Які ключові елементи випробування ізоляції для високовольтного вимикача 126 кВ?

1. Вступ

Високовольтові вимикачі грають ключову роль у забезпеченні безпечного та ефективного функціонування інфраструктури електромереж. Серед різних класів напруги, високовольтові вимикачі на 126 кВ широко застосовуються в середньо-високих електромережах. У країні, такій як Індонезія, з її великою територією та різноманітними географічними та кліматичними умовами, надійне функціонування обладнання електромереж має велике значення. Ізоляційна характеристика високовольтових вимикачів є критично важливою, оскільки будь-яка аварія ізоляції може призвести до відключення електроенергії, пошкодження обладнання та навіть загрози для безпеки персоналу. Ця стаття зосереджується на ключових елементах тестування ізоляції високовольтових вимикачів на 126 кВ, спрямованих на надання повноцінного посібника для операторів електромереж та персоналу з технічного обслуговування.

2. Стандарти та специфікації
2.1 Стандарт IEC 62271-102

Стандарт IEC 62271-102 є міжнародним бенчмарком для високовольтового комутаційного обладнання та пристроїв керування, включаючи високовольтові вимикачі. Для вимикачів на 126 кВ цей стандарт визначає детальні вимоги до ізоляції, встановлюючи мінімальні рівні ізоляції, які повинне задовольняти обладнання під час різних тестів, таких як тест на витривалість до напруги промислової частоти та тест на витривалість до імпульсної напруги.

Під час тесту на витривалість до напруги промислової частоти, високовольтовий вимикач на 126 кВ повинен витримати вказану рівень напруги (наприклад, приблизно 230 кВ протягом 1 хвилини за стандартом) без пробою або поверхневого вибуху. Цей тест симулює нормальний напруження і тимчасові перевищення напруги, з якими вимикач може стикнутися під час свого службового життя. Тест на витривалість до імпульсної напруги, використовуючи високовольтовий імпульсний сигнал (наприклад, 1.2/50 мкс), симулює удар молнії або перехідні процеси. Високовольтовий вимикач на 126 кВ повинен витримати вказаний імпульсний напругу (наприклад, приблизно 550 кВ) без аварії ізоляції, забезпечуючи надійну роботу в екстремальних умовах тимчасових напруг.

3. Екологічні фактори в Індонезії
3.1 Кліматичні умови

Тропічний клімат Індонезії характеризується високою температурою, високою вологостю та постійними опадами протягом року. Середня температура в більшості регіонів коливається від 25°С до 27°С, а відносна вологість часто перевищує 70%. Такі високовологільні середовища значно впливають на ізоляційну характеристику високовольтових вимикачів на 126 кВ. Конденсація вологи на поверхні ізоляції зменшує поверхневу опір, що може призвести до поверхневого вибуху.

Крім того, Індонезія підвержена сильним опадам та тропічним штормам. Високовольтові вимикачі, встановлені на відкритому повітрі, повинні витримати вплив дощу та сильного вітру. Наприклад, в районах, підвержених тайфунам, вимикачі повинні мати достатню механічну міцність, щоб запобігти пошкодженню ізоляційної конструкції від вітрового дощу або фізичних впливів.

3.2 Пил та забруднення

Промислові діяльності та природні явища в Індонезії можуть призводити до повітряного пилу та забруднення. Промислові райони можуть мати пил, що містить провідні частинки або корозійні речовини, а сільськогосподарські райони можуть мати пил від ґрунту чи культур. Ці забруднюючі речовини накопичуються на поверхні ізоляції вимикачів, збільшуючи ризик аварії ізоляції.

Особливо в прибережних районах Індонезії, солоне морське повітря осідає на комутаційному обладнанні. Сіль кородує металеві компоненти та впливає на ізоляційну характеристику, поступово зменшуючи електричну міцність та збільшуючи ймовірність електричного пробою.

4. Методи тестування ізоляції
4.1 Тестування опору ізоляції

Тестування опору ізоляції є основним методом для оцінки стану ізоляції високовольтових вимикачів на 126 кВ, вимірюючи опір між живими частинами та заземленими частинами за допомогою високовольтового мегометра.

Під час тесту, мегометр підключається між високовольтовим контактними з'єднаннями вимикача (в відкритому стані) та заземлюючим контактом. Застосована тестова напруга повинна відповідати класу напруги вимикача - зазвичай 2500В або 5000В для вимикачів на 126 кВ. Високе значення опору ізоляції (часто кілька сотень мегомів або більше для здорових вимикачів) вказує на хорошу ізоляцію. Значно нижче значення може свідчити про проникнення вологи, вироблення ізоляції або забруднення поверхні.

4.2 Тестування витривалості до напруги промислової частоти

Тестування витривалості до напруги промислової частоти є більш строгим методом для перевірки здатності ізоляції витримати нормальні та тимчасові перевищення напруги. Згідно з IEC 62271-102, вимикач на 126 кВ повинен витримати вказану напругу промислової частоти (наприклад, 230 кВ протягом 1 хвилини) між живими та заземленими частинами.

Перед тестом, вимикач повинен бути правильно зібраний з чистими поверхнями ізоляції. Напруга поступово збільшується до вказаного рівня та підтримується необхідний час. Відсутність пробою, поверхневого вибуху або надмірного току втечки під час тесту вказує на успішне проходження. Ознаки невдалості (наприклад, зниження напруги, збільшення току втечки або дуги) вимагають немедляного огляду та ремонту.

4.3 Тестування витривалості до імпульсної напруги

Тестування витривалості до імпульсної напруги симулює вплив ударів блискавок або перехідних процесів на ізоляцію вимикачів на 126 кВ, використовуючи високовольтовий імпульсний генератор для створення форм волнистих сигналів (наприклад, 1.2/50 мкс) та амплітуд (наприклад, 550 кВ для вимикачів на 126 кВ).

Імпульсна напруга застосовується між живими та заземленими частинами, подібно до тесту на витривалість до напруги промислової частоти. Багато імпульсів (позитивних та негативних) застосовуються для забезпечення надійності при різних полярностях. Невдалість витривати імпульси без пошкодження ізоляції - часто призводить до сталого структурного пошкодження - вимагає термінової заміни компонентів.

4.4 Тестування часткових розрядів

Тестування часткових розрядів (ЧР) виявляє ранні стадії вироблення ізоляції високовольтових вимикачів на 126 кВ. ЧР відносяться до маленьких електричних розрядів всередині або на поверхні ізоляції, коли сили електричного поля перевищують пороги, поступово пошкоджуючи ізоляцію та призводячи до аварії.

Методи тестування включають електричні, акустичні та оптичні підходи. Електричний метод застосовує напругу, близьку до робочої напруги вимикача, та виявляє сигнали ЧР за допомогою датчиків; акустичний метод використовує датчики для виявлення звукових хвиль, що виникають від розрядів; оптичний метод виявляє виділене світло. Стандарти визначають допустимі рівні ЧР для вимикачів на 126 кВ (наприклад, <10 пК при конкретній напрузі). Перевищення цього показує внутрішні дефекти (порожнини, тріщини або забруднення), що вимагають додаткового дослідження.

5. Важливість корпусів з захистом IP66
5.1 Захист від пилу та води

У складних екологічних умовах Індонезії, високовольтові вимикачі часто встановлюються на відкритому повітрі. Корпуси з захистом IP66 є необхідними для захисту внутрішніх компонентів вимикачів на 126 кВ від пилу, води та екологічних факторів.

Захист IP66 забезпечує повну захисту від проникнення пилу (IP6X) - це критично для запобігання накопичення пилу на поверхні ізоляції, що з часом впливає на її характеристики, - та стійкість до потужних струмів води (IPX6), таких як сильний дощ або високотискові струми. Це запобігає проникненню води в корпус та контакту з живими частинами або ізоляцією, уникання коротких замикань або вироблення.

5.2 Подовження строку служби

Корпуси з захистом IP66 значно подовжують строк служби високовольтових вимикачів на 126 кВ. Захист від пилу та води зменшує частоту технічного обслуговування та ризик передчасного виходу з ладу. У районах з високою вологістю та частими дощами, незахищені вимикачі стикаються з прискореною вікомістю ізоляції через постійне вплив вологи. Корпуси з захистом IP66 дозволяють надійну роботу в складних умовах, знижуючи загальні витрати на експлуатацію та обслуговування мережі.

6. Висновок

Тестування ізоляції високовольтових вимикачів на 126 кВ є багатогранним процесом, який вимагає ретельного врахування різних факторів. Дотримання міжнародних стандартів, таких як IEC 62271-102, забезпечує виконання базових вимог до ізоляційної характеристики. У країнах, таких як Індонезія, з важкими екологічними умовами, вирішення впливу клімату, пилу та забруднення на ізоляцію є критичним.

Використання відповідних методів тестування - опір ізоляції, витривалість до напруги промислової частоти, витривалість до імпульсної напруги та часткові розряди - ефективно виявляє проблеми ізоляції на різних етапах. Крім того, корпуси з захистом IP66 надають додатковий шар захисту від екологічних загроз.

Зосереджуючись на цих елементах тестування ізоляції, оператори електромереж та персонал з технічного обслуговування в Індонезії можуть забезпечити надійну та безпечну роботу високовольтових вимикачів на 126 кВ, що сприяє стабільному функціонуванню всієї системи електромереж.