1、 ICS：29.240 Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q/GDW 110852013 真空断路器开合容性电流老炼试验导则 Guide for capacitive current opening-closing aging test of vacuum circuit-breaker 2014 - 09 - 01 发布 2014 - 09 - 01 实施国家电网公司 发布Q/GDW 110852013 I 目 次 前言 . . II 1 范围 . 3 2 规范性引用文件 . 3 3 术语和定义 . 3 4 老炼试验 的一般要求 . 4 4.1 对试品的要求 . 4 4.2 试验中 试品的状
2、态 . 5 4.3 试验后 试品的状态 . 5 4.4 电源回 路的要求 . 5 4.5 老炼试 验的方式 . 5 4.6 老炼试验电流 . 5 4.7 老炼试 验电流和时间的推荐值 . 5 5 三相老炼试验 . 5 5.1 概述 . 6 5.2 三相老 炼试验接线 . 6 5.3 试验电压 . 6 5.4 容性回路特性 . 6 6 单相老炼试验 . 6 6.1 概述 . 6 6.2 单相老 炼试验接线 . 6 6.3 试验电压 . 7 6.4 容性回路特性 . 7 7 单相合成 老炼试验 . 7 7.1 概述 . 7 7.2 单相合 成老炼试验接线 . 7 7.3 合成老 炼试验的要求 .
3、8 7.4 试验电压 . 8 7.5 试验电流 . 8 8 试验合格的判定 . 8 编制说明 . 9 Q/GDW 110852013 II 前 言 本标准由国家电网公司运维检修部提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位：国网浙江省电力公司、国网浙江绍兴供电公司。 本标准主要起草人：李电、俞培祥、洪金琪、吕丹、姚晖、金百荣、陈晓宇、蔡重凯、潘杰、秋勇。 本标准首次发布。 Q/GDW 110852013 3 真空断路器开合容性电流老炼试验导则 1 范围 本标准规定了真空断路器开合容性电流老炼试验的一般要求，三相老炼试验、单相老炼试验和单相合成老炼试验的试验接线、试验电压及容性
4、回路特性，以及试验合格的判定。 本标准适用于额定电压7.2kV40.5kV有开合容性电流性能要求的真空断路器，对有容性开合要求的真空负荷开关、真空接触器等可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 1984 2003 高压交流断路器 GB/T 4473 高压交流断路器合成试验 GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 （真空灭弧室）老炼 （ vacuum arc-extinguis
5、hing chamber） aging 真空灭弧室极间通过施加高电压引起的击穿电弧或持续大电流电弧作用， 使灭弧室触头电极表面金属毛刺、微粒及污秽物等得到清洁，从而使灭弧室耐电强度及开合性能得到改善的一种方法。 3.2 开合容性电流老炼 capacitive current opening-closing aging 通过高电压、大电流容性负载开合操作进行老炼的一种方法。 3.3 三相老炼试验 three-phase aging test 通过三相电源回路对三极断路器进行老炼的一种方法。 3.4 单相老炼试验 single-phase aging test 通过单相电源回路分别对断路器的一极进
6、行老炼的一种方法。 Q/GDW 110852013 4 3.5 合成试验 synthesis test 全部电流或大部分电流从一个电源（电流回路）获得，而外施电压或恢复电压全部或部分从另一个或多个独立的电源（电压回路）获得的试验。 3.6 合成老炼试验 synthesis aging test 通过合成试验对断路器进行老炼的一种方法。 3.7 重击穿 restrike 机械开关装置在开断过程中首开极电流恢复与电流零点之间的时间间隔为工频四分之一周期或更长。 GB 1984-2003，定义 3.7.149 3.8 非保持破坏性放电（ NSDD） non-sustained disruptive
7、discharge( NSDD) 真空断路器在工频恢复电压阶段触头间的破坏性放电， 导致流过与断口临近的杂散电容相关的高频电流。 注： 经过一个或几个半波高频电流后，非保持破坏性放电就被断开。 GB 1984-2003，定义 3.1.126 3.9 重燃 reignite 一次老炼试验开断过程中出现重击穿或 NSDD现象。 3.10 多次重燃 Many times to reignite 一次老炼试验开断过程中出现 2次及以上重击穿或 NSDD现象。 3.11 重燃率 Reignite rate 发生重击穿或 NSDD现象的试验次数与总试验次数之比。 4 老炼试验的一般要求 4.1 对试品的要
8、求 a) 试品的各项技术指标应符合产品技术条件的要求且出厂试验合格。 b) 试品上不得装设如氧化锌避雷器等过电压吸收装置。 Q/GDW 110852013 5 4.2 试验中试品的状态 在老炼试验中，试品的机械操作性能应保持良好并满足： a) 按指令动作，无指令不动作。 b) 不应表现出损坏的迹象。 c) 不应有外闪，能按照额定绝缘水平承受电压。 d) 机械部件的任何变形对断路器的操作不得有不利的影响，或者不得妨碍更换零部件的正确装配。 e) 如果出现的故障不是持续的或不是由于设计上的缺陷造成的，而由于装配或维修失误造成的，则该故障可以纠正，继续进行试验。 4.3 试验后试品的状态 在老炼试验
9、后，试品应满足： a) 外观检查无异常。 b) 合分操作 3次，动作正常。 4.4 电源回路的要求 电源回路应满足： a) 电源谐波符合 GB/T 14549。 b) 试验回路的频率应为 50Hz，允许误差为 2%。 c) 在老炼试验时应保证电压变化不大于 10%。 4.5 老炼试验的方式 根据试验方式的不同，老炼试验可分为： a) 三相老炼试验 b) 单相老炼试验 c) 单相合成老炼试验 4.6 老炼试验电流 老练试验电流应满足： a) 老炼试验电流不得超过试品的额定容性开合电流。 b) 试验用交流电流的波形尽可能接近正弦波，电流有效值与基波分量有效值之比不大于 1.2。 c) 试验电流在每
10、一个工频半波中只能一次经过零点。 4.7 老炼试验电流和时间的推荐值 老炼试验电流的推荐值为（ 350 400） A,合闸保持时间的推荐值为 0.3s，操作间隔时间推荐值为（ 30 60） s。 注 1： 对额定开合电容电流小于 350A 的断路器，以额定开合电容电流为老炼试验电流。 注 2： 开合电缆、开合线路充电电流，具体可与用户商定。 注 3：根据不同产品技术要求，老炼试验电流可根据产品具体技术条件或用户要求协商确定。 5 三相老炼试验 Q/GDW 110852013 6 5.1 概述 采用三相电源回路进行老炼试验与断路器产品实际运行状况最为吻合， 因此真空断路器老炼试验宜优选采用三相回
11、路进行。 5.2 三相老炼试验接线 典型三相老练试验接线，见图 1。 Um母线对地电压； Uf试品极间恢复电压； Uc电容器侧对地电压； Uo电容器组中性点对地电压； I回路电流； C电容器组； CT电流互感器； FD放电线圈； SP试品 图 1 典型三相老炼试验接线图 5.3 试验电压 试验电压应满足： a) 对于三相试验，试验电压应用相间试验电压的平均值表示，通过示波器或等效设备（如瞬态记录仪）来确定，任何相间试验电压与平均试验电压的偏差不应超过 10%。 b) 试品分闸前的试验电压不应小于系统标称电压，应尽可能靠近试品处测得。 5.4 容性回路特性 容性回路应满足： a) 包括所有必需的
12、测量装置如分压器在内的容性回路的特性，应为在电弧最终熄灭后 300ms时断路器断口电压的衰减不超过 10%，并提供不少于 1000ms的恢复电压。 b) 电容器组的中性点应绝缘、具有放电回路，关合操作之前，在容性回路上剩余电荷电压不大于50V。 6 单相老炼试验 6.1 概述 在不具备三相试验条件时，可采用单相回路进行逐相老炼试验。 6.2 单相老炼试验接线 典型单相老练试验接线，见图 2。 Q/GDW 110852013 7 Um母线对地电压； Uf试品极间恢复电压； Uc电容器侧对地电压； I回路电流； SP试品；C电容器组； CT电流互感器； FD放电线圈 图 2 典型单相老炼试验接线图
13、 6.3 试验电压 试验电压应满足： a) 对于单相老炼试验，试品分闸前测得的试验电压不小于 1.4倍额定相电压。 b) 应尽可能靠近试品处测得。 6.4 容性回路特性 容性回路应满足： a) 包括所有必需的测量装置如分压器在内的容性回路的特性，应为在电弧最终熄灭后 300ms时断路器断口电压的衰减不超过 10%，并提供不少于 1000ms的恢复电压。 b) 电容器组应有放电回路，关合操作之前，在容性回路上剩余电荷电压不大于 50V。 7 单相合成老炼试验 7.1 概述 真空断路器老炼试验可采用合成的方法进行，合成试验技术和方法按照 GB/T 4473的要求进行。 7.2 单相合成老炼试验接线
14、 合成老炼试验通常按单相进行，典型试验回路采用电压回路、电流回路并联方式进行，如图 3所示，2个回路都应具有容性特征，电压回路与电流回路电源相位偏差不宜超过 15。 DL试验回路断路器； T1电流回路变压器； T2电压回路变压器； T3电压回路调压器； C1、 C2Q/GDW 110852013 8 电流回路电容器组； C3、 C4电压回路电容器组； L调频电抗器； K1电压回路闸刀； SP1试品被试相； SP2， SP3试品非被试相； CT电流互感器； FYn母线电压测量分压器； FYf恢复电压测量分压器； MOA避雷器； PT电压互感器 图 3 典型单相合成老炼试验接线图 7.3 合成老炼
15、试验的要求 为了考虑开断、关合容性电流有关的现象，下列项目应符合 GB/T 4473规定： a) 工频试验电流特别是开断之前最后一个半波的波形和幅值。 b) 工频电源电压的波形和幅值。 c) 开断之后负载侧的电压。 d) 关合涌流的幅值和波形。 7.4 试验电压 试验电压应满足： a) 合成老炼试验电压按 1.4倍额定相电压进行，电流回路电压不宜低于 400V，试验电压在试品分闸前测得。 b) 试品分闸后 300ms内电压回路电容器组电压衰减不超过 10%， 并提供不少于 1000ms的恢复电压。 7.5 试验电流 试验电流应满足： a) 单相合成老炼试验电流回路试验电流按 4.6条要求进行，
16、在试品合闸时测得。 b) 电压回路及电流回路在试品合闸时应具备分别提供一定的合闸涌流能力。 8 试验合格的判定 如果全部满足下述条件，试品就成功地通过了老炼试验： a) 在老炼试验过程中，满足 4.2条。 b) 试验后的状态满足 4.3条。 c) 满足表 1条件。 表 1 连续无重燃次数及试验总次数限值 单位：次 通过条件 三相试验 单相试验 单相合成试验 连续无重燃次数 30 30 60 试验总次数不超过 150 150 500 注 1： 对于三相试验和单相试验，当连续试验次数没有达到 30 次出现重燃时，前面次数失效，有效试验次数清零，试验重新开始。如试验总次数超过 150 次出现重燃或重
17、燃现象随着试验次数的增加未表现出明显好转趋势，则试验终止。 注 2： 对于单相合成试验，当连续试验次数没有达到 60 次出现重燃时，前面次数失效，有效试验次数清零，试验重新开始。如试验总次数超过 500 次出现重燃或重燃现象随着试验次数的增加未表现出明显好转趋势，则试验终止。 Q/GDW 110852013 9 真空断路器开合容性电流老炼试验导则 编 制 说 明 Q/GDW 110852013 10 目 次 1 编制背景 11 2 编制主要原则 11 3 与其他标准文件的关系 11 4 主要工作过程 11 5 标准结构和内容 12 6 条文说明 12 Q/GDW 110852013 11 1
18、编制背景 本标准是根据国家电网公司 2013 年度技术标准制修订计划（国家电网科 2013 50 号文件要求进行制订的。 在 7.2kV 40.5kV 系统大量使用真空断路器， 并且广泛应用于开合电容器组， 如果在真空灭弧室内，有未被金属屏蔽罩复合的带电粒子或金属蒸汽残余并进入触头间、触头表面存在加工残留的金属微粒、微观突出物（毛刺） 、附着物等，当真空断路器开断电容器组时，真空断路器首开相断口间达到 2.5 倍相电压，这些微粒在强电场作用下，迅速向对方电极运动，轰击电极表面而引起金属蒸发，形成电荷迁移，引起触头间绝缘击穿，即重燃。其在电容器等设备上会产生很高的过电压。根据大量试验经验，这种现
19、象主要出现在真空灭弧室工作初期，这揭示了采用一定的工艺手段对真空灭弧室进行“老炼”以降低其重燃次数的重要性。 老炼试验的意义在于消除灭弧室内部的毛刺，金属和非金属微粒、各种污秽物等，改善触头的表面状况使真空间隙耐电强度大幅提高；通过大电流老炼还可改变触头表面的晶格结构，降低冷焊力，增加材料的韧性，而使触头材料更不容易产生脱落现象，使真空灭弧室的早期重燃率大大减小。 为降低高压断路器早期重燃率，规范真空断路器老炼试验的相关技术要求，根据多年的老炼试验积累的数据和经验，特制定本标准。 2 编制主要原则 本标准从真空断路器技术现状和电力系统实际应用情况出发，根据大量数据和经验积累，进行统计分析和试验
20、验证，规定了真空断路器开合容性电流的老炼试验方法和试验要求，以及试验合格判据。 3 与其他标准文件的关系 本标准目前尚无对应的国际、国家和行业标准。 本标准不涉及专利。 本标准引用的标准： GB 1984 2003 高压交流断路器 GB/T 4473 高压交流断路器合成试验 GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波 4 主要工作过程 国网浙江省电力公司从上世纪 80年代开始从事真空断路器开合容性电流的老炼试验工作， 在 30多年的试验中，积累了大量数据和经验。经过对数据的进一步统计分析和试验验证， 2010年编制了国网浙江省电力公司技术标准 Q/GDW-11-261-2010真空断路器开合
21、容性电流老炼试验导则。 2013年 2月，根据国家电网公司下达的 2013年标准制订计划，成立标准编写工作组。 2013年 5月，在国网浙江省电力公司技术标准 Q/GDW-11-261-2010的基础上形成了标准编写工作组讨论稿。 2013年 6月，在浙江绍兴召开了标准编写工作组第一次会议，根据讨论意见形成了初步的征求意见稿。 Q/GDW 110852013 12 2013年 8月，专家组在杭州对标准进行了审查，根据审查意见形成了正式的征求意见稿，并在公司系统内征求意见。 2013年 11月，标准编写工作组在绍兴召开第二次工作会议，对征集到的意见进行逐一讨论，根据讨论意见形成了标准送审稿。 2
22、013年 11月 22日，国家电网公司运维检修部在北京对标准进行了审查，根据审查意见，标准编写工作组对标准进行修改，形成了标准报批稿。 5 标准结构和内容 本标准主题章分为 8章：范围、规范性引用文件、术语和定义、老练试验的一般要求、三相老练试验、单相老练试验、单相合成老练试验、试验合格的判定。 6 条文说明 本标准 3.9条重燃认为应包括重击穿和 NSDD， GB 1984-2003高压交流断路器中 NSDD指真空断路器机械开关装置在开断过程中首开极电流恢复与电流零点之间的时间间隔为工频二分之一以后， 首开极电流恢复与电流零点之间的时间间隔为工频四分之一到二分之一之间为重击穿。 GB 198
23、4-2003高压交流断路器引用 ICE标准观点认为 NSDD引起的过电压比较小，在整个试验系列中允许发生的次数可比重击穿多一些。但经过实际测量，发现 NSDD引起的过电压也很高，当出现单次 NSDD时，电容器组对地过电压最高达 3.5倍，如果连续出现多次 NSDD时最高可达到 6倍以上，故在老炼试验中重击穿和NSDD均作为重燃计入。 本标准 4.7 条中老炼试验电流和时间的优先推荐值，是系统试验站实践经验的总结。一般变电所电容器组的电流均小于 200A-300A，试验电流太小，不足以消除灭弧室内“杂质” ，试验电流太大，要求无功容量大，对系统的电压波动也大，没有必要，自上世纪八十年代初，国网浙
24、江绍兴供电公司系统试验站用各种大小不同的电流对真空开关进行老炼 ,并到现场进行跟踪测试 , 总共进行了 6000 多次的老炼试验，发现 350A 到 400A 之间的电流值老炼效果较好，电流持续时间为 0.3 秒较为适宜。假设变电站每组容量为 4800 千乏，取 350A 作为老炼试验电流较合适。 2 次老炼时间的间隔：间隔时间主要考虑断路器的储能、机构动作后的稳定、电弧熄灭后灭弧室内微电物质的稳定等因素，但时间间隔太长，使得老炼一台时间太长。 本标准 6.2 条、 7.2 条中，单相老炼和合成老炼的试验电压根据 GB 1984-2003高压交流断路器开合不接地系统电容组要求，单相试验为 1.4 倍额定相电压。 GB1984-2003高压交流断路器要求恢复电压不少于 300ms，但系统试验站根据多年老炼试验和开合容性电流型式试验的统计分析，断路器在恢复电压大于 300ms 后发生重燃的次数占总重燃次数的比率约 5%，实际测得最大重燃时间为 2150ms，根据试验经验和一般试验回路的条件，本标准要求提供不少于 1000 ms 恢复电压。 _
