Comutador de desconexión de alta tensión AC con interrupción por aire Ensaio de rotina segundo a norma IEC 62271-102
Interruptores de alta tensión con aire y interruptores de conexión a tierra: Función, tipos e ensaios rutinarios
Función dos interruptores de alta tensión con aire
Os interruptores de alta tensión con aire desempeñan un papel crítico nos sistemas de enerxía eléctrica de alta tensión proporcionando aislamento eléctrico e visible entre diferentes partes do sistema. Este aislamento é esencial tanto para as operacións normais diarias como para as actividades de manutención ou reparación. As dúas formas primarias de aislamento son:
Aislamento para a operación normal: Durante a operación normal, certos compoñentes do sistema de enerxía, como os reactores en paralelo, só poden ser necesarios durante períodos de carga leve. Estes compoñentes poden ser desconectados usando interruptores de circuito e despois aislados usando interruptores de sección cando non son necesarios (por exemplo, durante períodos de carga máxima). Isto permite a xestión eficiente dos recursos do sistema de enerxía.
Aislamento para manutención e reparación: Cando as liñas de transmisión, transformadores, interruptores de circuito ou outro equipamento da estación requiren manutención ou reparación, é crucial aisolalos do resto do sistema para garantir a seguridade. Os interruptores de sección con aire proporcionan un interrupción visible no circuito, permitindo aos traballadores confirmar que a sección do sistema na que están a traballar está desenerxizada e segura para acceder.
Tipo de interruptores de alta tensión con aire e interruptores de conexión a tierra
Os interruptores de alta tensión con aire e interruptores de conexión a tierra viñen en varios tipos e disposicións de montaxe. Os catro tipos máis comúnmente utilizados son:
Tipo de interrupción vertical: Neste tipo, o contacto móbil moveuse verticalmente para abrir ou pechar o interruptor. Este deseño é adecuado para aplicacións onde o espazo é limitado, xa que require menos clearance horizontal.
Tipo de interrupción central lateral: O contacto móbil neste tipo interrumpe no centro do interruptor, cos contactos a ambos os lados permanecendo estáticos. Este deseño proporciona unha indicación visual clara da posición aberta e adoita usarse en aplicacións de conmutación.
Tipo de interrupción dobre lateral: Este tipo ten contactos móviles que interrumpen a ambos os lados do interruptor. Proporciona un aislamento máis robusto e adoita usarse en subestacións de alta tensión onde o aislamento fiable é crítico.
Tipo pantógrafo: O tipo pantógrafo usa un mecanismo de tijera para mover os contactos. Este deseño é particularmente útil para aplicacións de alta tensión onde se requiren grandes distancias entre contactos para asegurar un aislamento adecuado.
Ensaios rutinarios de interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra de alta tensión
Os ensaios rutinarios realizanse para asegurar que os interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra de alta tensión cumpran os estándares e especificacións requeridos. Estes ensaios están deseñados para revelar calquera fallo nos materiais ou na construción sen comprometer as propiedades ou a fiabilidade do equipo. Segundo os estándares IEC 62271-1 e IEC 62271-102, os seguintes elementos de ensaio rutinario adoitan realizarse:
Ensaio dieléctrico no circuito principal: Aplica-se un ensaio de frecuencia de rede de corta duración e seco cunha frecuencia de 50 ou 60 Hz ao circuito principal. A tensión de ensaio está especificada nos estándares IEC pertinentes e debe axustarse en función do factor de altitude.
O obxectivo deste ensaio é verificar a resistencia dieléctrica do interruptor e asegurar que pode soportar a tensión nominal sen romperse. Os valores de tensión de ensaio están fornecidos nas táboas do estándar, e o factor de altitude debe terse en conta para considerar a reducida resistencia dieléctrica do aire a maior altura.
Ensaio de operación mecánica: Este ensaio asegura que o interruptor pode funcionar correctamente baixo condicións normais de operación. Comproba a fluidez dos mecanismos de apertura e peche, así como a alineación dos contactos. O ensaio tamén verifica que o interruptor pode manexar o número especificado de operacións sen fallar.
Ensaio de aumento de temperatura: Este ensaio mide o aumento de temperatura do interruptor baixo condicións de corrente nominal. O obxectivo é asegurar que o aumento de temperatura non supere os límites permisibles, que poden levar a sobrecalentamentos e potenciais danos no equipo.
Ensaio de resistencia a cortocircuitos: Este ensaio evalúa a capacidade do interruptor de soportar os efectos térmicos e electrodinámicos dunha falla de cortocircuito. Aínda que os interruptores non están deseñados para interromper cortocircuitos, deben poder manterse intactos e aislar de forma segura a sección do sistema con falla.
Ensaio de operación do interruptor de conexión a tierra: Para os interruptores de conexión a tierra, realiza-se un ensaio separado para asegurar que o interruptor pode conectar correctamente o sistema a tierra. Este ensaio comproba a fiabilidade da función de conexión a tierra, que é crítica para a seguridade durante as operacións de manutención e reparación.
Ensaio de resistencia dieléctrica: Este ensaio mide a resistencia dieléctrica entre as partes vivas e a terra para asegurar que non hai corrente de fuga. Unha alta resistencia dieléctrica indica que o aislamento do interruptor está en boas condicións.
Inspección visual: Realízase unha inspección visual exhaustiva para comprobar calquera dano físico, corrosión ou desgaste no interruptor e nos seus compoñentes. Esta inspección axuda a identificar calquera problema que poida afectar ao rendemento ou seguridade do equipo.
Importancia dos ensaios rutinarios
Os ensaios rutinarios son esenciais para asegurar que os interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra de alta tensión funcionan correctamente e poden realizar de forma segura as súas tarefas de aislamento. Estes ensaios adoitan realizarse na instalación do fabricante, pero por acordo, tamén poden realizarse no local. Os ensaios axudan a identificar calquera defecto ou debilidade no equipo antes de que sexa instalado ou posto en servizo, asegurando que o sistema de enerxía funcione de forma fiable e segura.
Ao aderirse aos estándares IEC 62271-1 e IEC 62271-102, os fabricantes e operadores poden manter a integridade e o rendemento dos interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra de alta tensión, mellorando así a seguridade e eficiencia xeral do sistema de enerxía.
Cando o aislamento do interruptor de sección e do interruptor de conexión a tierra está proporcionado só por aisladores de núcleo sólido e aire a presión ambiente, o ensaio de resistencia a tensión de frecuencia de rede pode omitirse se as dimensións entre as partes condutoras – entre fases, a través de dispositivos de conmutación abertos e entre as partes condutoras e o marco – están comprobadas por medidas dimensionais.
Ensaios dieléctricos de interruptores de conexión a tierra e circuitos auxiliares/control en interruptores de sección de alta tensión
Ensaio dieléctrico de interruptores de conexión a tierra
Ao realizar un ensaio dieléctrico en interruptores de conexión a tierra, a tensión de ensaio aplícase co interruptor de conexión a tierra na posición aberta. O ensaio realiza-se baixo dúas condicións específicas para asegurar un adecuado aislamento entre diferentes partes do interruptor:
Entre terminais aislados adxacentes (con bases aterradas): A tensión de ensaio aplícase entre terminais aislados adxacentes mentres as bases do interruptor están aterradas. Isto asegura que hai suficiente aislamento entre os terminais para prevenir calquera cortocircuito accidental ou rotura eléctrica.
Entre todos os terminais aislados conectados xuntos (con bases aterradas): Nesta condición, todos os terminais aislados están conectados xuntos, e a tensión de ensaio aplícase entre este grupo de terminais e as bases aterradas. Este ensaio comproba a integridade global do aislamento do interruptor, asegurando que non hai corrente de fuga entre os terminais e a terra.
2. Ensaio dieléctrico en circuitos auxiliares e de control no mecanismo de operación
Inspección e verificación de conformidade
Calidade do material e da montaxe: Inspeccionanse a natureza dos materiais utilizados nos circuitos auxiliares e de control, a calidade da montaxe, o acabado e calquera revestimento protector contra a corrosión. Isto asegura que os compoñentes son adecuados para o seu uso previsto e non se deterioren co tempo.
Aislamento térmico: Realízase unha inspección visual para verificar a instalación satisfactoria do aislamento térmico. Un aislamento térmico correcto é crucial para prevenir o sobrecalentamento e asegurar a longevidade do equipo.
Ruteo de conductores e cables: Compróbase o ruteo de conductores, cables e calentadores para asegurar que están correctamente instalados e non supoñen ningún risco de danos ou interferencias. Tamén realizáronse comprobacións de resistencia nos calentadores para asegurar que funcionan correctamente.
Ensaios funcionais
Funcionalidade dos circuitos de baixa tensión: Realízase un ensaio funcional de todos os circuitos de baixa tensión, incluíndo relés, contactores e imanes de interbloqueo, para verificar que os circuitos auxiliares e de control funcionan correctamente en coordinación con outras partes do interruptor de sección. Tamén debe comprobarse o mecanismo de interbloqueo para asegurar que funciona como está previsto.
Protección contra choques eléctricos: Realízanse inspeccións visuais para verificar que hai suficiente protección contra o contacto directo co circuito principal e que as partes do equipo auxiliar e de control, que poden tocarse durante a operación normal, son accesibles de forma segura. Isto asegura que os operadores están protexidos contra choques eléctricos.
Ensaios dieléctricos en circuitos auxiliares e de control
Ensaios de frecuencia de rede: Só se realizan ensaios de frecuencia de rede nos circuitos auxiliares e de control. A tensión de ensaio é de 1 kV ou 2 kV cunha duración de 1 segundo a unha frecuencia de 50 ou 60 Hz. Este ensaio asegura que o aislamento dos circuitos de baixa tensión pode soportar a tensión nominal sen romperse.
3. Medición da resistencia do circuito principal
Para o ensaio rutinario, medise a caída de tensión CC ou a resistencia de cada polo do circuito principal baixo condicións tan similares como sexa posible ás utilizadas durante o ensaio de tipo. Especificamente: A temperatura do aire ambiente e os puntos de medición deben ser o máis próximos posibles aos utilizados durante o ensaio de tipo. A resistencia medida non debe superar 1,2 × Ru, onde Ru é a resistencia medida antes do ensaio de aumento de temperatura. Isto asegura que a resistencia do circuito principal permanece dentro dos límites aceptables, indicando que os contactos están en boas condicións e o circuito pode transportar a corrente nominal sen aquecer excesivamente.
4. Comprobacións de deseño e visuais
Os interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra deben someterse a inspeccións de deseño e visuais exhaustivas para asegurar que cumpran a especificación de compra. Isto inclúe:
Verificación de conformidade: Asegurar que todos os compoñentes, materiais e construción cumpran os requisitos especificados tal como se detalla no pedido de compra ou contrato.
Inspección de compoñentes: Comprobar calquera defecto visible, como fisuras, corrosión ou montaxe incorrecto, que poida afectar ao rendemento ou seguridade do equipo.
Etiquetado e marcado: Verificar que todos os etiquetas, marcas e etiquetas de identificación necesarias están presentes e legibles, incluíndo as clasificacións de tensión, instrucións de operación e advertencias de seguridade.
5. Ensaios de operación mecánica
Realízanse ensaios de operación mecánica para asegurar que os interruptores de sección ou interruptores de conexión a tierra funcionan correctamente dentro dos límites de tensión e presión de alimentación especificados dos seus mecanismos de operación. Estes ensaios realizanse sen tensión no circuito principal ou corrente circulante. Se compróban os seguintes aspectos:
Rendemento do mecanismo de operación
Ángulo do eixe de saída do mecanismo de operación: Mídese o ángulo de rotación do eixe de saída do mecanismo de operación para asegurar que se alinea coas especificacións de deseño. Isto asegura que os contactos movean ás posicións correctas durante as operacións de apertura e peche.
Medición do par de saída do mecanismo de operación: Métese o par necesario para operar o mecanismo para asegurar que está dentro dos límites especificados. Un par excesivo pode indicar problemas mecánicos, mentres que un par insuficiente pode levar a unha operación incompleta.
Corrente do motor do mecanismo de operación: Regístrese a corrente consumida polo motor durante a operación para verificar que permanece dentro do rango aceptable. Niveis anormais de corrente poden indicar problemas co motor ou coa alimentación eléctrica.
Tempos de operación: Métese o tempo necesario para que o interruptor de sección ou interruptor de conexión a tierra complete un ciclo completo (peche-apertura). Isto asegura que o dispositivo opera dentro dos límites de tempo requeridos, que é crítico para a coordinación e protección do sistema.
Ciclos de operación
Realízanse os seguintes ciclos de operación para probar a fiabilidade e resistencia do interruptor de sección ou interruptor de conexión a tierra:
10 ciclos de peche-apertura a tensión de alimentación mínima (85%): Opera o interruptor de sección ou interruptor de conexión a tierra 10 veces a un 85% da tensión nominal de alimentación para asegurar que funciona correctamente baixo condicións de baixa tensión.
10 ciclos de peche-apertura a tensión de alimentación máxima (110%): Opera o interruptor de sección ou interruptor de conexión a tierra 10 veces a un 110% da tensión nominal de alimentación para verificar o seu rendemento baixo condicións de alta tensión.
50 ciclos de peche-apertura a tensión de alimentación nominal (100%): Opera o interruptor de sección ou interruptor de conexión a tierra 50 veces a tensión nominal de alimentación para probar a súa fiabilidade e resistencia a longo prazo baixo condicións normais de operación.
Durante estes ciclos de operación, rexistranse ou avalían as seguintes características:
Tempo de operación: Métese o tempo necesario para cada ciclo de peche-apertura para asegurar a consistencia.
Consumo de enerxía máximo: Rexístrese a enerxía consumida polo mecanismo de operación durante cada ciclo para verificar que permanece dentro dos límites especificados.
Operación manual (se aplicable): Para interruptores con mecanismos manuais, rexístrese a forza máxima necesaria para operar o dispositivo. Isto asegura que a operación manual está dentro de límites seguros e ergonómicos.
Contactos auxiliares e dispositivos indicadores de posición
Verifícase a operación satisfactoria dos contactos auxiliares e dispositivos indicadores de posición (se existen). Estes compoñentes proporcionan retroalimentación crítica aos sistemas de control e deben funcionar de forma fiable para asegurar a operación correcta do sistema.
Inspección posterior ao ensaio
Despois de completar os ensaios de operación mecánica, non debe haber partes do interruptor de sección ou interruptor de conexión a tierra danadas. O dispositivo debe permanecer en bo estado de funcionamento, sen signos de desgaste, deformación ou malfuncionamento.
Medición da resistencia do circuito principal
Mídese a resistencia do circuito principal tanto antes como despois do ensaio de resistencia mecánica. A resistencia non debe variar máis do 20% respecto ao valor medido antes do ensaio. Isto asegura que os contactos non se deterioren nin desalineen durante o proceso de ensaio, o que podería afectar ao rendemento eléctrico do dispositivo.
Consideracións especiais para equipos de alta tensión
Para interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra con unha tensión nominal de 52 kV ou superior, os ensaios de operación mecánica rutinarios poden realizarse en subconjuntos. Isto permite procedementos de ensaio máis xestionables mentres asegura que o rendemento xeral do dispositivo cumpra os estándares requeridos.
Conclusión
Ao realizar estas comprobacións de deseño e visuais exhaustivas, así como ensaios de operación mecánica, os fabricantes e operadores poden asegurar que os interruptores de sección e interruptores de conexión a tierra de alta tensión son fiables, seguros e capaces de realizar as súas funcións previstas baixo varias condicións de operación. Estes ensaios axudan a identificar calquera posible problema no inicio do proceso, asegurando que o equipo está preparado para a instalación e servizo nos sistemas de enerxía de alta tensión.
