AC høyspennings luftbryter avkoblingsbryter rutineprøve ifølge IEC 62271-102 standard

Høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere: Funksjon, typer og rutinetesting

Funksjon av høyspenningluftbrytere

Høyspenningluftbrytere spiller en viktig rolle i høyspenningskraftsystemer ved å gi elektrisk og synlig isolasjon mellom ulike deler av systemet. Denne isolasjonen er essensiell for både daglige driftsoperasjoner og vedlikehold eller reparasjonsaktiviteter. De to primære formene for isolasjon er:

• Isolasjon for normal drift: Under normal drift kan visse komponenter i kraftsystemet, som shuntreaktorer, kun være nødvendige under perioder med lett belastning. Disse komponentene kan skrus av ved hjelp av sirkuitsvikter og deretter isoleres ved hjelp av brytere når de ikke er nødvendige (f.eks. under toppbelastningsperioder). Dette tillater effektiv forvaltning av kraftsystemets ressurser.

• Isolasjon for vedlikehold og reparasjon: Når overføringslinjer, transformatorer, sirkuitsvikter eller annet anleggsutstyr trenger vedlikehold eller reparasjon, er det viktig å isolere disse komponentene fra resten av systemet for å sikre tryggheten. Luftbrytere gir en synlig bryting i kretsen, slik at arbeidere kan bekrefte at seksjonen av systemet de jobber på er de-energert og trygg å tilgå.

Typer av høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere

Høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere kommer i ulike typer og monteringsoppstillinger. De fire mest brukte typene er:

• Vertikal brytingstype: I denne typen beveger den flyttbare kontakten vertikalt for å åpne eller lukke bryteren. Denne designet er egnet for applikasjoner der plass er begrenset, da den krever mindre horisontal frihøyde.

• Senter side brytingstype: Den flyttbare kontakten i denne typen bryter i midten av bryteren, med kontaktene på hver side stillestående. Dette designet gir en klar visuell indikasjon av åpen posisjon og brukes ofte i switchgear-applikasjoner.

• Dobbelside brytingstype: Denne typen har flyttbare kontakter som bryter på begge sider av bryteren. Den gir en mer robust isolasjon og brukes vanligvis i høyspenningssubstasjoner der pålitelig isolasjon er kritisk.

• Pantograf type: Pantograf typen bruker en saksaktig mekanisme for å bevege kontaktene fra hverandre. Dette designet er spesielt nyttig for høyspenningapplikasjoner der store avstander mellom kontakter er nødvendige for å sikre riktig isolasjon.

Rutinetesting av høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere

Rutinetesting utføres for å sikre at høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere oppfyller de nødvendige standardene og spesifikasjonene. Disse testene er utformet for å avdekke eventuelle feil i materialer eller konstruksjon uten å forringes egenskapene eller påliteligheten til utstyret. Ifølge IEC 62271-1 og IEC 62271-102 standarder, er de følgende rutinetelemner typisk utført:

Dielektrisk test på hovedkretsen: En tørr, kortvarig nettfrekvensprøve med en frekvens på 50 eller 60 Hz blir brukt på hovedkretsen. Prøvevoltage er spesifisert i relevante IEC-standarder og skal justeres basert på høydefaktoren.

Formålet med denne prøven er å verifisere isolasjonens styrke hos bryteren og sikre at den kan takle den nominerte voltage uten nedbryting. Prøvevoltageverdiene er gitt i standardtabeller, og høydefaktoren må tas i betraktning for å ta hensyn til den reduserte dielektriske styrken av luft ved høyere høyder.

• Mekanisk operasjonstest: Denne prøven sikrer at bryteren kan operere riktig under normale driftsbetingelser. Det sjekker glattheten av åpning og lukking mekanismer, samt justeringen av kontaktene. Prøven verifiserer også at bryteren kan håndtere det spesifiserte antallet operasjoner uten mislykking.

• Temperaturøkningstest: Denne prøven måler temperaturøkningen av bryteren under nominert strømforhold. Målet er å sikre at temperaturøkningen ikke overstiger de tillatte grensene, noe som kan føre til overoppvarming og potensiell skade på utstyret.

• Kortslutningstoleransetest: Denne prøven evaluerer bryterens evne til å takle termiske og elektrodynamiske effekter av en kortslutningfeil. Selv om brytere ikke er designet for å bryte kortslutninger, må de kunne forbli intakte og trygt isolere den feilfulle delen av systemet.

• Jordingsveitslertest: For jordingsveitslere utføres en separat prøve for å sikre at veitsleren kan riktig koble systemet til jord. Denne prøven sjekker påliteligheten av jordingsfunksjonen, som er kritisk for sikkerhet under vedlikehold og reparasjonsoperasjoner.

• Isolationsmotstandstest: Denne prøven måler isolasjonsmotstanden mellom live deler og jord for å sikre at det ikke er noen lekkasje-strøm. En høy isolasjonsmotstand indikerer at bryterens isolasjon er i god stand.

• Visuell inspeksjon: En grundig visuell inspeksjon utføres for å sjekke for eventuelle fysiske skader, korrosjon eller slitasje på bryteren og dens komponenter. Denne inspeksjonen hjelper med å identifisere eventuelle problemer som kan påvirke ytelsen eller sikkerheten til utstyret.

Betydningen av rutinetesting

Rutinetesting er essensiell for å sikre at høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere fungerer riktig og kan trygt utføre sine isolasjonsoppgaver. Disse testene utføres typisk på produsentens lokasjon, men ved avtale kan de også utføres på stedet. Testene hjelper med å identifisere eventuelle defekter eller svakheter i utstyret før det installeres eller settes i drift, noe som sikrer at kraftsystemet driftes på en pålitelig og sikker måte.

Ved å overholde IEC 62271-1 og IEC 62271-102 standarder, kan produsenter og driftsledere opprettholde integriteten og ytelsen til høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere, noe som øker den totale sikkerheten og effektiviteten i kraftsystemet.

Når isolasjonen av bryter og jordingsveitsler bare er gitt av fastkjerneisolatorer og luft ved ambianttrykk, kan nettfrekvensvoltage-tålegrensetesten utelates hvis dimensjonene mellom ledende deler - mellom fasene, over åpne switchingenheter og mellom ledende deler og rammen - sjekkes ved måling.

Dielektrisk testing av jordingsveitslere og hjelpe/kontrollkretser i høyspenningluftbrytere

1. Dielektrisk test på jordingsveitslere

Når en dielektrisk test utføres på jordingsveitslere, anvendes prøvevoltage med jordingsveitsleren i åpen posisjon. Prøven utføres under to spesifikke betingelser for å sikre riktig isolasjon mellom ulike deler av veitsleren:

Mellom nabolegende isolerte terminaler (med grunnlag jordet): Prøvevoltage anvendes mellom nabolegende isolerte terminaler mens grunnlagene til veitsleren er jordet. Dette sikrer at det er tilstrekkelig isolasjon mellom terminalene for å forhindre eventuelle uhellsmessige kortslutninger eller elektrisk nedbryting.

Mellom alle isolerte terminaler koblet sammen (med grunnlag jordet): I dette tilfellet kobles alle isolerte terminaler sammen, og prøvevoltage anvendes mellom denne gruppen terminaler og de jordede grunnlagene. Denne prøven sjekker den totale isolasjonens integritet av veitsleren, og sikrer at det ikke er noen lekkasje-strøm mellom terminalene og jorden.

2. Dielektrisk test på hjelpe- og kontrollkretser i driftsmechanisme

Innsikt og verifisering av konformitet

• Materiale- og sammensetningskvalitet: Naturen av materialene brukt i hjelpe- og kontrollkretser, kvaliteten av sammensetningen, finishen og eventuelle beskyttende belag mot korrosjon inspiseres. Dette sikrer at komponentene er egnet for sin bestemmte bruk og vil ikke forverres over tid.

• Termisk isolasjon: En visuell inspeksjon utføres for å verifisere den tilfredsstillende installasjonen av termisk isolasjon. Riktig termisk isolasjon er avgjørende for å forhindre overoppvarming og sikre utstyrets levetid.

• Ledere og kabelruting: Rutingen av ledere, kabler og varmekilder sjekkes for å sikre at de er riktig installert og ikke utgjør noen risiko for skade eller støy. Motstandskontroller utføres også på varmekilder for å sikre at de fungerer riktig.

Funksjonelle tester

• Lavspenningskretsfunksjonalitet: En funksjonell test av alle lavspenningskrefter, inkludert relæer, kontaktorer og interlock magneter, utføres for å verifisere at hjelpe- og kontrollkretser fungerer riktig i forbindelse med andre deler av bryteren. Interlock-mekanismen må også sjekkes for å sikre at den fungerer som avtalt.

• Beskyttelse mot elektrisk støt: Visuelle inspeksjoner utføres for å verifisere at det er tilstrekkelig beskyttelse mot direkte kontakt med hovedkretsen og at hjelpe- og kontrollekipartene, som kan røres under normal drift, er trygge tilgjengelige. Dette sikrer at operatorer er beskyttet mot elektrisk støt.

Dielektriske tester på hjelpe- og kontrollkretser

Nettfrekvensprøver: Bare nettfrekvensprøver utføres på hjelpe- og kontrollkretser. Prøvevoltage er enten 1 kV eller 2 kV med en varighet på 1 sekund ved en frekvens på 50 eller 60 Hz. Denne prøven sikrer at isolasjonen av lavspenningskrefter kan takle den nominerte voltage uten nedbryting.

3. Måling av hovedkretsens motstand

For rutinetesten måles DC-voltagefall eller motstanden for hver pol i hovedkretsen under forhold så liknende som mulig de som ble brukt under typetesten. Spesifikt: Ambientlufttemperaturen og målepunktene bør være så nære som mulig de under typetesten. Den målte motstanden bør ikke overstige 1,2 x Ru, der Ru er motstanden målt før temperaturen-stigningstesten. Dette sikrer at motstanden i hovedkretsen ligger innen akseptable grenser, noe som indikerer at kontaktene er i god stand og at kretsen kan bære den nominerte strømmen uten unormal oppvarming.

4. Design og visuelle kontroller

Bryteren og jordingsveitsler må gjennomgå grundige design- og visuelle inspeksjoner for å sikre at de samsvarer med kjøpespesifikasjonen. Dette inkluderer:

• Verifisering av samsvar: Sørge for at alle komponenter, materialer og konstruksjon oppfyller de spesifiserte kravene som er angitt i bestillingsdokumentet eller kontrakten.

• Inspeksjon av komponenter: Sjekk for eventuelle synlige defekter, som sprukker, korrosjon eller uregelmessig sammensetning, som kan påvirke ytelsen eller sikkerheten til utstyret.

• Etikettering og merking: Verifiser at alle nødvendige etiketter, merking og identifikasjonsetiketter er til stede og lesbar, inkludert spenningsklasser, driftsinstruksjoner og sikkerhetsvarsler.

5. Mekaniske driftsprøver

Mekaniske driftsprøver utføres for å sikre at bryterne eller jordingsveitslere fungerer riktig innen de spesifiserte spennings- og strømnivåene for deres driftsmechanismer. Disse testene utføres uten voltage på eller strøm gjennom hovedkretsen. Følgende aspekter verifiseres:

Driftsmechanismens ytelse

• Vinkel for driftsmechanismens utgangsseksjon: Vinkelen av rotasjon for driftsmechanismens utgangsseksjon måles for å sikre at den samsvarer med de designspesifikasjonene. Dette sikrer at kontaktene beveger seg til de riktige posisjonene under åpning og lukking.

• Måling av dreiemoment for driftsmechanismens utgang: Dreiemomentet som kreves for å drifte mekanismen måles for å sikre at det ligger innen de spesifiserte grensene. Utenforlig dreiemoment kan indikere mekaniske problemer, mens utilstrekkelig dreiemoment kan føre til ufullstendig drift.

• Driftsmechanismens motorstrøm: Strømmen som trekkes av motoren under drift registreres for å verifisere at den ligger innen akseptable grenser. Anormale strømnivåer kan indikere problemer med motoren eller elektriske forsyning.

• Driftstider: Tiden det tar for bryteren eller jordingsveitsleren å fullføre en full syklus (lukk-åpne) måles. Dette sikrer at enheten drifter innen de nødvendige tidsgrensene, noe som er kritisk for systemkoordinering og beskyttelse.

Driftssykler

Følgende driftssykler utføres for å teste påliteligheten og holdbarheten til bryteren eller jordingsveitsleren:

• 10 Lukk-åpne sykler ved minimumsforsyningsspenning (85%): Bryteren eller jordingsveitsleren driftes 10 ganger ved 85% av den nominerte forsyningsspenningen for å sikre at den fungerer riktig under lavspenningsforhold.

• 10 Lukk-åpne sykler ved maksimumsforsyningsspenning (110%): Bryteren eller jordingsveitsleren driftes 10 ganger ved 110% av den nominerte forsyningsspenningen for å verifisere dens ytelse under høyspenningsforhold.

• 50 Lukk-åpne sykler ved nominert forsyningsspenning (100%): Bryteren eller jordingsveitsleren driftes 50 ganger ved den nominerte forsyningsspenningen for å teste dens langtidspålitelighet og holdbarhet under normale driftsbetingelser.

Under disse driftssykler registreres eller vurderes følgende egenskaper:

• Driftstid: Tiden det tar for hver lukk-åpne syklus måles for å sikre konsistens.

• Maksimal energiforbruk: Energien forbrukt av driftsmechanismen under hver syklus registreres for å verifisere at den ligger innen de spesifiserte grensene.

• Manuell drift (hvis relevant): For brytere med manuelle mekanismer, registreres den maksimale kraften som kreves for å drifte enheten. Dette sikrer at manuell drift ligger innen sikre og ergonomiske grenser.

Hjelpekontakter og posisjonsindikatorer

Den tilfredsstillende drift av hjelpekontakter og posisjonsindikatorer (hvis noen) verifiseres. Disse komponentene gir kritisk tilbakemelding til kontrollsystemene og må fungere pålitelig for å sikre riktig systemdrift.

Post-testinspeksjon

Etter fullføring av mekaniske driftsprøver, bør ingen deler av bryteren eller jordingsveitsleren være skadet. Enheten bør forbli i godt arbeidsforhold, uten tegn på slitasje, deformasjon eller mislykking.

Måling av hovedkretsens motstand

Motstanden i hovedkretsen måles både før og etter mekanisk holdbarhetstest. Motstanden bør ikke variere mer enn 20% fra verdien målt før testen. Dette sikrer at kontaktene ikke har forringes eller blitt misjustert under testprosessen, noe som kan påvirke den elektriske ytelsen til enheten.

Spesielle hensyn for høyspenningsutstyr

For brytere og jordingsveitslere med en nominert spenning på 52 kV og høyere, kan mekaniske rutinedriftsprøver utføres på undersystemer. Dette lar til mer behandlebare testprosedyrer, samtidig som det sikrer at den totale ytelsen av enheten oppfyller de nødvendige standardene.

Konklusjon

Ved å utføre disse omfattende design- og visuelle kontroller, samt mekaniske driftsprøver, kan produsenter og driftsledere sikre at høyspenningluftbrytere og jordingsveitslere er pålitelige, sikre og i stand til å utføre deres oppdragte funksjoner under ulike driftsbetingelser. Disse testene hjelper med å identifisere eventuelle potensielle problemer tidlig i prosessen, noe som sikrer at utstyret er klart for installasjon og tjeneste i høyspenningskraftsystemer.