電器試驗

介紹

對電器在正常工作和故障情況下所應(yīng)具備的各種性能的驗證。高、低壓電器品種多，用途廣，使用情況復(fù)雜，在各種自然環(huán)境條件下，受電、機械力和發(fā)熱等因素的綜合作用較多。因此，對其性能指標和工作的可靠性，必須用試驗的方法進行驗證。

電器試驗一般分為3種類型。①研究性能試驗:主要用于新產(chǎn)品的研究，為產(chǎn)品的選型、設(shè)計計算、確定結(jié)構(gòu)參數(shù)等提供技術(shù)數(shù)據(jù)。②型式試驗：全面考核產(chǎn)品質(zhì)量、性能是否符合有關(guān)標準和技術(shù)條件的試驗。主要用于新產(chǎn)品定型或轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)產(chǎn)品的定型。當產(chǎn)品設(shè)計、工藝、材料作重要改進時，需要做型式試驗。型式試驗按有關(guān)標準進行,試驗必須合格才能生產(chǎn)。③出廠試驗:在定型產(chǎn)品的正常生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量而進行的檢查性試驗。

電器試驗是設(shè)計和制造電器過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，對不斷改進產(chǎn)品和發(fā)展新產(chǎn)品具有特別重要的意義。電器試驗主要分為高壓電器試驗和低壓電器試驗。高壓電器試驗的能力和水平反映一個國家高壓電器的發(fā)展水平。至1985年，世界各國建立的高壓電器試驗室已有40多個，分布在美國、蘇聯(lián)、加拿大、荷蘭、法國、日本、意大利、德國、瑞典、瑞士、英國等十幾個國家。在中國，有西安高壓電器研究所試驗室、武漢高壓試驗所、沈陽虎石臺試驗站、上海華通開關(guān)廠試驗站和北京清河試驗站等。低壓電器產(chǎn)品由于用量大，使用范圍廣，試驗也較多。中國最大的試驗基地為上海中國低壓電器檢測中心。東北、西北、華北、西南、華東各大地區(qū)和一些單位也有低壓電器試驗室。2100433B

對于特殊用途的低壓電器所進行的特殊試驗項目。例如對礦用防爆電器進行防爆性能試驗；對航空低壓電器進行振動、沖擊和離心加速度試驗；對船用低壓電器進行潮濕、鹽霧、振動、沖擊等試驗；對化工用低壓電器進行耐化學腐蝕試驗等。

高壓電器試驗機械性能試驗

高壓電器的基礎(chǔ)試驗。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)的事故，約有80%是高壓電器機械性能不好引起的。機械性能試驗內(nèi)容包括：①機械操作試驗。用來檢查產(chǎn)品在規(guī)定操作能源下正常工作的性能。②時間特性試驗。測出產(chǎn)品的動作時間，例如合閘時間、分閘時間、重合閘操作的無電流時間、金屬短接時間等。③速度特性試驗。開關(guān)觸頭的分合速度是高壓開關(guān)電器的重要參數(shù)之一，對斷路器尤為重要。斷路器速度有平均速度和瞬時速度，產(chǎn)生主要影響的是剛分和剛合的瞬時速度。剛分瞬時速度指斷路器分閘過程中，動觸頭剛與靜觸頭脫離接觸的瞬間，動觸頭所具有的速度。剛合瞬時速度指斷路器在合閘過程中，動觸頭剛接觸靜觸頭的瞬間，動觸頭所具有的速度。④機械強度試驗。高壓開關(guān)電器（連同操動機構(gòu)），在不帶電情況下進行連續(xù)操作規(guī)定次數(shù)的試驗，用以考核產(chǎn)品各部位的機械強度和磨損能力。此試驗又稱機械壽命試驗。這里的“壽命”指制造廠應(yīng)保證的各種機械特性仍能保持穩(wěn)定的最少操作次數(shù)。產(chǎn)品壽命的真正終結(jié)，要視各具體產(chǎn)品的運行狀態(tài)而定。所以這種試驗實際是機械穩(wěn)定性試驗。⑤密封試驗。對充有氣體或液體介質(zhì)的產(chǎn)品進行的試驗，以測其密封性能。⑥防雨試驗。對戶外產(chǎn)品應(yīng)進行的試驗，考核其防雨性能。⑦破冰試驗。對帶外刀閘的戶外產(chǎn)品進行的試驗，考核其破冰能力。⑧耐寒試驗。⑨耐地震試驗。

高壓電器試驗載流能力試驗

用于考核導(dǎo)電回路通以正常工作電流和短時的短路電流后的溫升和動/熱穩(wěn)定性。主要有：①溫升試驗。當高壓電器產(chǎn)品通過正常工作電流時，由于電阻損耗、渦流損耗和磁滯損耗，使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽渲幸徊糠稚⑹У街車橘|(zhì)中去，一部分加熱載流導(dǎo)體使其溫度升高。溫度升高的多少由發(fā)熱和散熱兩方面因素決定,同時與載流體通過的電流大小、載流回路截面和材料、機械結(jié)構(gòu)、零部件接觸面的接合質(zhì)量和產(chǎn)品裝配質(zhì)量等因素有關(guān)。②回路電阻測量。高壓電器載流回路的電阻大小能夠反映產(chǎn)品的接觸狀態(tài)和裝配質(zhì)量，所以常用測回路電阻的辦法來判斷產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)。③動/熱穩(wěn)定試驗。又稱短時耐受電流試驗。用于考核高壓電器在閉合狀態(tài)下，耐受短路電流熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)的能力。

高壓電器試驗開斷和關(guān)合能力試驗

高壓開關(guān)電器的一項主要性能試驗。驗證高壓開關(guān)電器在最高工作電壓下，開斷短路（正常）電流的能力和關(guān)合短路（正常）電流的能力。根據(jù)高壓開關(guān)電器在電力系統(tǒng)的使用情況，其開斷和關(guān)合能力試驗包括：①端部短路開斷和關(guān)合能力試驗。指發(fā)生在高壓開關(guān)電器出口端短路時的開斷、關(guān)合能力試驗。②失步開斷和關(guān)合能力試驗。又稱反相開斷和關(guān)合能力試驗。連接兩個系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)斷路器，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障時，兩電力系統(tǒng)會出現(xiàn)嚴重失去同步的現(xiàn)象。此時,斷路器將分斷兩個系統(tǒng)使其解列,這種性能的開斷稱為失步開斷。③近區(qū)故障的開斷試驗。指離斷路器出口幾公里處的短路開斷試驗。由于帶有一段線路，其短路電流比端部短路電流小一些，但恢復(fù)電壓比端部短路時嚴格。④電容電流的開斷和關(guān)合能力試驗。電容電流指空載長線充電電流、電容器組電流及電纜線路充電電流。⑤小電感電流開斷和關(guān)合能力試驗。小電感電流指空載變壓器的勵磁電流、電動機電流和電抗器電流。其開斷特點是斷路器在開斷過程中，易發(fā)生截流而產(chǎn)生過電壓。⑥發(fā)展性故障的開斷試驗。發(fā)展性故障是指斷路器在開斷小電感電流或容性電流時，由于產(chǎn)生的過電壓危及電力設(shè)備的絕緣而造成電源短路的故障。此故障的特點是，斷路器中本來流過的是小電感電流或電容電流，由于突然電源短路而變?yōu)楹艽蟮亩搪冯娏?，給斷路器的開斷帶來很大困難，并由于滅弧室的機械強度不夠而發(fā)生爆炸事故。⑦并聯(lián)開斷試驗。指電力系統(tǒng)的一種特殊接線情況，即一條輸出線路由兩個供電電源供電，每一供電線路均各用一臺斷路器保護。輸出線路發(fā)生短路時，兩臺斷路器均需開斷。由于兩臺斷路器的動作時間總有先后，先分斷的斷路器先開斷，而后分斷的斷路器流過的短路電流將由原來分擔的一部分突然增加到全部。情況與發(fā)展性故障相似，同樣會給斷路器帶來很大的困難。⑧異相接地故障的開斷試驗。指斷路器兩側(cè)出現(xiàn)不同相接地的短路開斷試驗。斷路器兩側(cè)短路的這一段開斷電壓由正常開斷時的相電壓提高為線電壓。

高壓電器試驗絕緣性能試驗

絕緣性能試驗檢驗高壓電器產(chǎn)品耐受電力系統(tǒng)正常工作電壓和各種過電壓的能力，以確保高壓電器可靠運行。絕緣性能試驗包括：①工頻耐壓試驗。主要檢驗高壓電器產(chǎn)品耐受電力系統(tǒng)長期工作電壓及內(nèi)部操作過電壓的能力。有短時（1 分鐘）工頻耐壓試驗和長時間工頻耐壓試驗。②沖擊耐壓試驗。沖擊電壓是一極短時間的脈沖高壓。用沖擊電壓來模擬大氣過電壓對高壓電器產(chǎn)品進行試驗，以檢驗其在大氣過電壓作用下的絕緣性能。有操作沖擊電壓試驗和雷電沖擊電壓試驗。

高壓電器試驗特殊環(huán)境適應(yīng)性試驗

特殊環(huán)境適應(yīng)性試驗包括濕熱帶條件試驗、高原氣候條件試驗和污穢試驗等。

試驗方法　高壓電器的試驗項目是根據(jù)電力系統(tǒng)對其要求而定出的。高壓電器的試驗盡可能按電力系統(tǒng)的實際情況進行。其主要試驗項目的試驗方法有5種。

機械速度特性試驗方法 　主要有3種:①電磁振蕩器法：采用交流電磁式機械振蕩器。當振蕩器的線圈通入交流 50赫電流時，其振蕩筆尖開始作每秒100次的振動。操作試驗時，振蕩器筆尖連結(jié)在斷路器動觸頭直線運動部分的薄片上，并描繪出振蕩波。波形上任何兩個相鄰波峰間的時間間隔為0.01秒，薄片上縱向的長度即為斷路器動觸頭運動的行程。由此可求出動觸頭運動的速度特性。②行程記錄器法：行程記錄器由厚度相同的一組金屬片和一組絕緣片相間疊制而成。其滑動觸頭與斷路器動觸頭相連，并用電池與光線示波器的振子接通。當斷路器動觸頭運動時，同時起動示波器即可以拍攝出動觸頭運動的波形，并由此計算出斷路器的時間特性和速度特性。③霍耳效應(yīng)傳感器法：其原理同行程記錄器法，只是將行程記錄器換成霍耳效應(yīng)傳感器。測量較準確并且方便。

溫升試驗法 　用一調(diào)壓變壓器和大電流變壓器組成試驗回路，對被測試電器供給所需的工作電流。被測試電器的安裝接線方式與在電力系統(tǒng)中工作的情況相同。用熱電偶測量其溫度。

動熱穩(wěn)定試驗法 　開關(guān)、變壓器等電器在短路工況下，應(yīng)能承受短路電流產(chǎn)生的電動力和熱效應(yīng)的影響而不致?lián)p壞。這兩項要求分別稱為動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。動熱穩(wěn)定試驗方法是：用沖擊發(fā)電機或電網(wǎng)與降壓大電流變壓器組成供電回路，對被測試的高壓電器供電。高壓電器的導(dǎo)電回路呈閉合狀態(tài)接于變壓器的二次側(cè)，并成短路形式。高壓電器與變壓器的連接方式和所選用的連接母線與電力系統(tǒng)中實際運行情況相同或處于不利條件下。熱穩(wěn)定電流一般等于斷路器的額定開斷電流，用有效值表示。動穩(wěn)定電流包括非周期分量，用峰值表示，數(shù)值一般為熱穩(wěn)定電流的2.5倍。

開斷關(guān)合能力試驗法 　按電源裝置有以下 3種方法。 ①網(wǎng)絡(luò)試驗法:以電力系統(tǒng)作為試驗供電電源。缺點是度驗容易受到電網(wǎng)容量的限制；恢復(fù)電壓受電網(wǎng)的電感和對地電容限制,因而不易調(diào)整;試驗時間和試驗次數(shù)受到限制。其主要試驗設(shè)備是試驗變壓器、合閘開關(guān)、保護開關(guān)、調(diào)節(jié)短路電流和功率因數(shù)用的電感和電阻、調(diào)頻電容和調(diào)頻電阻等。②沖擊發(fā)電機試驗法：利用一種特制的巨型同步發(fā)電機作為試驗電源對高壓電器進行試驗。其優(yōu)點是試驗方便，試驗等價性好。缺點是投資大，建設(shè)周期長，維護復(fù)雜。主要試驗設(shè)備是一套沖擊發(fā)電機系統(tǒng)，包括拖動電動機、勵磁機和同步電機。其他設(shè)備同網(wǎng)絡(luò)試驗方法相同。③振蕩回路試驗法：用充滿電荷的電容器對電感線圈放電，用由此得到的工頻交流電源對高壓電器進行試驗。其優(yōu)點是經(jīng)濟、方便，適宜作大量研究性試驗。缺點是試驗等價性稍差，只能作分斷試驗，并且只適用于燃弧時間短的斷路器。其主要試驗設(shè)備有帶整流充電裝置的電容器組、電感線圈。點火球隙和合閘開關(guān)等。

按試驗方法又有以下3種。①完全試驗法:按斷路器規(guī)定的額定電壓和額定開斷電流對其進行整臺的直接試驗。這種試驗最接近實際開斷情況。但這種試驗方法必須供給斷路器全部容量，對大容量斷路器來說這幾乎是不可能的。對于中等容量的斷路順，也要有巨大的設(shè)備。因而這種試驗方法只用在小容量的斷路器上。②部分試驗法：取斷路器一相的部分斷口進行直接試驗，然后推算出整臺斷路器的額定開斷容量。此方法適用于有多斷口串聯(lián)的斷路器，并且各斷口的工作條件完全相同。③合成試驗法：隨著電力系統(tǒng)容量的增大，高壓電器的開斷容量也越來越大。單獨使用網(wǎng)絡(luò)、沖擊發(fā)電機、振蕩回路系統(tǒng)進行完全試驗、部分試驗都已滿足不了高壓電器開關(guān)試驗的需要。因此出現(xiàn)了合成試驗法。由于斷路器在短路電流的弧道熄滅以前，電弧電壓很低，所以先用一套低壓電源供電；當電弧電流過零后，再用一套高壓電源提供加在斷路器斷口兩端的恢復(fù)電壓，以此考核電弧是否會重燃。這種試驗回路稱合成回路。合成試驗法設(shè)備投資少，試驗等價性也得到世界各國的公認，大容量的開斷試驗多采用此試驗法。

絕緣性能試驗法 　被測試電器是完整的一臺或一級，與鄰近物體的距離要與使用情況相同。試驗時加電壓部位是：①每極在分閘和合閘位置的導(dǎo)電部分對地間；②相間導(dǎo)電部分之間(分閘位置、合閘位置分別進行)；③分閘狀態(tài)下同極的斷口間。