AC højspændings luftafbryder afbryder rutine test ifølge IEC 62271-102 standard

Højspændingsluftafbrydere og jordforbindelsesskifter: Funktion, typer og rutinekontrol

Funktion af højspændingsluftafbrydere

Højspændingsluftafbrydere spiller en afgørende rolle i højspændingssystemer ved at give elektrisk og synlig isolation mellem forskellige dele af systemet. Denne isolation er afgørende både for daglige driftsoperationer og ved vedligeholdelse eller reparation. De to primære former for isolation er:

• Isolation under normal drift: Under normal drift kan visse komponenter i strømsystemet, som parallelreaktorer, kun være nødvendige under let belasted perioder. Disse komponenter kan skiftes ud med brydere og derefter isoleres med afbrydere, når de ikke er nødvendige (f.eks. under topbelasted perioder). Dette gør det muligt at effektivt administrere ressourcerne i strømsystemet.

• Isolation til vedligeholdelse og reparation: Når transmissionsledninger, transformatorer, brydere eller andet stationsekvipment kræver vedligeholdelse eller reparation, er det afgørende at isolate disse komponenter fra resten af systemet for at sikre sikkerheden. Luftafbrydere giver en synlig afbrydning i kredsløbet, hvilket gør det muligt for arbejdere at bekræfte, at den del af systemet, de arbejder på, er ude af strøm og sikkert at tilgå.

Typer af højspændingsluftafbrydere og jordforbindelsesskifter

Højspændingsluftafbrydere og jordforbindelsesskifter findes i forskellige typer og monteringsarrangementer. De fire mest almindeligt anvendte typer er:

• Lodret afbrydningstype: I denne type bevæger sig den bevægelige kontakt lodret for at åbne eller lukke afbryderen. Dette design er egnet til applikationer, hvor plads er begrænset, da det kræver mindre vandret afstand.

• Centralt sideafbrydningstype: Den bevægelige kontakt i denne type afbrydes i midten af afbryderen, med kontakterne på hver side stillestående. Dette design giver en klar visuel indikation af den åbne position og bruges ofte i installationsapplikationer.

• Dobbelt sideafbrydningstype: Denne type har bevægelige kontakter, der afbrydes på begge sider af afbryderen. Det giver en mere robust isolation og anvendes ofte i højspændingsunderstationer, hvor en pålidelig isolation er afgørende.

• Pantograf-type: Pantograf-typen bruger en skærmeget mekanisme til at flytte kontakterne fra hinanden. Dette design er især nyttigt for højspændingsapplikationer, hvor store afstande mellem kontakter er nødvendige for at sikre korrekt isolation.

Rutinekontrol af højspændingsafbrydere og jordforbindelsesskifter

Rutinekontrol udføres for at sikre, at højspændingsafbrydere og jordforbindelsesskifter opfylder de påkrævede standarder og specifikationer. Disse prøver er designet til at afsløre eventuelle fejl i materialer eller konstruktion uden at nedsætte egenskaberne eller pålideligheden af udstyret. Ifølge IEC 62271-1 og IEC 62271-102-standarder udføres følgende rutinekontrolelementer typisk:

Dielektrisk prøve på hovedkredsløbet: En tørt, kortvarig netfrekvensprøve med en frekvens på 50 eller 60 Hz anvendes på hovedkredsløbet. Prøvespændingen er angivet i de relevante IEC-standarder og skal justeres baseret på højdefaktoren.

Formålet med denne prøve er at verificere isolationsstyrken af afbryderen og sikre, at den kan modstå den anerkendte spænding uden nedbrydning. Prøvespændingsværdierne er angivet i standardtabeller, og højdefaktoren skal tages i betragtning for at regne med den reducerede dielektriske styrke af luften ved højere højder.

• Mekanisk driftsprøve: Denne prøve sikrer, at afbryderen kan fungere korrekt under normale driftsbetingelser. Den tjekker glathed ved åbning og lukning mekanismer, samt justering af kontakter. Prøven verificerer også, at afbryderen kan håndtere det angivne antal operationer uden fejl.

• Temperaturstigning prøve: Denne prøve måler temperaturstigningen af afbryderen under anerkendte strømbetingelser. Formålet er at sikre, at temperaturstigningen ikke overstiger de tilladte grænser, hvilket kunne føre til overophedning og potentielle skader på udstyret.

• Kortslutningsprøve: Denne prøve evaluerer afbryderens evne til at modstå de termiske og elektrodynamiske effekter af en kortslutningsfejl. Selvom afbrydere ikke er designet til at afbryde kortslutninger, skal de kunne blive intakte og sikkert isolere den defekte del af systemet.

• Jordforbindelsesskifter driftsprøve: For jordforbindelsesskifter udføres en separat prøve for at sikre, at skifteren korrekt kan forbinde systemet til jorden. Denne prøve tjekker pålideligheden af jordforbindelsen, hvilket er afgørende for sikkerhed under vedligeholdelse og reparation.

• Isolationsmodstandsprøve: Denne prøve måler isolationsmodstanden mellem live dele og jorden for at sikre, at der ikke er leckstrøm. En høj isolationsmodstand indikerer, at afbryderens isolation er i god stand.

• Visuel inspektion: En grundig visuel inspektion udføres for at tjekke for eventuelle fysiske skader, korrosion eller slitage på afbryderen og dens komponenter. Denne inspektion hjælper med at identificere eventuelle problemer, der kunne påvirke ydeevnen eller sikkerheden af udstyret.

Betydningen af rutinekontrol

Rutinekontrol er afgørende for at sikre, at højspændingsafbrydere og jordforbindelsesskifter fungerer korrekt og kan sikkert udføre deres isolationsopgaver. Disse prøver udføres typisk på producentens lokation, men kan også, ved aftale, udføres på stedet. Prøverne hjælper med at identificere eventuelle defekter eller svagheder i udstyret, før det installeres eller sættes i drift, hvilket sikrer, at strømsystemet fungerer pålideligt og sikkert.

Ved at overholde IEC 62271-1 og IEC 62271-102-standarder kan producenter og operatører opretholde integriteten og ydeevnen af højspændingsafbrydere og jordforbindelsesskifter, hvilket øger det samlede sikkerheds- og effektivitetsniveau i strømsystemet.

Når isolationen af afbryder og jordskifter kun er givet af fastkern-isolatorer og luft ved ambienttryk, kan netfrekvensspændingsprøven udelades, hvis dimensionerne mellem ledende dele - mellem faser, over åbne skifter og mellem ledende dele og rammen - er tjekket ved dimensionelle målinger.

Dielektriske prøver af jordforbindelsesskifter og hjælpekredsløb/kontrolkredsløb i højspændingsafbrydere

1. Dielektrisk prøve på jordforbindelsesskifter

Når en dielektrisk prøve udføres på jordforbindelsesskifter, anvendes prøvespændingen med jordforbindelsesskifteren i åben position. Prøven udføres under to bestemte forhold for at sikre korrekt isolation mellem forskellige dele af skifteren:

Mellem naboside isolerede terminaler (med baser jordet): Prøvespændingen anvendes mellem naboside isolerede terminaler, mens skifterens baser er jordet. Dette sikrer, at der er tilstrækkelig isolation mellem terminalerne for at forhindre enhver uheldig kortslutning eller elektrisk nedbrydning.

Mellem alle isolerede terminaler forbundet sammen (med baser jordet): I dette tilfælde forbinder alle isolerede terminaler sammen, og prøvespændingen anvendes mellem denne gruppe terminaler og de jordede baser. Denne prøve tjekker den samlede isolationsintegritet af skifteren, og sikrer, at der ikke er leckstrøm mellem terminalerne og jorden.

2. Dielektrisk prøve på hjælpekredsløb og kontrolkredsløb i driftsmechanisme

Inspektion og verifikation af overensstemmelse

• Materialer og montering: Naturen af de materialer, der anvendes i hjælpekredsløb og kontrolkredsløb, kvaliteten af montering, finishen og eventuelle beskyttelseslag mod korrosion undersøges. Dette sikrer, at komponenterne er egnet til deres formål og ikke vil forringes over tid.

• Termisk isolation: En visuel inspektion udføres for at verificere den tilfredsstillende installation af termisk isolation. Korrekt termisk isolation er afgørende for at forhindre overophedning og sikre udstyrets levetid.

• Føringsvej for ledere og kabler: Føringsvejen for ledere, kabler og varmekilder tjekkes for at sikre, at de er korrekt installeret og ikke udgør nogen risiko for skade eller støj. Modstandsprøver udføres også på varmekilder for at sikre, at de fungerer korrekt.

Funktionelle prøver

• Lavspændingskredsløbsfunktionalitet: En funktionel prøve af alle lavspændingskredsløb, herunder relæer, kontaktorer og låsesagnet, udføres for at verificere, at hjælpekredsløb og kontrolkredsløb fungerer korrekt i forbindelse med andre dele af afbryderen. Låsesagnet må også tjekkes for at sikre, at det fungerer som hensigten.

• Beskyttelse mod elektriske chok: Visuelle inspektioner udføres for at verificere, at der er tilstrækkelig beskyttelse mod direkte kontakt med hovedkredsløbet, og at hjælpekredsløb og kontroludstyrsdele, som kan berøres under normal drift, er sikkert tilgængelige. Dette sikrer, at operatører er beskyttet mod elektriske chok.

Dielektriske prøver på hjælpekredsløb og kontrolkredsløb

Netfrekvensprøver: Kun netfrekvensprøver udføres på hjælpekredsløb og kontrolkredsløb. Prøvespændingen er enten 1 kV eller 2 kV med en varighed på 1 sekund ved en frekvens på 50 eller 60 Hz. Denne prøve sikrer, at isolationen af lavspændingskredsløb kan modstå den anerkendte spænding uden nedbrydning.

3. Måling af hovedkredsløbets modstand

Til rutineprøven måles DC-spændingsfaldet eller modstanden for hvert pol i hovedkredsløbet under betingelser, der er så lignende som muligt de, der anvendes under typeprøven. Specifikt: Omgivelsernes lufttemperatur og målepunkter skal være så tæt som muligt på dem under typeprøven. Målt modstand må ikke overstige 1,2 x Ru, hvor Ru er modstanden, der måles før temperaturstigningsprøven. Dette sikrer, at modstanden i hovedkredsløbet forbliver inden for acceptable grænser, hvilket indikerer, at kontakterne er i god stand, og at kredsløbet kan føre den anerkendte strøm uden for meget opvarmning.

4. Design og visuelle kontroller

Afbryderen og jordforbindelsesskifterne skal gennemgå grundige design- og visuelle kontroller for at sikre, at de overholder købespecifikationen. Dette inkluderer:

• Verifikation af overensstemmelse: Sikre, at alle komponenter, materialer og konstruktion opfylder de angivne krav, som er angivet i købeordren eller kontrakten.

• Inspektion af komponenter: Tjek for synlige defekter, som sprækker, korrosion eller forkert montering, som kunne påvirke ydeevnen eller sikkerheden af udstyret.

• Etikettering og mærkning: Verificer, at alle nødvendige etiketter, mærkater og identifikationsemblemmer er til stede og læselige, herunder spændingsklasser, driftsinstruktioner og sikkerhedsadvarsler.

5. Mekaniske driftsprøver

Mekaniske driftsprøver udføres for at sikre, at afbrydere eller jordforbindelsesskifter fungerer korrekt inden for de angivne spændings- og forsyningstryksgrænser for deres driftsmechanismer. Disse prøver udføres uden spænding på eller strøm igennem hovedkredsløbet. Følgende aspekter verificeres:

Driftsmechanismens ydeevne

• Vinkel af driftsmechanismens outputskakkel: Vinklen af rotation for driftsmechanismens outputskakkel måles for at sikre, at den passer med de designede specifikationer. Dette sikrer, at kontakterne bevæger sig til de korrekte positioner under åbning og lukning.

• Måling af momentet for driftsmechanismens output: Momentet, der kræves for at drifte mekanismen, måles for at sikre, at det ligger inden for de angivne grænser. For stort moment kan indikere mekaniske problemer, mens for lille moment kan føre til ufuldstændig drift.

• Driftsmechanismens motorens strøm: Strømmen, der drages af motoren under drift, registreres for at verificere, at den forbliver inden for den acceptable rækkevidde. Ualmindelige strømniveauer kan indikere problemer med motoren eller den elektriske forsyning.

• Driftstider: Tiden, der bruges til, at afbryderen eller jordforbindelsesskifteren udfører en fuld cyklus (luk-åbn), måles. Dette sikrer, at enheden fungerer inden for de påkrævede tidsgrænser, hvilket er afgørende for systemkoordinering og beskyttelse.

Driftscykler

Følgende driftscykler udføres for at teste pålideligheden og holdbarheden af afbryderen eller jordforbindelsesskifteren:

• 10 Luk-åbn-cykler ved minimumsforsyningsvoltage (85%): Afbryderen eller jordforbindelsesskifteren driftes 10 gange ved 85% af den nominale forsyningsvoltage for at sikre, at den fungerer korrekt under lavspændingsbetingelser.

• 10 Luk-åbn-cykler ved maksimumsforsyningsvoltage (110%): Afbryderen eller jordforbindelsesskifteren driftes 10 gange ved 110% af den nominale forsyningsvoltage for at verificere dens ydeevne under højspændingsbetingelser.

• 50 Luk-åbn-cykler ved nominale forsyningsvoltage (100%): Afbryderen eller jordforbindelsesskifteren driftes 50 gange ved den nominale forsyningsvoltage for at teste dens langsigtede pålidelighed og holdbarhed under normale driftsbetingelser.

Under disse driftscykler optegnes eller evalueres følgende karakteristika:

• Driftstid: Tiden, der bruges til hver luk-åbn-cyklus, måles for at sikre konsekvens.

• Maksimal energiforbrug: Energien, der forbruges af driftsmechanismen under hver cyklus, optegnes for at verificere, at den forbliver inden for de angivne grænser.

• Manuel drift (hvis relevant): For afbrydere med manuelle mekanismer optegnes den maksimale kraft, der kræves for at drifte enheden. Dette sikrer, at den manuelle drift er inden for sikre og ergonomiske grænser.

Hjælpekontakter og positionsindikatorer

Den tilfredsstillende drift af hjælpekontakter og positionsindikatorer (hvis til stede) verificeres. Disse komponenter giver afgørende feedback til kontrolsystemerne og må fungere pålideligt for at sikre korrekt systemdrift.

Efterprøveinspektion

Efter udførelsen af de mekaniske driftsprøver må ingen dele af afbryderen eller jordforbindelsesskifteren være skadede. Enheden skal forblive i god driftsstand, uden tegn på slitage, deformation eller fejl.

Måling af hovedkredsløbets modstand

Modstanden i hovedkredsløbet måles både før og efter den mekaniske holdbarhedstest. Modstanden må ikke variere mere end 20% fra værdien, der blev målt før testen. Dette sikrer, at kontakterne ikke er forringet eller misplaceret under testprocessen, hvilket kunne påvirke den elektriske ydeevne af enheden.

Særlige overvejelser for højspændingsudstyr

For afbrydere og jordforbindelsesskifter med en anerkendt spænding på 52 kV og ovenover kan de mekaniske driftsrutineprøver udføres på underenheder. Dette gør testprocedurerne mere håndterbare, mens det stadig sikrer, at den samlede ydeevne af enheden opfylder de påkrævede standarder.

Konklusion

Ved at udføre disse omfattende design- og visuelle kontroller, samt mekaniske driftsprøver, kan producenter og operatører sikre, at højspændingsafbrydere og jordforbindelsesskifter er pålidelige, sikre og i stand til at udføre deres formål under forskellige driftsbetingelser. Disse prøver hjælper med at identificere eventuelle potentielle problemer tidligt i processen, hvilket sikrer, at udstyret er klar til installation og service i højspændingssystemer.