20kV高压断路器.docx

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20kV高压断路器

220～500kV高压断路器

和隔离开关进口设备的技术规范

SD147—87

中华人民共和国水利电力部

关于颁发SD147—87《220～500kV高压断路器

和隔离开关进口设备的技术规范》的通知

（87）水电技字第1号

各网局，福建、广西、山东省（自治区）电力局，电力规划设计院，水利水电规划设计院，对外公司，成套设备公司，水利电力出版社：

    为了加强我部对进口电力设备的管理，统一对进口设备的基本技术规范，节约外汇，提高经济效益，保证运行安全，由电力科学研究院编制的《220～500kV高压断路器和隔离开关进口设备的技术规范》已经过审查，现批准颁发，一九八七年六月一日开始实施。

    各单位在执行过程中如有问题，请告部科技司和水利电力部高压开关设备标准化技术委员会秘书处（电力科学研究院内）。

    该规范由水利电力出版社出版。

一九八七年二月十一日

总则

    本规范是根据我国特点和运行经验，参照我部标准SD132—85《交流高压断路器技术条件》及我国有关国家标准和IEC有关出版物制订的。

本规范对220～500kV交流户外高压断路器和高压隔离开关的额定参数、结构、性能和试验标准等提出了要求，以作为我部向国外订货的依据。

    本规范1至4中有关额定参数和试验要求的条款必须严格遵守，如订货单位需要改变，应报科技司批准，未经批准不得随意更改。

1和3中有关结构与性能要求的条款，可根据需要选用，5的条款供订货谈判时参考。

1 高压断路器的技术要求

 使用环境条件

 海拔分为两级：

1000m及以下，1000～3000m。

 风速：

35m/s。

 环境温度：

    最高+40℃，并应考虑日照为0.1W/cm2、风速为的影响。

    最低-35℃（非严寒地区）订购户外SF6气体断路器时，为简化结构，可根据产品使用的压力和液化温度，适当提高。

，-45℃（严寒地区）。

 日温差：

一般为25℃，特殊地区为32℃。

 户外相对湿度：

最湿月的月平均相对湿度不大于90%。

 覆冰厚度：

一般地区1mm，重冰区10mm和20mm。

 以最高工作电压计算时，泄漏比距最低值（cm/kV）：

    a.相对地：

如表1所示。

    b.断路器断口间的泄漏比距为表1值的倍。

无线电干扰电压和电晕:

在

/

无线电干扰电压不大于2500μV，并在晴天夜晚无可见电晕。

是最高运行相电压幅值。

 噪音水平：

距断路器及操动机构最近部位30m处不大于80dB。

 地震强度：

    耐震水平：

    a.地面加速度的水平分量～0.25）g,地面加速度的垂直分量～0.125）g，二者同时作用。

表1  泄漏比距规定值                        cm/kV

注：

对500kV设备参考使用，括号内的数值是按额定工作电压计算的。

    b.地面加速度的水平分量～0.5）g，地面加速度的垂直分量～0.25）g，二者同时作用。

整台设备应根据上述耐受能力所要求的动态负荷，按全动态法进行计算和试验，并应考虑连接导线的张力和振荡造成的影响。

g为重力加速度。

 系统中性点接地方式和设备布置尺寸

 500、330、220kV系统均为中性点有效接地系统，但330kV和220kV

系统在运行中可能会存在部分变压器的中性点转为非有效接地的运行方式。

 设备的布置尺寸要求如表2所示。

    表2设备的布置尺寸

 额定参数

 额定绝缘水平：

见表3。

    表3额定绝缘水平

续表3

    注：

一般不应采用括号内的数值，只有当在下列三种情况时，方可选用括号

        内的数值：

1.在扩建工程中原有的避雷器保护性能较差；2.新建工程中

        所用的避雷器保护性能较差；3.两种水平的设备价格很接近时。

 额定电流：

见表4。

表4  额定电流值

 各种分合闸时间：

见表5。

 额定操作顺序：

O——CO—180s—CO。

 合闸电阻：

330kV及以上断路器的合闸电阻值应根据具体工程计算，一般要求如下：

    每相阻值：

400～600Ω，误差±5%。

    接入时间：

8～11ms。

    热容量：

至少满足下列操作次数，即在倍最高运行相电压下4次合闸，每次间隔3min；

或在倍最高运行相电压下2次合闸，每次间隔15min。

表5断路器分合闸时间

 均压电容器应能耐受倍最高运行相电压2h，试后进行局部放电试验并应符合专业标准要求。

 断路器在额定操作顺序下连续开断额定短路开断电流而不需检修的次数：

少油断路器≥6次；

空气断路器≥9次；

SF6断路器≥15次。

 分、合空载架空线路充电电流的能力：

500kV断路器为500A；

330kV断路器为350A；

220kV断路器为165A。

    断路器开断充电电流后不得发生重击穿。

 分、合空载变压器励磁电流的能力：

    220～500kV断路器应能可靠分、合～15A的空载励磁电流，操作过电压不得大于×550×

、×363×

、×252×

kV。

 分、合并联电抗器电感电流的能力：

    330kV和500kV断路器应能可靠分、合指定容量的并联电抗器，其容量视实际装用容量而定。

 近区故障的开断能力：

    开断电流为额定短路开断电流的90%和75%。

 失步开断能力：

    在系统失步状态下，断路器应能可靠分、合25%～40%的额定短路开断电流，断口的工频恢复电压分别为：

×

、×

、×

kV。

 断路器应能顺利开断发展性故障。

 断路器应具有并联开断能力。

 断路器操动机构的电源电压额定值为：

直流110V或220V。

 结构与性能

    断路器除应满足我部标准SD132—85《交流高压断路器技术条件》中第三篇设计和结构中的要求外，订货时还应考虑以下各项。

 考虑断路器检修通道的需要，其相间的连接管道及线路应通过地下连接。

 供方应提供断路器支架的图纸和要求。

如需方要求，供方应供给热镀锌的钢支架及配套的全部螺栓、螺母和垫圈。

 每相断路器均应装设机械位置指示器，其安装部位应显而易见。

 断路器接线端的允许机械负荷如表6所示，其安全系数不小于。

    断路器应配用平板式的接线端子板，其耐受弯矩应不小于400N·m。

    表6接线端允许的机械负荷（N）

 供方应提供断路器对基础的作用力、刚度、强度、结构和固有频率的要求。

 配用套管式电流互感器的断路器，需附有电流互感器的特性参数。

 控制与操作回路

 断路器应能远方和就地操作，其间应有联锁。

就地操作的操作电源与分、合闸回路间应设有单相双极刀闸，与后备分闸回路间也装设刀闸。

断路器应配备就地指示分、合闸位置的红、绿灯。

 500kV断路器应设有两套相同而又各自独立的分闸装置，每一套分闸装置动作时，或两套装置同时动作时，均应保证设备的机械特性；对配用电流互感器的断路器，互感器特性也应满足上述要求。

 操动机构自身应具备防止跳跃、防止非全相合闸和保证金属短接时间的性能。

1. 气体断路器应具备高、低气压闭锁装置。

 对动力合闸的操动机构，其电源及气压（或液压）源应符合IEC56-2号出版物的要求，所有控制附件包括分、合闸线圈均应按110V或220V额定直流操作电压设计，其电压变化范围为：

合闸80%～110%，分闸65%～110%。

 除通常作为控制或辅助用的触点外，500kV断路器每相应有10副常开和10副常闭备用触点，330kV断路器每相应有8副常开和8副常闭备用触点，220kV断路器每相应有6副常开和6副常闭备用触点。

 控制柜

 每台断路器均应配备一台控制柜，柜中包括所需的全部机械和电气控制部件，以及与各相连接所需的部件。

此外，尚需具备下述附件：

    a.内部照明灯和刀闸。

    b.控制柜上需装有户外型单相5A的220V交流插座。

    c.一台可调节温度的220V加热器。

加热器应备有控制开关、保护熔丝以及防止过热和燃烧的保护措施，加热器应接成平衡的三相负载。

控制柜内应有防潮装置。

    d.每相断路器均应装设动作记数器，其位置应便于读数。

 控制柜的柜体采用焊接的钢结构，其通风孔应能防雨、雪、小虫和小动物的侵入。

柜底部导线管和气管的入口处应设有遮板，控制柜与外部管道和电缆的连接应便于拆卸和移动。

柜体防雨性能应良好，在不利的气候条件下应能开门检修。

柜正面应设有带铰链的密封门，上有把手、碰锁和可外加挂锁的设施。

 控制柜内的接线端子除应满足内部接线外，还应有15%的备用端子，各端子板应编号，板间距离不小于140mm。

 断路器的交流操作电源为380/220V三相四线制。

 柜内采用快速熔断器。

 柜内配有铝、钢或其它类似材料制作的导轨，为便于接地和安装接线端子，其长度应有10%裕量，每条导轨应有两个接地端子。

 所有仪表、控制设备、电源、报警、照明线路均应耐受2000V工频交流电压，导线需采用标准截面不小于2的铜线。

 对SF6断路器的补充要求

 断路器应配备现场安装后第一次充气用的SF6气体以及其它运行操作上用的液体与气体。

 SF6新气应符合IEC376号出版物的规定以及376a和376b号出版物的要求，对批量提供的气体应附毒性检验合格证。

 断路器应配备气体取样的阀门，在断路器安装完毕并充入新气后，应从断路器内重新进行气体取样试验，其含水量应小于150PPm（体积之比）。

 SF6断路器的年漏气率不大于1%。

 每台SF6断路器应配备一套SF6气体运行监测装置（包括气体密度继电器、压力指示器与温度指示器）。

 对气动和液压操动机构的若干要求

 对带有单独压缩机的断路器，压缩机的出力和储气筒的容积至少应满足断路器进行一次额定操作顺序的操作。

 对驱动空气压缩机的电动机的要求：

    a.电动机在环境温度+40℃时能连续工作24h；

    b.电动机需配备“手动-自动”转换开关和复式脱扣开关（包括电磁式过流脱扣和热偶保护脱扣）等控制设备。

 空气压缩机的检修周期应与断路器的检修周期相适应。

 如订购断路器台数较多，可采用集中布置的压缩机系统。

 对液压操动机构的要求：

每台液压机构应配备自身的液压设备，如油泵、储压筒、控制装置、连接管路和阀等。

油泵由一台单相220V或三相380V电动机驱动，电动机和泵的容量需满足储压筒在60s内从最低工作压力打压到最高操作油压。

储压筒的容量应满足压力降到自动重合闸闭锁压力之前不启动油泵，并能连续进行两次CO或一次O——CO—180s—CO的操作顺序。

 液压操动机构本身应具有防止失压慢分的性能。

 气动或液压操动机构需设置高、低气（液）压闭锁装置。

 气动机构的储气筒、液压机构的储压筒及罐式断路器的承压容器的质量应遵守中国国家劳动总局发布的《压力容器安全监察规程》的规定。

 附件

 断路器的铭牌应符合IEC56号出版物的规定，铭牌应装在控制柜的门上。

 每相断路器应设有一块50×90mm2的接地板，板表面不刷漆，但需涂锡，每相断路器还需配备一只直径不小于12mm的接地螺栓。

2 高压断路器的试验

 型式试验

 机械稳定性试验

    a.机械稳定性试验应按表7的规定在单相断路器上进行，三相联动的断路器应进行三相试验。

    表7机械稳定性试验的操作次数

注：

表中t为0.3s,t′为180s，一个“O—C”为一次。

    b.整个试验过程中断路器的一侧出线端子上应施加允许的水平拉力，其中500kV为2000N、330kV和220kV为1500N。

    c.整个试验过程中不得对试品进行检修和机械调整，但可在一定的间隔内通过专门的润滑孔或装置添加润滑剂。

    d.试验过程中不允许拒动或误动，也不允许漏油或漏气。

    e.试验后断路器和辅助设备不得损坏和松脱，各项机械特性应在技术条件允许的范围内，回路电阻应给出各连接部位所占的比例。

 温升试验

    a.断路器任何部分的温升不得超过IEC56-2号出版物中的规定值。

    b.温升试验应考虑日照影响，试验时断路器的回路电阻应接近于允许的最大值，为综合考虑日照、回路电阻、触头的氧化和脏污的影响，可以用120%的额定电流进行温升试验。

    c.温升试验应分别在完成机械稳定性试验、允许的不经检修连续开断试验和额定短路电流开断试验之后进行复试，但在开断试验后被烧损的触头部分的温升标准允许提高10℃，经过任何一个短路试验方式后，在接触点上仍保留有银层时，才能视为镀银层，如果铜层裸露，则应按无银层温升标准考核，机械稳定性试验后应判别是否裸铜。

 绝缘试验

    a.绝缘试验方法按IEC60出版物进行，对非自恢复绝缘（断口）不得发生闪络，各项试验的具体数值按表3选取。

    b.气体断路器应在允许的最低密度下进行绝缘试验，气体为零表压时，断路器在+20℃下应能耐受倍最高工作电压5min。

    c.断路器完成额定短路电流开断试验后应进行绝缘试验校核。

    d.断路器的并联均压电容器应能耐受2倍最高工作电压2h，耐压试验后应进行局部放电试验，在倍最高运行线电压下应小于100pC。

    在倍最高运行相电压下应小于10pC。

 开断试验

    a.开断能力试验应分别在额定短路开断电流的100%、60%、30%、10%下进行，其相应的试验参数按表8选取。

    b.工频恢复电压不得低于规定值的95%，持续时间不少于。

    c.试验顺序：

O——CO—180s—CO空载调试时CO之间的金属短接时间应满足表5的要求。

    d.试验时的操作油（气、电）压为允许的最低值，灭弧室内为允许的最低密度。

SF6断路器如考虑严寒地区使用，应进行低于此密度下的开断试验。

    e.开断试验时的非周期分量百分数根据断路器的分闸时间按IEC56-2号出版物中的要求选取。

    f.燃弧区段要求不少于，且合成试验时最长燃弧时间应在重合闸的第二个开断中至少出现一次，对某些灭弧结构的断路器还应进行中燃弧时间的试验。

    g.开断能力试验后应复核温升和绝缘试验。

 关合短路试验

    a.关合短路试验应进行三相或单相试验，其关合电流峰值分别为：

、125、100kA，试验电压有效值为：

550kV或×

kV、×

kV，363kV或×

kV,252kV或×

kV。

表8开断能力试验回路的参数

    b.操动机构应取最低油（气、电）压。

    c.应给出触头和并联电阻触头的时间配合及预击穿时间，如受试验设备容量的限制需在降低电压下进行试验时，必须考虑关合试验的等价性。

 失步条件下的合分试验

    a.工频恢复电压：

   500kV时，UR×

（kV）；

   330kV时，UR×

（kV）；

   220kV时，UR×

（kV）。

    b.开断电流：

16、20、。

    c.恢复电压上升率：

μs。

    d.试验顺序：

不带并联电阻时为2次O加3次CO；带并联电阻时为CO—15min—CO。

    e.试验电源频率：

50±5Hz。

    f.按额定失步开断电流的20%～40%和100%～110%进行上述试验顺序的试验。

    g.试验时SF6气体的密度和操动机构应为最低气（油、电）压，每个试验顺序过程中不得检修；对于在100%～110%的单分试验中，如触头分断后的第一个半波即可熄弧的断路器还应进行一次长燃弧时间的开断试验。

在合分开断试验中至少应有一次是长燃弧时间，其关合电流的峰值应为倍的额定失步开断电流。

 切合空载长线试验

    a.试验电压：

   500kV时，UR×

（kV）；

   330kV时，UR×

（kV）；

   220kV时，UR×

（kV）。

    b.试验电流：

   500kV时，IC=500（A）；

   330kV时，IC=350（A）；

   220kV时，IC=165（A）。

    c.操作顺序：

三相试验为10次（O——CO）或5次（O——CO—180s—CO）。

    d.断路器应能切合其安装位置上可能出现的空载架空线路，进行这种现场试验时，线路上应无并联电抗器、磁吹避雷器或电磁式电压互感器等泄能设备。

    e.断路器在试验过程中不得发生重击穿。

    f.试验时灭弧室应处于允许的最低气压，操动机构应为最低压力或电压。

    g.试验后断路器应能正常操作，能可靠开断和关合正常工作电流直至额定短路开断和关合电流。

 切合空载变压器试验

    a.变压器的空载励磁电流为～15A。

    b.试验电压：

   500kV时，UR=550或

（kV）；

   330kV时，UR=363或

（kV）；

   220kV时，UR=252或

（kV）。

    c.操作顺序为三相10次（O+CO）。

    d.被试断路器和操动机构均取最高气压和油压。

    e.断路器应能切合其安装地点的空载变压器，其产生的过电压不得大于×

×

、×

×

、×

×252/3kV。

断路器和变压器不得发生任何损坏。

    f.试验后断路器的状态应符合条g的要求。

 切合并联电抗器试验（适用于330kV和550kV）

    a.被试电抗器的电感电流值视安装地点的实际容量而定，如三相容量为120、150MVA或210、90MVA。

    b.其它试验要求同条。

 近区故障试验

    a.试验电流：

电源侧的阻抗应是相应于接近100%额定短路开断电流和额定电压的相-中性点的阻抗值；线路侧阻抗应是分别相应于短路开断电流周期分量的90%、75%的阻抗值，试验电流的偏差允许为±5%。

    b.线路波阻抗：

ZC=450Ω。

    c.线路侧的振幅系数，电源侧的工频恢复电压分别为252/3、363/3、550/3kV；线路侧恢复电压上升率为0.2kV/（μs·kA），电源侧恢复电压参数按照的要求折算到单相接地故障。

    d.操作顺序：

O——CO—180s—CO。

    e.被试断路器取最低油压和气压。

    f.其它有关要求参照IEC56—4号出版物中的规定。

 并联开断试验

   a.工频恢复电压：

UR=

（kV）；

                   UR=

（kV）；

                   UR=

（kV）。

    b.恢复电压上升率：

2kV/μs。

    c.电流分配：

进行并联开断试验必须使用两台断路器同时进行，其电流的分配按额定开断电流的比例如下：

    10%—90%、20%—80%由于试验误差，当10%—90%或30%—70%的试验与20%—80%接近时，可免作此档试验。

、30%—70%、50%—50%，允许偏差为5%。

    d.两台断路器的开断时差为（1～3）ms。

    e.操作顺序为5次O。

    f.其它要求参照条试验。

 发展性故障试验

    a.试验电流：

初始电流为（10～200）A或500A的电感电流，而后转移为额定短路开断电流。

    b.其它要求按条试验。

 耐震试验

    a.耐震水平：

地面加速度的水平分量～0.5）g或～0.25）g，地面加速度的垂直分量～0.25）g或～0.125）g，二者同时作用。

    b.试验按断路器自身的共振频率、正弦、三周波的全动态法进行。

    c.进行耐震试验时，应将断路器所受的外加荷载考虑在内。

    d.试验时断路器应装在基座上。

 绝缘件局部放电试验

    a.对于断路器内使用的浇注树脂绝缘、树脂粘接纸质等固体绝缘介质和油浸绝缘设备应进行局部放电试验，测量设备在倍最高运行线电压和相电压下的局部放电量。

    b.局部放电使用的测量仪器、测量方法和试验标准应符合IEC270号出版物和IEC517号出版物及其补充文件的要求，并应在所有的绝缘试验完成之后进行。

 内部电弧试验

    对SF6落地罐式断路器和全封闭组合电器中的断路器应进行内部电弧试验，试验电流分别为63、50、40kA，短路电流持续时间为，试验时灭弧室筒体不得烧穿，更不得爆炸。

 连续开断能力试验

    制造厂应提出断路器在额定操作顺序下连续开断额定短路开断电流不需检修的次数的试验报告。

    制造厂应按开断试验的要求，分别进行100%、60%、30%和10%的额定开断电流试验，根据连续分、合的试验次数给出开断特性曲线。

 防雨试验

    户外断路器和操动机构进行防雨试验时，应从设备的最不利方向与水平成45°角以3～10mm/min的雨量淋雨24h，试验后断路器和操动机构不应有进水痕迹，绝缘性能应满足技术要求，试验中断路器还应进行分、合操作各10次。

 密封试验

    制造厂应采用可靠和定量的测漏设备及方法测量SF6电器的泄漏量，其值必须保证不大于工厂的保证值。

    对于气动操动机构在充压至最高允许压力后关闭气源，静置24h其压力降不得大于10%；对于液压机构应充压至最高允许压力后关闭流体源，静置24h后压力降不得大于×105Pa。

机械强度试验后应满足上述要求，对于油断路器充满油后静置24h不应有渗漏油现象，空气断路器本体的日漏气量不得超过5%。

 例行试验

    每台断路器均应在工厂内进行整台组装并进行全面的出厂试验，出厂试验的技术数据应随产品一起交付需方，产品在拆装前对关键的联接部位和部件应做好标记。

 结构检查：

    断路器及其所有附件的质量、规格和尺寸均应符合技术文件和图纸的要求，当需方对某个部件或配件的质量有怀疑时，厂家应提供其型式试验和例行试验报告，必要时应进行试验校核。

 泄漏试验：

    液压和气动操动机构在充至最高压力后，切断能源，断路器在分、合闸位置下静置24h，当额定压力大于×105Pa（表压）时，压力降不得大于5%；当额定压力小于×105Pa（表压）时，压力降不得大于10%。

压缩空气断路器的要求同上。

油断路器充油至最高油位，静置24h不得有任何渗漏。

    SF6气体断路器充至最高压力，其年泄漏量除应不大于1%（重量比）外，还应满足工厂的保证值。

 绝缘试验：

    a.气体断路器充入允许的最低压力，进行相对地和断口间的工频耐压试验，试验电压按表3。

    6断路器在零表压时，在合闸状态下对地及在分闸状态断口间应能耐受倍最高运行相电压的作用5min。

    c.对绝缘拉杆在组装前进行90%闪络电压的工频耐压试验，持续时间5min，应无过热和放电现象。

    d.当操动机构连续进行10次合分操作后，对辅助回路和控制回路进行