AC-Hochspannungs-Luftschalter Routineprüfung gemäß IEC 62271-102 Standard
Hochspannungs-Luftschalter und Erdungsschalter: Funktion, Arten und Routineprüfungen
Funktion von Hochspannungs-Luftschaltern
Hochspannungs-Luftschalter spielen in Hochspannungs-Netzwerken eine entscheidende Rolle, indem sie elektrische und sichtbare Isolierung zwischen verschiedenen Teilen des Systems bereitstellen. Diese Isolierung ist sowohl für den normalen täglichen Betrieb als auch für Wartungs- oder Reparaturarbeiten unerlässlich. Die beiden Hauptformen der Isolierung sind:
Isolierung für den Normalbetrieb:Während des normalen Betriebs werden bestimmte Komponenten des Stromnetzes, wie Schaltverdränger, möglicherweise nur während Zeiten geringer Last benötigt. Diese Komponenten können mit Leistungsschaltern ausgeschaltet und dann mit Luftschaltern isoliert werden, wenn sie nicht benötigt werden (z.B. während Spitzenlastzeiten). Dies ermöglicht eine effiziente Verwaltung der Ressourcen des Stromnetzes.
Isolierung für Wartung und Reparatur:Wenn Hochspannungsleitungen, Transformatoren, Leistungsschalter oder andere Stationseinrichtungen gewartet oder repariert werden müssen, ist es entscheidend, diese Komponenten vom Rest des Systems zu isolieren, um die Sicherheit zu gewährleisten. Luftschalter bieten eine sichtbare Unterbrechung im Stromkreis, sodass Arbeiter bestätigen können, dass der Abschnitt des Systems, an dem sie arbeiten, entladen und sicher zugänglich ist.
Arten von Hochspannungs-Luftschaltern und Erdungsschaltern
Hochspannungs-Luftschalter und Erdungsschalter kommen in verschiedenen Typen und Montageanordnungen vor. Die vier am häufigsten verwendeten Typen sind:
Vertikaler Trenntyp:In diesem Typ bewegt sich der bewegliche Kontakt vertikal, um den Schalter zu öffnen oder zu schließen. Diese Bauart eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz begrenzt ist, da sie weniger horizontale Abstände erfordert.
Zentrales Seitentrennen:Der bewegliche Kontakt in diesem Typ trennt sich in der Mitte des Schalters, wobei die Kontakte auf beiden Seiten stationär bleiben. Diese Bauart bietet eine klare visuelle Anzeige der offenen Position und wird oft in Schaltanlagen verwendet.
Doppelseitiges Trennen:Dieser Typ hat bewegliche Kontakte, die sich auf beiden Seiten des Schalters trennen. Er bietet eine robustere Isolierung und wird häufig in Hochspannungsumspannwerken eingesetzt, wo eine zuverlässige Isolierung entscheidend ist.
Pantographentyp:Der Pantographentyp verwendet eine Scherenmechanik, um die Kontakte auseinanderzubewegen. Diese Bauart ist besonders nützlich für Hochspannungsanwendungen, bei denen große Abstände zwischen den Kontakten erforderlich sind, um eine angemessene Isolierung zu gewährleisten.
Routineprüfungen von Hochspannungs-Luftschaltern und Erdungsschaltern
Routineprüfungen werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass Hochspannungs-Luftschalter und Erdungsschalter den erforderlichen Normen und Spezifikationen entsprechen. Diese Prüfungen sind so gestaltet, dass sie Mängel in Materialien oder Konstruktionen ohne Beeinträchtigung der Eigenschaften oder Zuverlässigkeit der Ausrüstung aufdecken. Gemäß den IEC 62271-1 und IEC 62271-102 Normen werden in der Regel folgende Routineprüfungen durchgeführt:
Dielektrische Prüfung des Hauptstromkreises:Ein trockener, kurzzeitiger Netzfrequenztest mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz wird auf den Hauptstromkreis angewendet. Die Prüfspannung ist in den relevanten IEC-Normen festgelegt und sollte entsprechend des Höhenfaktors angepasst werden.
Zweck dieser Prüfung ist es, die Isolationsstärke des Luftschalters zu überprüfen und sicherzustellen, dass er die Nennspannung ohne Durchschlag aushalten kann. Die Prüfspannungswerte sind in den Standardtabellen angegeben, und der Höhenfaktor muss berücksichtigt werden, um die reduzierte dielektrische Festigkeit der Luft in höheren Lagen zu berücksichtigen.
Mechanische Betriebsprüfung:Diese Prüfung stellt sicher, dass der Luftschalter unter normalen Betriebsbedingungen korrekt funktioniert. Sie prüft die Glattheit der Öffnungs- und Schließmechanismen sowie die Ausrichtung der Kontakte. Die Prüfung überprüft auch, ob der Luftschalter die vorgeschriebene Anzahl von Betriebszyklen ohne Versagen bewältigen kann.
Temperaturanstieg-Prüfung:Diese Prüfung misst den Temperaturanstieg des Luftschalters unter Nennstrombedingungen. Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass der Temperaturanstieg die zulässigen Grenzwerte nicht überschreitet, was zu Überhitzung und potenzieller Beschädigung der Ausrüstung führen könnte.
Kurzschlussbeständigkeit-Prüfung:Diese Prüfung evaluiert die Fähigkeit des Luftschalters, die thermischen und elektrodynamischen Effekte eines Kurzschlusses zu überstehen. Obwohl Luftschalter nicht dafür ausgelegt sind, Kurzschlüsse zu unterbrechen, müssen sie intakt bleiben und den defekten Abschnitt des Systems sicher isolieren können.
Betriebsprüfung des Erdungsschalters:Für Erdungsschalter wird eine separate Prüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Schalter das System korrekt zur Erde verbinden kann. Diese Prüfung überprüft die Zuverlässigkeit der Erdungsfunktion, die für die Sicherheit bei Wartungs- und Reparaturarbeiten entscheidend ist.
Isolationswiderstands-Prüfung:Diese Prüfung misst den Isolationswiderstand zwischen lebenden Teilen und Erde, um sicherzustellen, dass kein Leckstrom vorhanden ist. Ein hoher Isolationswiderstand deutet darauf hin, dass die Isolation des Luftschalters in gutem Zustand ist.
Sichtprüfung:Eine gründliche Sichtprüfung wird durchgeführt, um nach physischen Schäden, Korrosion oder Verschleiß an Luftschaltern und deren Komponenten zu suchen. Diese Prüfung hilft dabei, Probleme zu identifizieren, die die Leistung oder Sicherheit der Ausrüstung beeinträchtigen könnten.
Wichtigkeit der Routineprüfungen
Routineprüfungen sind essentiell, um sicherzustellen, dass Hochspannungs-Luftschalter und Erdungsschalter korrekt funktionieren und ihre Isolierungsaufgaben sicher ausführen können. Diese Prüfungen werden in der Regel in der Herstellerwerkstatt durchgeführt, aber nach Vereinbarung können sie auch vor Ort durchgeführt werden. Die Prüfungen helfen dabei, Mängel oder Schwachstellen in der Ausrüstung zu identifizieren, bevor sie installiert oder in Betrieb genommen werden, um sicherzustellen, dass das Stromnetz zuverlässig und sicher betrieben wird.
Indem man sich an die IEC 62271-1 und IEC 62271-102 Normen hält, können Hersteller und Betreiber die Integrität und Leistungsfähigkeit von Hochspannungs-Luftschaltern und Erdungsschaltern aufrechterhalten und damit die Gesamtsicherheit und Effizienz des Stromnetzes verbessern.
Wenn die Isolation des Luftschalters und Erdungsschalters ausschließlich durch Vollkeramikisolatoren und Umgebungsluft hergestellt wird, kann der Netzfrequenz-Spannungshaltetest weggelassen werden, wenn die Abmessungen zwischen den leitenden Teilen – zwischen Phasen, über offene Schaltgeräte und zwischen leitenden Teilen und dem Rahmen – durch Maßnahmen überprüft werden.
Dielektrische Prüfung von Erdungsschaltern und Hilfs-/Steuerkreisen in Hochspannungs-Luftschaltern
Dielektrische Prüfung von Erdungsschaltern
Bei der durchführung einer dielektrischen Prüfung an Erdungsschaltern wird die Prüfspannung mit dem Erdungsschalter in der offenen Position angewendet. Die Prüfung wird unter zwei spezifischen Bedingungen durchgeführt, um eine angemessene Isolierung zwischen den verschiedenen Teilen des Schalters zu gewährleisten:
Zwischen benachbarten isolierten Enden (mit geerdeten Basen):Die Prüfspannung wird zwischen benachbarten isolierten Enden angewendet, während die Basen des Schalters geerdet sind. Dies stellt sicher, dass es ausreichende Isolierung zwischen den Enden gibt, um zufällige Kurzschlüsse oder elektrische Durchschläge zu verhindern.
Zwischen allen isolierten Enden, die miteinander verbunden sind (mit geerdeten Basen):In dieser Bedingung werden alle isolierten Enden miteinander verbunden, und die Prüfspannung wird zwischen dieser Gruppe von Enden und den geerdeten Basen angewendet. Diese Prüfung überprüft die gesamte Isolierintegrität des Schalters und stellt sicher, dass es keinen Leckstrom zwischen den Enden und der Erde gibt.
2. Dielektrische Prüfung von Hilfs- und Steuerkreisen im Betriebsmechanismus
Inspektion und Konformitätsprüfung
Material- und Montagequalität:Die Art der in den Hilfs- und Steuerkreisen verwendeten Materialien, die Qualität der Montage, die Oberflächenbehandlung und jegliche Korrosionsschutzbeschichtungen werden überprüft. Dies stellt sicher, dass die Komponenten für ihren vorgesehenen Zweck geeignet sind und sich nicht im Laufe der Zeit verschlechtern.
Thermische Isolierung:Eine sichtprüfung wird durchgeführt, um die zufriedenstellende Installation der thermischen Isolierung zu überprüfen. Eine angemessene thermische Isolierung ist entscheidend, um Überhitzung zu verhindern und die Haltbarkeit der Ausrüstung zu gewährleisten.
Verlegung von Leitern, Kabeln und Heizelementen:Die Verlegung von Leitern, Kabeln und Heizelementen wird überprüft, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß installiert sind und keine Gefahr von Schäden oder Störungen darstellen. Auch Widerstandsprüfungen an Heizelementen werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren.
Funktionsprüfungen
Funktionalität der Niederspannungskreise:Es wird eine Funktionsprüfung aller Niederspannungskreise, einschließlich Relais, Schaltkontakte und Verriegelungsmagnete, durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Hilfs- und Steuerkreise korrekt in Verbindung mit anderen Teilen des Luftschalters arbeiten. Der Verriegelungsmechanismus muss ebenfalls überprüft werden, um sicherzustellen, dass er wie vorgesehen funktioniert.
Schutz vor elektrischem Schock:Sichtprüfungen werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass es ausreichenden Schutz gegen direkten Kontakt mit dem Hauptstromkreis gibt und dass die Teile der Hilfs- und Steuerausrüstung, die während des normalen Betriebs berührt werden können, sicher zugänglich sind. Dies stellt sicher, dass die Bediener vor elektrischem Schock geschützt sind.
Dielektrische Prüfungen an Hilfs- und Steuerkreisen
Netzfrequenz-Prüfungen:Nur Netzfrequenz-Prüfungen werden an den Hilfs- und Steuerkreisen durchgeführt. Die Prüfspannung beträgt entweder 1 kV oder 2 kV mit einer Dauer von 1 Sekunde bei einer Frequenz von 50 oder 60 Hz. Diese Prüfung stellt sicher, dass die Isolierung der Niederspannungskreise die Nennspannung ohne Durchschlag aushalten kann.
3. Messung des Widerstands des Hauptstromkreises
Für die Routineprüfung wird der Gleichspannungsabfall oder der Widerstand jedes Pols des Hauptstromkreises unter Bedingungen gemessen, die denjenigen während des Typenprüfens so ähnlich wie möglich sind. Insbesondere:Die Umgebungstemperatur und die Messpunkte sollten denjenigen während des Typenprüfens so nahe wie möglich sein.
Der gemessene Widerstand sollte 1,2 × Ru nicht überschreiten, wobei Ru der Widerstand ist, der vor dem Temperaturanstiegs-Test gemessen wurde. Dies stellt sicher, dass der Widerstand des Hauptstromkreises innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt, was darauf hindeutet, dass die Kontakte in gutem Zustand sind und der Stromkreis den Nennstrom ohne übermäßige Erwärmung tragen kann.
4. Entwurfs- und Sichtprüfungen
Die Luftschalter und Erdungsschalter müssen einer gründlichen Entwurfs- und Sichtprüfung unterzogen werden, um sicherzustellen, dass sie den Bestellvorgaben entsprechen. Dies beinhaltet:
Überprüfung der Konformität:Sicherstellung, dass alle Komponenten, Materialien und Bauweisen den in der Bestellung oder im Vertrag festgelegten Anforderungen entsprechen.
Komponentenprüfung:Überprüfung auf sichtbare Mängel, wie Risse, Korrosion oder fehlerhafte Montage, die die Leistung oder Sicherheit der Ausrüstung beeinträchtigen könnten.
Beschriftung und Kennzeichnung:Überprüfung, ob alle notwendigen Beschriftungen, Markierungen und Identifikationsetiketten vorhanden und lesbar sind, einschließlich Spannungsbereiche, Bedienungsanweisungen und Sicherheitswarnungen.
5. Mechanische Betriebsprüfungen
Mechanische Betriebsprüfungen werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Luftschalter oder Erdungsschalter innerhalb der vorgesehenen Spannungs- und Versorgungsdruckgrenzen ihrer Betriebsmechanismen korrekt funktionieren. Diese Prüfungen werden ohne Spannung am oder Stromdurchgang durch den Hauptstromkreis durchgeführt. Folgende Aspekte werden überprüft:
Leistung des Betriebsmechanismus
Winkel des Ausgangswinkels des Betriebsmechanismus:Der Drehwinkel des Ausgangswinkels des Betriebsmechanismus wird gemessen, um sicherzustellen, dass er den vorgesehenen Spezifikationen entspricht. Dies stellt sicher, dass die Kontakte während der Öffnungs- und Schließvorgänge in die richtigen Positionen bewegt werden.
Messung des Drehmoments des Ausgangswinkels des Betriebsmechanismus:Das zum Betreiben des Mechanismus erforderliche Drehmoment wird gemessen, um sicherzustellen, dass es innerhalb der vorgesehenen Grenzen liegt. Ein zu hohes Drehmoment kann mechanische Probleme anzeigen, während ein zu niedriges Drehmoment zu unvollständigen Vorgängen führen kann.
Stromaufnahme des Motorausgangs:Der vom Motor während des Betriebs aufgenommene Strom wird aufgezeichnet, um sicherzustellen, dass er innerhalb des akzeptablen Bereichs bleibt. Abnorme Stromwerte können auf Probleme mit dem Motor oder der elektrischen Versorgung hinweisen.
Betriebszeiten:Die Zeit, die der Luftschalter oder Erdungsschalter für einen vollständigen Zyklus (Schließen-Öffnen) benötigt, wird gemessen. Dies stellt sicher, dass das Gerät innerhalb der erforderlichen Zeitgrenzen arbeitet, was für die Systemkoordination und -schutz entscheidend ist.
Betriebszyklen
Folgende Betriebszyklen werden durchgeführt, um die Zuverlässigkeit und Ausdauer des Luftschalters oder Erdungsschalters zu testen:
10 Schließen-Öffnen-Zyklen bei minimaler Versorgungsspannung (85%):Der Luftschalter oder Erdungsschalter wird 10-mal bei 85% der Nennversorgungsspannung betrieben, um sicherzustellen, dass er unter niedrigen Spannungsbedingungen korrekt funktioniert.
10 Schließen-Öffnen-Zyklen bei maximaler Versorgungsspannung (110%):Der Luftschalter oder Erdungsschalter wird 10-mal bei 110% der Nennversorgungsspannung betrieben, um seine Leistung unter hohen Spannungsbedingungen zu überprüfen.
50 Schließen-Öffnen-Zyklen bei nomineller Versorgungsspannung (100%):Der Luftschalter oder Erdungsschalter wird 50-mal bei der Nennversorgungsspannung betrieben, um seine langfristige Zuverlässigkeit und Ausdauer unter normalen Betriebsbedingungen zu testen.
Während dieser Betriebszyklen werden folgende Merkmale aufgezeichnet oder bewertet:
Betriebszeit:Die Zeit für jeden Schließen-Öffnen-Zyklus wird gemessen, um die Konsistenz sicherzustellen.
Maximale Energieaufnahme:Die vom Betriebsmechanismus während jedes Zykls aufgenommene Energie wird aufgezeichnet, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der vorgesehenen Grenzen bleibt.
Manuelles Bedienen (falls zutreffend):Für Luftschalter mit manuellen Mechanismen wird die maximale Kraft aufgezeichnet, die zum Bedienen des Geräts erforderlich ist. Dies stellt sicher, dass das manuelle Bedienen innerhalb sicherer und ergonomischer Grenzen liegt.
Hilfskontakte und Positionsanzeigegeräte
Die zufriedenstellende Funktion von Hilfskontakten und Positionsanzeigegeräten (sofern vorhanden) wird überprüft. Diese Komponenten liefern wichtige Rückmeldungen an die Steuerungssysteme und müssen zuverlässig arbeiten, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems sicherzustellen.
Nachprüfung
Nach Abschluss der mechanischen Betriebsprüfungen dürfen keine Teile des Luftschalters oder Erdungsschalters beschädigt sein. Das Gerät sollte in gutem Arbeitszustand sein, ohne Anzeichen von Verschleiß, Verformung oder Fehlfunktionen.
Messung des Widerstands des Hauptstromkreises
Der Widerstand des Hauptstromkreises wird sowohl vor als auch nach dem mechanischen Ausdauertest gemessen. Der Widerstand sollte nicht mehr als 20% vom vor dem Test gemessenen Wert abweichen. Dies stellt sicher, dass die Kontakte während des Tests nicht verschlechtert oder versetzt wurden, was die elektrische Leistung des Geräts beeinträchtigen könnte.
Besondere Berücksichtigungen für Hochspannungsausrüstung
Für Luftschalter und Erdungsschalter mit einer Nennspannung von 52 kV und darüber hinaus können die mechanischen Betriebsroutineprüfungen an Teilbaugruppen durchgeführt werden. Dies ermöglicht handhabbare Prüfverfahren, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Gesamtleistung des Geräts den erforderlichen Standards entspricht.
Zusammenfassung
Durch die Durchführung dieser umfassenden Entwurfs- und Sichtprüfungen sowie der mechanischen Betriebsprüfungen können Hersteller und Betreiber sicherstellen, dass Hochspannungs-Luftschalter und Erdungsschalter zuverlässig, sicher und in der Lage sind, ihre vorgesehenen Funktionen unter verschiedenen Betriebsbedingungen auszuführen. Diese Prüfungen helfen dabei, potenzielle Probleme frühzeitig zu identifizieren und sicherzustellen, dass die Ausrüstung für die Installation und den Einsatz in Hochspannungs-Netzwerken bereit ist.
