标准化低压开关柜试验分析

标准化低压开关柜试验分析

胡珊李云

(天津电气科学研究院有限公司,天津300180）

摘要:目前低压开关柜产品为国家强制性认证产品,依据国家标准进行强制认证的型式试验,而国网公司为了进一步深化配电网标准化建设,推动配电设备向中高端迈进,制定了低压开关柜标准化设计方案(2020版）,生产企业计划参与国网标准化定制柜的招标项目就需要按照国网要求规范产品。鉴于此,介绍了sLVA柜试验样机与试验项目覆盖性要求,分析了《低压成套开关设备和控制设备第2部分:成套电力开关和控制设备》(GB7251.12一2013）与低压开关柜标准化设计方案(2020版）的试验差异,对相关企业具有一定的参考和借鉴价值。

关键词:sLVA柜:标准化:国标:差异

0引言

标准化定制低压开关柜规范,实现了国网配电设备的统一化,方便了整个电网的统一管理,是国网标准化建设的重要部分。低压开关柜标准化设计方案(2020版）对sLVA柜的各个方面提出了具体详尽的规定,包括产品的参数、结构、规格、尺寸等,并涉及样品的设计及试验的进行。

1SLVA柜试验样机与试验项目覆盖性要求

1.1SLVA柜典型结构方案

(1）四大类:进线柜、母联柜、馈线柜、无功功率补偿柜。

(2）八小类:进线柜、母联柜各一类(方案1、方案2）,馈线柜四类(方案3～方案6）,无功功率补偿柜两类(方案7、方案8）。

1.2试验样机覆盖规则

试验样机覆盖规则如下:

(1）sLVA低压开关柜型式试验报告、入网专项试验报告应包括组合柜试验报告和无功功率补偿柜试验报告。

(2）典型组合柜:方案1＋方案4＋方案5可覆盖相同额定电流等级下的其他组合方式。水平母线额定电流2500A组合柜试验报告可覆盖水平母线额定电流2000A组合柜,水平母线1250A组合柜需单独出具试验报告。

(3）水平母线额定电流2500A无功功率补偿柜可覆盖2000A及1250A补偿柜。方案7与方案8不得相互替代和覆盖。

(4）紧凑型样机试验结果可覆盖通用型样机试验结果。综上所述,国网sLVA柜全系列示例如下:

(1）2500A(方案1＋方案4＋方案5）。

sLVA-2500/Z001-C,主母线:In=2500A,Icw=65kA:馈电柜配电母线:In=1600A,Icw=50kA:控制柜配电母线:In=1600A,Icw=50kA:Ue:400V:Ui:1000V(进线柜、馈线柜）、690V(控制柜）:50Hz:外壳IP4x/通风孔IP3xD/柜顶部IP3x:电弧等级:B:户内型。

(2）1250A(方案1+方案4＋方案5）。

sLVA-1250/Z001-C,主母线:In=1250A,Icw=35kA:馈线柜配电母线:In=1250A,Icw=35kA:控制柜配电母线:In=1250A,Icw=35kA:Ue:400V:Ui:1000V(进线柜、馈线柜）、690V(控制柜）:50Hz:外壳IP4x/通风孔IP3xD/柜顶部IP3x:户内型。

(3）2500A(方案7）。

sLVA-2500/07-330/30,水平母线:In=2500A,Icw=65kA:汇流母线:In=(384～69.8A）＋43.3A(sVG）,Icw=15kA:Ue:400V:Ui:690V:(330～60kvar）＋30kvar:单相、三相＋sVG混合补偿、控制投切电容器的元件类型:半导体电子开关:50Hz:外壳IP4x/通风孔IP3xD/柜顶部IP3x:户内型:有抑制谐波功能。

(4）2500A(方案8）。

sLVA-2500/08-360,水平母线:In=2500A,Icw=65kA:汇流母线:In=418.2～69.7A,Icw=15kA:Ue:400V:Ui:690V:360～60kvar:单相、三相结合补偿:控制投切电容器的元件类型:复合开关:50Hz:外壳IP4x/通风孔IP3xD/柜顶部IP3x:户内型。

1.3试验项目覆盖原则

(1）温升试验:按水平母线额定电流值遵循"以大代小"原则,即2500A组合柜温升可覆盖1250A的组合柜温升,被覆盖的1250A组合柜只需提供回路电阻实测值。

(2）电弧故障试验:同一典型结构方案按水平母线额定电流值,遵循"以大代小"的原则,即2500A可覆盖2000A和1250A的电弧故障试验。

(3）无功功率补偿柜试验:方案7中含有sVG的试验结果可覆盖未包含sVG的试验结果。

2GB7251.12—2013与低压开关柜标准化设计方案(2020版）的试验差异分析

以下内容仅对低压成套开关设备和sLVA低压开关柜试验差异进行分析,本文不涉及sLVA无功功率补偿柜的试验项目分析。

2.1适用范围差异

GB7251.12一2013适用于一次性设计、制造和验证或完全标准化批量制造的成套设备,并满足Ue交流不超过1000V、直流不超过1500V的要求,而标准化低压开关柜主要是国网公司为配电网标准化建设制定的入网适用标准,主要用于国家电网有限公司的招投标、订货、检验、验收以及安装使用[1]。

标准化低压开关柜对运行系统与运行环境做了统一的要求,具体要求如下:系统标称电压230/400V:Ui整柜690V:过电压类别Ⅳ:额定频率50Hz:污染等级3级:户内安装。

2.2试验的差异

GB7251.12一2013一共20个试验项目,具体如下:(1）耐腐蚀性:(2）外壳热稳定性:(3）绝缘材料耐受内部电效应引起的非正常发热和着火的验证:(4）抗紫外线(UV）辐射验证:(5）提升:(6）机械碰撞试验:(7）标志:(8）防护等级:(9）电气间隙和爬电距离:(10）保护电路连续性:(11）保护电路短时耐受:(12）开关器件和组件的组合:(13）内部电路和连接:(14）外接导体端子:(15）工频耐压:(16）冲击耐压:(17）温升验证:(18）EMC:(19）机械操作:(20）布线、操作性能和功能。

低压开关柜标准化设计方案(2020版）入网试验与国标相比,新增试验项目五项,删除试验项目一项,sLVA柜户内安装,故删除抗紫外线(UV）辐射验证。

2.3新增试验项目

(1）回路电阻测量:开关柜在满足温升试验的条件下也必须满足回路电阻试验的要求,这就进一步测试了开关柜的性能。温升试验前和温升试验后应测量主回路电阻,温升试验前后的电阻值最大变化率应≤20%。

(2）电弧故障试验:电弧故障试验应在其他所有试验项目全部完成后进行,sLVA低压开关柜的电弧故障试验主要针对方案5的出线功能单元,目的在于验证柜体内部电弧的绝缘强度和抗电弧燃爆破损的强度,检验成套设备柜体结构设计与制造的质量是否满足使用安全可靠性的要求[2]。

(3）门较链试验:该试验主要考核开关柜的门较链是否紧固固定,是否能够承受一定的压力而不变形,保证门较链在一定压力下可以正常使用。

(4）尺寸检查:尺寸检查试验除柜子的高、宽、深外,还包括各种线的位置尺寸、功能单元尺寸以及柜子进出线各个开口的位置大小都有详尽的要求,并对外壳面板加工后的平整度进行检测。

(5）功能试验:sLVA低压开关柜应至少具备"一遥"功能。该项试验指向于《低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术要求》(GB/T7251.8一2005）,在GB7251.12一2013中不做要求。

2.4相同试验项目的方法及要求差异

2.4.1标志试验

低压开关柜标准化设计方案(2020版）标志试验对铭牌的要求更为详细,铭牌内容对比GB7251.12一2013内容增加了使用参数的要求,其中包括额定电压、额定电流、绝缘电压、频率、防护等级等内容,并要求铭牌右侧设二维码,sLVA柜铭牌要求满足10年以上使用寿命。

低压开关柜标准化设计方案(2020版）中标志试验对比国标还增加有楣头检查试验。国标中对楣头没有要求,sLVA柜对楣头的颜色、尺寸、内容、字体大小颜色都有明确的规定[3]。

2.4.2机械操作

《低压成套开关设备和控制设备第1部分:总则》(GB7251.1一2013）中10.13规定机械操作循环次数应为200次。标准化低压开关柜机械操作试验增加了对可移开部件和可抽出式部件的互换性检查,循环操作5次:对于1n≤630A的断路器,温升试验前进行300次机械循环操作:对于1n>630A的断路器,温升试验前进行200次机械循环操作:对于可移开部件,温升试验前进行200次操作。

2.4.3机械碰撞试验

国标中机械碰撞试验依据初始制造商要求选择是否试验。标准化低压开关柜中该项试验为必做项目,金属材质防撞等级为IK10,撞击能量20J,撞击次数5次:非金属材质防撞等级IK07,撞击能量2J,撞击次数3次,触摸屏不可撞击。

2.4.4防护等级

国标规定户内型成套开关设备的防护等级至少应为IP2x:sLVA柜规范规定柜体顶部等不可触及部位的通风孔处的防护等级不应低于IP3x,其他通风孔的防护等级不应低于IP3xD,柜体其他部分的防护等级不应低于IP4x。2.4.5电气间隙爬电距离

国标中系统标称电压230/400V:过电压类别Ⅳ:根据国标附录G冲击耐电压Uimp为6kV,则最小电气间隙为5.5mm:污染等级3、材料组别Ia、额定绝缘电压690V,则最小爬电距离为12.5mm。sLVA柜对电气间隙及爬电距离要求如表1所示。

2.4.6介电性能、冲击耐受电压

冲击耐受电压国标中系统标称电压230/400V:过电压类别V:根据国标附录G冲击耐电压Uimp=6kV,对应施加

电压值为7.3kV。

SLVA柜对应施加电压值如表2所示。

2.4.7温升

SLVA柜温升试验应在机械操作试验后进行,并采用国标中最严苛的温升方案,即温升方案a。

3结语

通过上述分析比较可知,总体来说,低压开关柜标准化设计方案(2020版）比GB7251.12一2013的要求更高、更规范,对企业生产低压开关柜的要求更为详细,是一个明确的引导教程,企业需要严格按照设计方案设计产品。