高压支柱瓷绝缘子技术条件
GB/T8287.2—1999
高压支柱瓷绝缘子尺寸与特性
GB/T4109—1999
高压套管技术条件
GB5273—1985
变压器、高压电器和套管的接线端子
GB1208—1997
电流互感器
GB16847—1997
保护用电流互感器暂态特性技术要求
GB/T4585—2004
交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验
GB50150
电气装置安装工程电气设备交接试验标准
IEC62271-100
高压交流断路器
IEC60815
污秽条件下绝缘子选用导则
所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓头和螺帽均应遵照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。
3）设备技术要求
4）
2.2.4.1设备的通用技术要求
2.2.4.2
1.产品设计应能使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。
2.
3.产品的设计应能在允许的基础误差和热胀冷缩的热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。
4.
5.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。
6.
7.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。
8.
9.各元件应符合各自的有关标准。
10.
11.一些具体要求：
12.
1）联锁
2）
产品应设有机械或电气联锁装置，以防止带负荷拉、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：
a）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。
b）
c）接地开关合闸后应确保不自分。
d）
e）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。
f）
g）电气联锁应单独设置电源回路，且与其他回路独立。
h）
3）接地
4）
a）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。
b）
c）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。
d）
e）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。
f）
g）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。
h）
i）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。
j）
k）主回路应能接地，以保证维修工作的安全。
另外在外壳打开后的维修期间，应能将主回路连接到接地极。
l）
5）外壳
6）
a）为便于安装和安全运行，应装设外壳伸缩节。
b）
c）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。
d）
e）外壳必须符合1.1.2.2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。
f）
g）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。
h）
i）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。
j）
k）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。
l）
m）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。
n）
o）外壳的设计压力，至少是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。
p）
q）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。
r）
s）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。
t）
u）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。
v）
7）绝缘隔板
8）
a）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。
b）
c）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。
d）
e）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。
f）
g）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。
h）
i）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）
9）限制并避免内部故障电弧
10）
a）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。
b）
c）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。
d）
e）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。
f）
g）提供关于保护系统使用的完整资料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。
h）
11）每一气体隔室应有单独的气体密度继电器、压力表、充气阀；隔室内吸附剂的更换周期，应与检修周期相配合。
12）
13）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。
14）
15）对电缆的连接和绝缘试验的要求（对采用电缆连接的工程）。
16）
a）电缆终端箱与电缆终端的配合应符合IEC60859的要求。
b）
c）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。
d）
17）隔离开关和接地开关
18）
a）隔离开关和接地开关应有可靠的分、合闸位置指示装置。
如需要可配制便于视察触头位置的观察窗。
接地开关的接地触头应与本体外壳绝缘。
b）
c）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。
d）
e）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。
f）
19）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3.1所述。
20）
21）辅助电缆：
应采用电解铜导体、PVC绝缘，阻燃的屏蔽电缆。
22）
23）所有控制和辅助设备及操动机构的外壳应为IP54的防护等级。
24）
25）伸缩节：
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。
26）
27）出线连接
28）
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。
29）防锈
30）
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；
在户外的端子板、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，而且应防止水分进到螺纹中。
31）铭牌
32）
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：
a）制造商名称或商标、制造年月、出厂编号；
b）
c）产品型号；
d）
e）采用的标准；
f）
g）给出下列数据：
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。
h）
i）GIS或HGIS中各元件的铭牌参照相应标准。
j）
33）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。
34）
2.2.4.3结构和其他技术要求
2.2.4.4
断路器：
1）SF6气体或操动液第一次灌注
2）
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。
操动液应符合相应标准的要求。
3）气体抽样阀
4）
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。
5）SF6气体系统的要求
6）
断路器的SF6气体系统应便于安装和维修。
7）SF6气体监测设备
8）
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。
操动机构要求：
1）断路器应能远方和就地操作，其间应可以转换。
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。
2）
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。
3）对液压操动机构的要求（如果采用）
4）
a）液压操动系统和检修周期
b）
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。
液压操作系统的维修周期应与断路器相配合。
c）电气布线和液压系统联接
d）
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、管线和管道以及其它辅助设备及材料。
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就由制造商加工，应达到现场装配不需要剪切、涨管或套丝等操作的要求。
5）对弹簧操动机构的要求（如果采用）
6）
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。
控制和操作术要求：
1）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。
2）
3）防跳装置、防慢分装置、防非全相合闸装置
4）
5）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。
6）
7）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。
8）
备品备件要求：
1）必备的及推荐的附件
2）
除制造商认为是对于可靠和安全运行所必备的附件之外，每台断路器宜配备推荐附件。
3）位置指示器
4）
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的分合闸位置指示器，也可只装设一个位置指示器。
机械式的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
5）计数器
6）
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
隔离开关：
操动机构：
1）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。
2）
3）对于采配用电动操动机构的隔离开关和接地开关应能远方及就地操作，并应装设供就地操作用的手动分、合闸装置；
4）
5）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；
6）
7）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。
8）
9）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。
10）
11）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。
12）
13）控制柜和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。
14）
15）控制柜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。
16）
17）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。
18）
19）分、合闸操作：
动力操动机构，当其电压在下列范围内时，应保证隔离开关可靠的分闸和合闸。
20）
a）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。
b）
c）二次控制线圈、电磁联锁装置，当其线圈接线端子的电压在其额定值的85%～110%范围内时（线圈温度不超过80℃）。
d）
快速接地开关：
1）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。
2）
3）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。
4）
检修接地开关：
操动机构：
可手动和电动操作，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。
避雷器：
技术参数见专用部分技术参数响应表。
套管：
1.瓷套管的伞裙应为不等径的大小伞，伞型设计应符合标准要求，两裙伸出之差（P1一P2）≥15mm。
2.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。
3.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％。
绝缘子：
1.每个绝缘子应用X射线检查。
2.热性能试验应按每批不少于5个绝缘子，且每个进行10次热循环验证。
母线：
技术参数见专用部分技术参数响应表。
壳体：
1.壳体承受压力：
能承受运行中正常的和短路时的压力。
a）对铸铝和铝合金外壳，型式试验压力为5倍的设计压力；
b）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；
c）对隔板的型式试验压力应大于3倍的设计压力。
2.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。
SF6气体：
1.生物毒性试验：
无毒。
2.
3.其他项目应符合IEC标准的规定。
4.
5.应提交SF6气体生产厂的合格证书及分析报告。
6.
7.应提供110%SF6气体。
8.
2.3开关设备常规试验
2.4
1）型式试验
2）
型式试验的目在于验证GIS或HGIS装置、控制回路、控制设备及辅助设备的各种性能是否符合设计的要求。
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、参数及可能的组合方式的多样性，对所有布置方式都进行型式试验是不现实的。
任一种特定布置方式的性能试验数据，可用具有可比性的布置方式的试验数据来证实。
型式试验和验证的内容包括：
1.绝缘试验
2.
3.主回路电阻测量和温升试验
4.
5.主回路和接地回路的短时和峰值耐受电流试验
6.
7.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
8.
9.机械试验
10.
11.辅助回路和运动部分防护等级验证
12.
13.外壳强度试验
14.
15.防雨试验
16.
17.气体密封性试验
18.
19.SF6湿度测量
20.
21.电磁兼容（EMC）试验
22.
23.无线电干扰试验
24.
25.套管电晕试验
26.
27.内部故障电弧效应试验
28.
29.极限温度下机械操作试验
30.
31.噪音试验
32.
33.地震试验：
可由制造商提供产品抗震性能计算书，该计算书必须由国家认可的机构完成。
34.
以下元件按各自标准提供型式试验报告
35.绝缘子（绝缘隔板和支撑绝缘子）；
36.
37.并联电容器；
38.
39.合闸电阻
40.
41.互感器；
42.
43.绝缘件；
44.
45.套管；
46.
47.避雷器。
48.
3）出厂试验
4）
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：
1.主回路的绝缘试验
2.
3.辅助和控制回路绝缘试验
4.
5.主回路电阻测量
6.
7.局部放电试验
8.
9.气体密封性试验
10.
11.机械试验
12.
13.电气、气动和其它辅助装置试验
14.
15.接线检查
16.
17.SF6气体湿度测量
18.
19.外壳和绝缘隔板的压力试验。
20.
5）现场交接试验
6）
GIS或HGIS安装之后，应进行现场交接试验，试验项目包括：
1.主回路绝缘试验
2.
3.辅助回路绝缘试验
4.
5.主回路电阻测量
6.
7.气体密封性试验
8.
9.SF6气体湿度测量
10.
11.检查与核实
12.
13.局部放电和无线电干扰试验
14.
15.各元件的现场试验
16.
17.SF6气体验收
18.
19.气体密度继电器及压力表、安全阀的校验
20.
21.现场开合空载变压器试验（如果需要）
22.
23.现场开合并联电抗器试验（如果需要）
24.
25.现场开合空载线路充电电流试验（如果需要）
26.
27.现场开合空载电缆充电电流试验（如果需要）
28.
3开关设备智能化附加技术要求
4
4.1智能开关设备结构技术要求
4.2
1）智能开关设备由开关设备和智能组件组成，开关设备与智能组件之间通过传感器和控制器组成的一个有机整体。
参见图2-1。
2）
3）
图2-1
4）智能开关设备应进行一体化设计，由此对开关设备某些结构的改变，不应影响开关设备的整体性能，技术参数应符合开关设备常规技术要求及国家相关标准的要求。
5）
6）智能化需要的测量和监测用各类传感器根据需要，或植入开关设备内部、或安置于开关设备外部的专门位置。
传感器与智能组件之间通常由模拟信号电缆连接。
7）
8）一个间隔应仅有一个智能组件，智能组件可以集成控制、保护、测量、检测和计量等全部或部分功能，放置于智能组件柜。
有关智能组件的通信要求详见第3.3条。
智能组件由开关设备制造商整体供货、整体试验。
9）
4.3一体化设计的技术要求
4.4
1）传感器与本体
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