12kV固体绝缘环网柜技术条件

 仪表机箱     |      2020-09-25 00:56

  固体是国家电网公司重点推广的新技术成果之一。为有效指导公司固体推广工作,国家电网公司组织编写了《12

  本标准起草单位:中国电力科学研究院、北京市电力公司、上海市电力公司、浙江省电力公司。

  本标准主要起草人:张重乐、侯义明、韩筛根、应高亮、钟晖、陈光华、杨恩龙、张海龙、赵志宏。

  本标准规定了额定电压为12kV,频率为50Hz,装于户内或户外的交流金属封闭固体绝缘环网柜制造和选用时所应遵守的各项技术要求。本标准适用于国家电网公司10kV 配电网。

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  GB/T 2424.3 电工电子产品环境试验第2 部分:试验方法试验Cab:恒定湿热试验(IEC

  也称环网柜或开闭器,用于中压电缆线路分段、联络及分接负荷。按使用场所可分为户内环网单元和户外环网单元;按结构可分为整体式和间隔式。户外环网单元安装于箱体中时亦称开闭器。(Q/GDW370-2009,定义3.6)

  固体绝缘环网柜是采用固体绝缘材料作为主绝缘介质的环网柜。将真空灭弧室及其导电连接、隔离开关、接地开关、主母线、分支母线等主导电回路单一或组合后用固体绝缘介质包覆封装为一个或几个具有一定功能、可再次组合或扩展的具备全绝缘、全密封性能的模块,人可触及的模块表面涂覆有导电或半导电屏蔽层并可直接靠可接地的环网柜。

  按DL/T 593中相关的规定。如果使用条件超出该规定,则应向制造商和供应商提出,通过双方协商的方式加以解决。

  按GB 311.1和DL/T 593中的规定,固体绝缘环网柜额定绝缘水平按表1中要求执行。

  6.2.1 负荷开关(断路器)柜的额定电流值应从630A,1250A 中选取。

  注1:额定电流适用于负荷开关-熔断器构成的组合电器、负荷开关、断路器及电缆接头。

  注2:组合电器中安装的熔断器额定值与温升试验中所用的熔断器额定值不一样时,将改变组合电器的额定电流值。

  对于任一特定情况,负荷开关-熔断器组合电器、负荷开关、断路器的额定电流应由固体环网柜整体回路额定电流确定。

  6.3.2 对于不受DL/T 593中限制的元件,如电流互感器按GB 1208中的规定、电压互感器GB 1207中的规定、熔断器按GB 15166.2-2008中4.7的规定,其它元件的温升不得超过各自标准的规定。

  合闸、分闸装置及其辅助和控制回路的额定电源电压按DL/T 593-2006 中4.8 的规定。

  6.5.1 断路器的额定短路开断电流按GB 1984-2003 中4.101 的规定,其中额定短路开断电流的交流分量应优先从下列值中选取:20kA、25kA、31.5kA。

  6.5.2 组合电器柜的额定最大开断电流应优先从下列值中选取:20kA、25kA、31.5kA。

  额定短时耐受电流按DL/T 593-2006 中4.5 的规定,额定短时耐受电流应优先从下列值中选取:

  注1:相应于额定短路开断电流的额定瞬态恢复电压是一基准电压,它是开关设备应能开断的回路短路故障条件下,回路预期瞬态恢复电压的上限。

  注2:预期瞬态恢复电压往往具有衰减的、单频振荡的、或与之相近似的形式,这种波形可由两参数定义的两段组成的包络线为断路器的TRV值,序号2为熔断器的TRV值。

  6.13.4 柜中配备电流互感器和电压互感器的各自局部放电量应10pC,(在1.2Um 下测量值);

  7.1.1.1 结构设计应能安全地进行下述各项工作:正常运行、检查、维护操作、安装(或)扩建后的相序校核和操作联锁、连接电缆的接地、电缆试验、连接电缆或其他器件的绝缘试验以及消除绝缘件表面等危险静电电荷等。

  7.1.1.2 结构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,并满足与其他设备连接的要求。

  7.1.1.3 类型、额定值和结构相同的所有可移开部件和元件在机械和电气上应有互换性。

  7.1.1.5 主回路装有限流熔断器时,制造厂应给定熔断器的预期短路开断电流值。

  7.1.2.1 接地回路应能承受的短时耐受电流最大值为主回路额定短时耐受电流87%。

  7.1.2.2 接地开关应至少能耐受二次额定短路关合电流的作用(有此功能要求的)。

  a) 主回路中凡规定或需要人可触及的所有部件都应可靠接地并符合DL/T 621中的规定;

  b) 主回路中均应设置可靠的适用于规定故障条件的接地端子,该端子应有一紧固螺钉或螺栓用来连接接地导体,紧固螺钉或螺栓的直径应不小于12mm;

  c) 接地连接点应标以GB/T 5465.2-2008中规定的保护接地符号,与接地系统连接的金属外壳部分可以看作接地导体;

  d) 人可触及的固封绝缘模块其表面应涂覆导电或半导电屏蔽层,模块与模块间的导电或半导电屏蔽层连接后应与金属壳体要可靠接触;

  e) 接地导体应采用铜质导体,在规定的接地故障条件下,额定短路持续时间为2s时,其电流密度应不超过110A/mm2,但最小截面积应不小于30mm2。接地导体的末端应用铜质端子与设备的接地系统相连接,端子的电气接触面积应与接地导体的截面相适应,但最小电气接触面积应不小于160mm2。

  a) 各个功能单元的外壳均应连接到接地导体上,除主回路和辅助回路之外的所有要接地的金属部件应直接或通过金属构件与接地导体相连接;

  b) 金属部件和外壳到接地端子之间通过30A直流电流时压降不大于3V。功能单元内部的相互连接应保证电气连续性;

  注3:考虑到接地故障电流的最大值与运行系统中性点接地的形式有关,应加以说明。

  a) 当电源电压不大于额定电源电压的30%时,合闸脱扣器不应脱扣(用电容器储能的永磁操动机构除外)。并联合闸脱扣器在合闸装置的额定电源电压的85%-110%范围内,交流时在合闸装置的额定频率下,应可靠动作。

  b) 当电源电压不大于额定电源电压的30%时,并联合闸脱扣器不应脱扣(当永磁操动机构的储能元件的电压不大于其额定电压的30%时,合闸脱扣器不应脱扣)。

  a) 并联分闸脱扣器在分闸装置的额定电源电压的65%-110% (直流)或85%-110% (交流)范围内、交流时在分闸装置的额定电源频率下,在开关装置所有的直到它的额定短路开断电流的操作条件下,均应可靠动作。

  b) 当电源电压不大于额定电源电压的30%时,并联分闸脱扣器不应脱扣(当永磁操动机构的储能元件的电压不大于其额定电压的30%时,分闸脱扣器不应脱扣)。

  a) 操动机构应装设铭牌。铭牌应为不锈钢、铜材或丙烯酸树脂等不受气候影响和防腐蚀的材料制成,应采用中文印制。

  c) 铭牌应标有在有关产品标准中规定的必要信息。如果固体绝缘环网柜和控制设备由带有单独操动机构的几个单极组成,则每个单极均应装设铭牌。对与固体绝缘环网柜组成一体的操动机构,可以只用一个组合的铭牌。

  b) 进、出线柜应装有能反映进出线侧有无电压,并具有联锁信号输出功能的带电显示装置。当进、出线侧带电时,应有闭锁操作接地开关及电缆室门的装置。进线柜的带电显示装置应具有二次侧核相功能。

  c) 电缆室门与接地开关应同时具备电气联锁和机械闭锁,电气闭锁应单独设置电源回路,且与其它回路独立。

  d) 负荷开关-熔断器组合电器的固体绝缘环网柜中,熔断器撞击器与负荷开关脱扣器之间的联动装置应在任一相撞击器动作时,负荷开关应可靠动作,三相同时动作时不应损坏脱扣器。

  e) 负荷开关-熔断器组合电器回路,如用于变压器保护时可加装分励脱扣装置(如过温跳闸)。

  g) 柜中如配置故障指示器,故障指示器应能指示故障性质和位置,且具有远方传输接点和远方复位控制接点,在未接到复位指令前故障指示器应保持故障指示状态。

  7.1.11.2 所有通风口的门应予以屏蔽或者其布置能达到为外壳规定的相同防护等级。

  7.1.16.1 结构设计上应满足正常使用条件和限制隔室内部电弧影响的要求,并能防止因本身缺陷、异常或误操作导致的电弧伤及工作人员,能限制电弧的燃烧范围。

  7.1.16.3 应设有泄压通道,当产生故障电弧时,泄压通道应能自动打开。

  a) 外壳除观察窗外应该是金属材料的。可采用敷铝锌钢板、不锈钢板等金属钢板封闭相关隔室,钢板厚度不得小于2mm,外壳上应设有满足该组设备载荷的起吊装置;

  d)柜顶应设有横眉可粘贴间隔名称,前门内表面应标有清晰明显的主接线示意图;

  e) 外壳应设有足够的自然通风口和隔热措施,以保证在正常条件下运行时,所有电器设备的温度不超过其最大允许温度,同时还应有防尘和除湿措施;

  f) 外壳的防护等级应满足本标准6.14 中的要求。内部金属构件亦应进行防锈处理和喷涂防护层。

  d) 环网柜上的操作按钮(如有)出厂时应配备磁性透明防护罩,以免运行中做清洁卫生时发生误操作。

  b) 观察窗应该使用机械强度与外壳相当的透明遮板,同时应有足够的电气间隙和静电屏蔽等措施(例如,在观察窗的内侧加一个适当的接地金属编织网),以防止形成危险的静电电荷。

  c) 主回路带电部分与观察窗的可触及表面之间的绝缘应能耐受DL/T 593-2006 中4.2 规定的对地和极间的试验电压。

  a) 通风通道和通风口的布置和防护应具有与外壳相同的防护等级,可以使用网状编织物或类似材料制成,但应具有足够的机械强度。

  b) 通风通道和通风口的布置应考虑到在压力作用下排出的气体或蒸汽不致危及到操作人员。

  7.2.1.1 主回路开关设备应为断路器、负荷开关、负荷开关-熔断器组合电器、隔离开关等。

  7.2.1.2 断路器宜用真空断路器,负荷开关宜用线 负荷开关-熔断器组合电器用撞击器分闸操作,应能开断转移电流;由分励脱扣器分闸操作时,应能开断交接电流。

  7.2.1.4 负荷开关-熔断器组合电器,当负荷开关分闸后,限流熔断器两端应可靠接地。

  7.2.1.5 当采用两工位隔离开关时,根据实际需求,可安装满足接地要求的接地开关,保证主回路的接地可靠性,同时隔离开关与接地开关间应有可靠的机械防误联锁。

  7.2.2.1 高压元器件间的绝缘方式以固体绝缘介质为主。人可触及的固体绝缘件外表面应涂覆半导体层或其它导电材料并接地。

  7.2.2.2 固体绝缘件应能承受机械的、电的、热的效应,其设计还应考虑温度、凝露、湿气、污秽等环境因素及老化的影响,以保证设备的安全运行。

  7.2.2.3 固体绝缘件的制造,不应使得真空灭弧室性能降低或性能丧失(如果有灭弧室)。

  7.2.2.4 固体绝缘件表面应平整光滑,绝缘件不应有降低电气和机械性能的疏松、杂质、气泡、气孔和裂纹等缺陷。

  7.2.2.5 出厂的固体绝缘件上应有永久性标识,标识不应降低绝缘强度和机械强度。标识上应识别:

  7.2.2.6 制造厂应明确给出所使用的固体材料的种类和质量,并为用户提供使用条件和要求的必要说明。

  7.2.2.7 各功能元器件宜制成单独的或组合后的模块,人可触及的绝缘模块表面应涂覆半导电层或其它导电材料并可靠接地,模块间应采用密封连接,其表面半导电层或其它导电材料应可靠导通并与壳体可靠连接。

  7.2.3.1 隔室应至少具有高压室(包括开关设备元件)、电缆室和控制(仪表)室等,高压带电部分和控制设备间应设计成相互独立、完全隔离的金属封闭隔室。

  7.2.3.2 母线扩展时应采用固体绝缘全密封母线 隔室之间相互连接所需的开孔部分应采用套管或其它等效方法加以封闭。

  7.2.3.5 单独嵌入在固体绝缘材料中的主要元器件,只要满足IEC 62271.201-2006 中规定的条件即可被认为隔室。

  7.2.4.2 真空灭弧室允许储存期不小于20 年,出厂时线Pa。在允许储存期内,其真空度应满足运行要求。

  固体绝缘材料的质量应满足使用要求,加工工艺应严格遵守绝缘材料制造厂说明书中的规定。

  安装在户外的固体绝缘环网柜,箱门内侧应标出主回路接线图,同时应注明操作程序和注意事项。信号灯及仪表的装设位置应易于观察和安全更换,其位置应便于巡视。

  8.1.2 在进行型式试验前,固体绝缘环网柜中的断路器应按GB 1984和DL/T 403、负荷开关应按GB 3804、组合电器应按GB 16926、隔离开关和接地开关应按GB 1985中规定的项目通过型式试验,组合电器中的熔断器应按GB/T 15166.2中的规定通过型式试验。

  型式试验只在典型的功能单元上进行试验。任何一种具体方案的性能可以引用类似方案的试验数

  注:以上试验项目可以使用独立的固封组件单独进行,也可安装在相关的产品上随产品一同进行。

  8.3.3 试品应是新的并装有符合要求的断路器、负荷开关及满足组合电器要求的熔断器。试品应按设计要求装配完整(如配备规定型号的操动机构或辅助设备等)。

  c) 当固体绝缘环网柜中的断路器、负荷开关及组合电器中配用的负荷开关、熔断器、操动机构或辅助设备的型号或规格变更时,应进行相应项目的型式试验;

  d) 当产品在设计、工艺或使用的材料等做重大改变时,应进行相应项目的型式试验;

  e) 批量生产的产品每隔8年或不经常生产的产品(指停止生产间隔2年及以上者)再次生产时,应进行全部项目的型式试验;

  f) 所有型式试验结果应出具在正式的型式试验报告中。型式试验报告应包括足够证明试品符合本标准及有关标准的资料,也应包括试品应符合的技术文件及图纸资料。型式试验报告还应包括有关试品的主要元件,操动机构或辅助设备的技术性能,结构状况及安装方式的有关资料。

  8.5.2 局部放电试验可在元件或部件和整机上按GB/T 7354中的规定进行,允许放电量按本标准6.13中的规定。

  8.5.3 凝露下的耐压试验,试验方法按DL/T 404-2007中附录C的规定进行。

  8.5.4 绝缘试验时,应在元件的布置能提供最不利的绝缘条件的组合方式上进行,如无法证明,应在各种可能的布置方案下进行试验。

  a) 温升试验的试品应按正常使用条件安装,包括所有外壳、隔板、活门等,并且在试验时应将盖板和门关闭。

  c) 对于断路器、负荷开关、负荷开关-熔断器组合电器三种单元的温升试验应分别进行,不可互相替代。

  d) 对组合电器单元(或含有熔断器)的固体绝缘环网柜进行试验时,组合电器应按GB 16926-2009中6.5的规定通入1.0倍额定电流进行试验。试验后熔断器的温升应符合GB/T 15166.2中的规定,其元件及部位的温升应符合DL/T 593中的规定。

  f) 对某一单元的固体绝缘环网柜进行温升试验时,主母线及两边相邻的固体绝缘环网柜应通以电流,该电流所产生的功率损耗应与额定情况下相同。如果无法做到与实际工作条件一致,则允许以加热或隔热的方法来模拟其等价条件。

  按DL/T 593-2006中6.4的规定进行,其电阻值由产品技术条件规定。

  注:为了排除熔断器固有电阻分散性对回路电阻的表征产生影响时,可用阻抗可以忽略不计的导电棒代替熔断器后,进行直流电阻测量,此时应对导电棒的直流电阻进行记录。

  8.8.1 除断路器、负荷开关外,短时耐受电流和峰值耐受电流试验对负荷开关-熔断器组合电器不适用。

  但考虑到组合电器的其它功能单元或支路(如接地开关、接地回路等),要求进行短时耐受电流和峰值耐受电流试验时,按DL/T 593-2006中6.6或其它有关标准的规定进行。

  8.8.2 固体绝缘环网柜应进行铭牌所规定的峰值耐受电流及短时耐受电流的试验,试验方法应符合DL/T593中的规定,在三相回路上进行。在同一产品中有两种以上短时耐受电流及峰值耐受电流值时,如果结构及其所有组件和导体截面(如为设计最小截面)规格均相同,若已按规定的最大值进行,并通过了试验,对规定的较低值可以不进行试验。

  8.8.3 在同一系列产品中(包括电压互感器单元在内),试品按规定的使用条件安装,并应符合以下要求:

  b) 在试验中,除为限制短路电流值和短路持续时间而装设的保护装置外,应保证其它的保护设施不动作;

  c) 试验后,试品内的组件和导体不应产生有损于主回路正常工作的变形和损坏。

  b) 试验后,接地导体与接地网连接的汇流排等允许有一定程度的局部变形,但必须维持接地回路能继续正常工作。

  8.9.4 装有断路器的固体绝缘环网柜,还应进行方式5 试验及电寿命试验。

  8.9.5 无论装何种开关设备的固体绝缘环网柜,进行开断试验前、后,均应进行主绝缘对地、相间及断口间的工频和冲击耐压试验。

  注1:本标准规定的关合开断试验,是对断路器、负荷开关、负荷开关-熔断器组合电器关合和开断各类故障电流的能力和配合性能进行试验考核。

  8.12.2 柜内主回路所装的断路器、负荷开关、隔离开关、接地开关的机械性能试验,在规定的操作电压范围内进行,应符合各自技术条件的要求。

  a) 断路器(负荷开关)、隔离开关、接地开关应操作50 次,可插拔部件应插入、抽出各25 次,以检验其操作是否良好;

  8.12.4 固体绝缘环网柜中各组件均应按以下要求进行机械稳定性的考核:

  c) 接地开关如果与隔离开关组合成一个整体,在进行隔离开关试验时,同时也进行接地开关的试验;如分别为两个组件,亦应按DL/T 486 中的规定进行机械稳定性考核;

  e) 进行机械稳定性试验前后的高压电器组件、部件,均应测量它的主回路电阻,其值应符合各自技术条件的要求,并应按本标准8.6 的规定进行温升试验,其二次回路应保证性能良好。

  8.12.5 绝缘外壳的机械强度应当用冲击试验来考核,其冲击力应加在外壳最薄弱的地点(如观察窗)。

  固体绝缘组件的动、静出线端或两端按各自所能承受的机械力,进行相应的抗弯或抗拉试验,试验参数应符合相关产品的技术条件及设计图样的规定。

  8.14.2 经环境试验后,在正常大气条件下静置2h 后进行检查,试品不得有机械损伤、锈蚀。

  9.1.3 出厂产品均应附有产品合格证、有关出厂试验报告等相应的技术文件。如有协议要求,任一项出厂试验项目可作为对产品的验收内容。

  9.1.4 出厂试验应符合DL/T 593中的规定.还应符合相应产品标准及本标准的规定。

  h) X射线检查(只在组装前对所有固封组件进行此项检查,组装后的整柜不做此项检查);

  主回路电阻测量方法应符合DL/T 593中的规定,并符合本标准表3中的规定。

  机械操作试验和机械特性试验除应符合DL/T 593中的规定外,还应符合如下要求:

  注:对于含有熔断器的单元进行试验时,安装的熔断器应为可选用的具有最大质量和尺寸的熔断器。

  9.6.2 所安装的断路器、负荷开关、隔离开关、接地开关的机械性能试验按本标准第8.12 的规定。

  9.6.3 所安装的高压电器组件及其附件,按本标准第8.12规定进行机械操作检验,试验次数均为5次,试验结果应满足要求。

  设备如有电流速断保护、单相接地保护、双电源进线备自投、通讯功能等功能,应按设备的检验规范进行相应的功能检测。

  局部放电量测量按DL/T 404-2007 中7.101 的规定。有断口或无断口的固体绝缘组件(有断口的绝缘组件在额定开距下)在施加1.2 Ur 下,其最大允许的局部放电量5 pC。

  b) 真空灭弧室及其导电连接或端子、固体绝缘母线相对位置在影像上不应存在目视可见的异常变形等。

  固体绝缘环网柜中断路器、负荷开关、熔断器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器及避雷器等元件均应按各自的标准应进行现场试验。

  产品使用条件应符合本标准的第4 章的规定,如有特殊使用要求时,由用户和制造厂协商解决。同时还要综合以下因素进行选用:

  11.3.1 电流互感器应为全绝缘、全密封结构,满足GB 1207中的规定,其伏安特性、准确度级及额定负载,均应能满足继电保护及仪表测量装置的要求,采用电动操作的联络线路环网柜宜设置两台电压互感器,满足核相、操作电源要求。

  11.3.2 电压互感器应为全绝缘、全密封结构,有防铁磁谐振的措施,并应在高压侧装设防止内部故障的高压熔断器,其开断短路电流的能力应与主回路开关设备的参数相匹配(包括采取限流措施后)。

  11.3.3 配备有高压熔断器的电压互感器其高压侧宜配置独立且带接地功能的隔离开关。

  11.4.1 测量仪表及继电保护装置与辅助回路可安装在相对独立的小室(箱)内,为防止人体触及带电部分和运行件,此小室(箱)的防护等级按IP2X、IP3X、IP4X分类,其具体要求按DL/T 593-2006中表12的规定。

  11.4.2 测量仪表及继电保护装置应有可靠的防振动措施,不因固体绝缘环网柜中断路器、负荷开关或隔离开关在正常操作及故障动作时产生的振动而影响它的正常工作及性能。

  11.4.4 二次回路中的低压熔断器、端子和其他辅助元件,应有可靠的防护措施,使运行维护人员不会触及导电部分。

  查询和订货时应提供的资料,按DL/T 404-2007 中9.101 的规定,并作如下补充:

  投标时应提供的资料,按DL/T 404-2007中9.102的规定,并作如下补充:

  b) 投标人或制造商应提供履行合同所需的技术和主要设备等生产能力的文件资料;

  c) 投标人应提供有能力履行合同设备维护保养、修理及其他服务义务的文件;

  d) 投标人或制造商应提供投标产品全部有效的型式试验报告,需要时应提供省级及以上产品鉴定证书;

  e) 投标人或制造商应提供一份详细的投标产品中重要外购或配套部件供应商清单及检验报告。

  运输、贮存、安装、运行和维护规则,按DL/T 593-2006中10的规定。

  运输、贮存和安装时的条件,按DL/T 593-2006中10.1的规定。

  b) 固体绝缘环网柜的底部框架应放置在基础槽钢上,可用地脚螺丝将其与基础槽钢相连或用电焊

  c) 进出线柜下方可设置电缆夹层或电缆沟,电缆夹层或电缆沟的深度应满足电缆转弯半径的要求;

  2) 二次控制仪表室应设有专用接地铜线,其两端应装设足够的螺栓接至接地网上;

  在安装完毕和完成所有的连接后应当进行检查和试验并提供检查和试验的说明,至少应包含以下内容:

  b) 设备的一般说明,要特别注意它的特性和运行的技术说明,使用户充分了解所涉及的主要原理;

  d) 和运行有关的,为了对设备进行操作、隔离、接地、维修和试验所采取的行动的说明。

  13.4.2 制造厂应给出维护工作内容的说明、操作次数、运行时间或其他合适的判据。在达到上述规定的操作次数或运行时间后设备的某些零件应检修或更换。

  b) 维护检修中常用零部件的图表,其内容包括零部件名称、应储数量、制造厂图号(或备件编号)及安装使用的部位。

  b) 随设备所带专用工具的品种、数量清单,清单中包括工具名称、制造厂图号(或编号)以及各工具的使用方法。

  a) 仅当按有关的规程安装,并按制造厂的说明书使用和维修时,设备才能够安全地工作;

  b) 在设备安装使用前请先仔细阅读产品明书!使用场所应符合电气设备规定的使用条件的要求;

  f) 用户的专职人员应对所有影响工作安全的事项负责,并正确管理和使用设备。