Высоковольтный воздушный разъединитель AC: Рутинные испытания в соответствии со стандартом IEC 62271-102
Высоковольтные воздушные разъединители и заземляющие выключатели: функции, типы и регулярные испытания
Функции высоковольтных воздушных разъединителей
Высоковольтные воздушные разъединители играют важную роль в высоковольтных системах электропередач, обеспечивая электрическую и визуальную изоляцию между различными частями системы. Эта изоляция необходима как для повседневной эксплуатации, так и для проведения технического обслуживания или ремонта. Два основных вида изоляции:
Изоляция при нормальной эксплуатации: В ходе нормальной эксплуатации некоторые компоненты системы электропередач, такие как шунтирующие реакторы, могут быть необходимы только в периоды небольшой нагрузки. Эти компоненты можно отключить с помощью выключателей-разъединителей, а затем изолировать, когда они не нужны (например, в периоды пиковой нагрузки). Это позволяет эффективно управлять ресурсами системы электропередач.
Изоляция для технического обслуживания и ремонта: Когда линии передач, трансформаторы, выключатели или другое оборудование станции требуют технического обслуживания или ремонта, необходимо изолировать эти компоненты от остальной части системы, чтобы обеспечить безопасность. Воздушные разъединители обеспечивают видимый разрыв в цепи, позволяя рабочим подтвердить, что секция системы, на которой они работают, обесточена и безопасна для доступа.
Типы высоковольтных воздушных разъединителей и заземляющих выключателей
Высоковольтные воздушные разъединители и заземляющие выключатели представлены в различных типах и способах монтажа. Четыре наиболее распространенных типа:
Вертикальный разрыв: В этом типе подвижный контакт перемещается вертикально для открытия или закрытия разъединителя. Этот дизайн подходит для случаев, когда пространство ограничено, так как он требует меньше горизонтального расстояния.
Центральный боковой разрыв: В этом типе подвижный контакт размыкается в центре разъединителя, а контакты по обе стороны остаются неподвижными. Этот дизайн обеспечивает четкую визуальную индикацию открытого положения и часто используется в аппаратуре распределительных устройств.
Двухсторонний разрыв: В этом типе подвижные контакты размыкаются с обеих сторон разъединителя. Он обеспечивает более надежную изоляцию и широко применяется в высоковольтных подстанциях, где требуется надежная изоляция.
Пантографный тип: Пантографный тип использует ножничный механизм для разделения контактов. Этот дизайн особенно полезен для высоковольтных применений, где требуется большое расстояние между контактами для обеспечения надлежащей изоляции.
Регулярные испытания высоковольтных разъединителей и заземляющих выключателей
Регулярные испытания проводятся для того, чтобы убедиться, что высоковольтные разъединители и заземляющие выключатели соответствуют необходимым стандартам и спецификациям. Эти испытания предназначены для выявления любых дефектов материалов или конструкции без ущерба для свойств или надежности оборудования. Согласно стандартам IEC 62271-1 и IEC 62271-102, обычно проводятся следующие регулярные испытания:
Диэлектрические испытания основной цепи: Применяется короткое испытание переменным напряжением с частотой 50 или 60 Гц к основной цепи. Напряжение испытания указано в соответствующих стандартах МЭК и должно быть скорректировано с учетом фактора высоты.
Цель этого испытания - проверить прочность изоляции разъединителя и убедиться, что он может выдерживать номинальное напряжение без пробоя. Значения испытательного напряжения приведены в таблицах стандартов, и необходимо учитывать фактор высоты, чтобы учесть снижение диэлектрической прочности воздуха на больших высотах.
Механические испытания: Эти испытания обеспечивают, что разъединитель может правильно функционировать в нормальных условиях эксплуатации. Они проверяют плавность работы механизмов открытия и закрытия, а также правильность расположения контактов. Испытания также проверяют, что разъединитель может выполнять указанное количество операций без отказа.
Испытания на нагрев: Эти испытания измеряют нагрев разъединителя при номинальном токе. Цель состоит в том, чтобы убедиться, что нагрев не превышает допустимые пределы, что могло бы привести к перегреву и потенциальному повреждению оборудования.
Испытания на выдержку короткого замыкания: Эти испытания оценивают способность разъединителя выдерживать тепловые и электродинамические эффекты короткого замыкания. Хотя разъединители не предназначены для прерывания коротких замыканий, они должны быть способны оставаться целыми и безопасно изолировать поврежденную часть системы.
Испытания на работу заземляющего выключателя: Для заземляющих выключателей проводится отдельное испытание, чтобы убедиться, что выключатель может правильно соединять систему с землей. Это испытание проверяет надежность функции заземления, которая критически важна для безопасности при техническом обслуживании и ремонте.
Испытания на сопротивление изоляции: Эти испытания измеряют сопротивление изоляции между токоведущими частями и землей, чтобы убедиться, что нет утечки тока. Высокое сопротивление изоляции указывает на то, что изоляция разъединителя находится в хорошем состоянии.
Визуальный осмотр: Тщательный визуальный осмотр проводится для проверки наличия физических повреждений, коррозии или износа разъединителя и его компонентов. Этот осмотр помогает выявить любые проблемы, которые могут повлиять на производительность или безопасность оборудования.
Важность регулярных испытаний
Регулярные испытания необходимы для обеспечения правильной работы высоковольтных разъединителей и заземляющих выключателей, а также их способности безопасно выполнять свои функции изоляции. Эти испытания обычно проводятся на заводе-изготовителе, но по согласованию могут проводиться и на месте. Испытания помогают выявить любые дефекты или слабые места в оборудовании до его установки или ввода в эксплуатацию, обеспечивая надежную и безопасную работу системы электропередач.
Соблюдение стандартов IEC 62271-1 и IEC 62271-102 позволяет производителям и операторам поддерживать целостность и производительность высоковольтных разъединителей и заземляющих выключателей, тем самым повышая общую безопасность и эффективность системы электропередач.
Если изоляция разъединителя и заземляющего выключателя обеспечивается только твердыми изоляторами и воздухом при атмосферном давлении, испытание на выдержку сетевого напряжения может быть опущено, если размеры между токоведущими частями — между фазами, через открытые коммутирующие устройства и между токоведущими частями и рамой — проверены путем измерений.
Диэлектрические испытания заземляющих выключателей и вспомогательных/управляющих цепей в высоковольтных разъединителях
Диэлектрическое испытание заземляющих выключателей
При проведении диэлектрического испытания заземляющих выключателей испытательное напряжение применяется, когда заземляющий выключатель находится в открытом положении. Испытание проводится в двух конкретных условиях, чтобы обеспечить надлежащую изоляцию между различными частями выключателя:
Между смежными изолированными терминалами (с заземленными базами): Испытательное напряжение применяется между смежными изолированными терминалами, в то время как базы выключателя заземлены. Это обеспечивает достаточную изоляцию между терминалами, чтобы предотвратить случайные короткие замыкания или электрический пробой.
Между всеми изолированными терминалами, соединенными вместе (с заземленными базами): В этом случае все изолированные терминалы соединяются вместе, и испытательное напряжение применяется между этой группой терминалов и заземленными базами. Это испытание проверяет общую целостность изоляции выключателя, обеспечивая, что нет утечки тока между терминалами и землей.
2. Диэлектрическое испытание вспомогательных и управляющих цепей в механизме управления
Проверка и подтверждение соответствия
Качество материала и сборки: Проверяются материалы, используемые в вспомогательных и управляющих цепях, качество сборки, отделка и любые защитные покрытия от коррозии. Это обеспечивает, что компоненты подходят для их назначения и не будут деградировать со временем.
Тепловая изоляция: Проводится визуальный осмотр, чтобы подтвердить удовлетворительную установку тепловой изоляции. Надлежащая тепловая изоляция важна для предотвращения перегрева и обеспечения долговечности оборудования.
Прокладка проводников и кабелей: Проверяется прокладка проводников, кабелей и нагревателей, чтобы убедиться, что они правильно установлены и не представляют риска повреждения или помех. Также проводятся проверки сопротивления нагревателей, чтобы убедиться, что они функционируют правильно.
Функциональные испытания
Функциональное испытание низковольтных цепей: Проводится функциональное испытание всех низковольтных цепей, включая реле, контакторы и блокирующие магниты, чтобы подтвердить, что вспомогательные и управляющие цепи работают правильно в сочетании с другими частями разъединителя. Блокирующий механизм также должен быть проверен, чтобы убедиться, что он работает как задумано.
Защита от поражения электрическим током: Проводятся визуальные осмотры, чтобы подтвердить, что имеется достаточная защита от прямого контакта с основной цепью, и что части вспомогательного и управляющего оборудования, которые могут быть касаемы при нормальной эксплуатации, доступны безопасно. Это обеспечивает защиту операторов от поражения электрическим током.
Диэлектрические испытания вспомогательных и управляющих цепей
Испытания сетевого напряжения: Проводятся только испытания сетевого напряжения на вспомогательных и управляющих цепях. Испытательное напряжение составляет либо 1 кВ, либо 2 кВ с продолжительностью 1 секунда при частоте 50 или 60 Гц. Это испытание обеспечивает, что изоляция низковольтных цепей может выдерживать номинальное напряжение без пробоя.
3. Измерение сопротивления основной цепи
Для регулярного испытания измеряется падение постоянного напряжения или сопротивление каждого полюса основной цепи в условиях, максимально приближенных к условиям типового испытания. Конкретно: Температура окружающего воздуха и точки измерения должны быть максимально приближены к тем, которые были во время типового испытания.
Измеренное сопротивление не должно превышать 1,2 × Ru, где Ru - сопротивление, измеренное до испытания на нагрев. Это обеспечивает, что сопротивление основной цепи остается в допустимых пределах, указывая, что контакты находятся в хорошем состоянии, и цепь может пропускать номинальный ток без чрезмерного нагрева.
4. Проектирование и визуальные проверки
Разъединители и заземляющие выключатели должны пройти тщательные проектные и визуальные проверки, чтобы убедиться, что они соответствуют спецификации заказа. Это включает:
Подтверждение соответствия: Убедитесь, что все компоненты, материалы и конструкция соответствуют указанным требованиям, изложенным в заказе или контракте.
Осмотр компонентов: Проверка на наличие видимых дефектов, таких как трещины, коррозия или неправильная сборка, которые могут повлиять на производительность или безопасность оборудования.
Маркировка и обозначения: Подтверждение наличия всех необходимых маркировок, обозначений и идентификационных тегов, включая номинальные напряжения, инструкции по эксплуатации и предупреждения о безопасности.
5. Механические испытания на работу
Механические испытания на работу проводятся, чтобы убедиться, что разъединители или заземляющие выключатели функционируют правильно в пределах указанных напряжений и давления питания их механизмов управления. Эти испытания проводятся без напряжения на основной цепи и без прохождения тока. Проверяются следующие аспекты:
Производительность механизма управления
Угол выходного вала механизма управления: Измеряется угол вращения выходного вала механизма управления, чтобы убедиться, что он соответствует проектным спецификациям. Это обеспечивает, что контакты перемещаются в правильные положения при открытии и закрытии.
Измерение момента на выходе механизма управления: Измеряется момент, необходимый для работы механизма, чтобы убедиться, что он находится в пределах указанных значений. Избыточный момент может указывать на механические проблемы, а недостаточный момент может привести к неполному выполнению операции.
Ток двигателя механизма управления: Записывается ток, потребляемый двигателем при работе, чтобы подтвердить, что он остается в допустимых пределах. Аномальные значения тока могут указывать на проблемы с двигателем или электропитанием.
Время работы: Измеряется время, затрачиваемое на полный цикл (закрытие-открытие) разъединителя или заземляющего выключателя. Это обеспечивает, что устройство работает в пределах требуемых временных ограничений, что критически важно для координации системы и защиты.
Циклы работы
Проводятся следующие циклы работы, чтобы проверить надежность и долговечность разъединителя или заземляющего выключателя:
10 циклов закрытие-открытие при минимальном напряжении питания (85%): Разъединитель или заземляющий выключатель выполняет 10 операций при 85% номинального напряжения питания, чтобы убедиться, что он работает правильно при низком напряжении.
10 циклов закрытие-открытие при максимальном напряжении питания (110%): Разъединитель или заземляющий выключатель выполняет 10 операций при 110% номинального напряжения питания, чтобы проверить его работу при высоком напряжении.
50 циклов закрытие-открытие при номинальном напряжении питания (100%): Разъединитель или заземляющий выключатель выполняет 50 операций при номинальном напряжении питания, чтобы проверить его долговечность и надежность при нормальных условиях эксплуатации.
Во время этих циклов работы записываются или оцениваются следующие характеристики:
Время работы: Измеряется время, затрачиваемое на каждый цикл закрытие-открытие, чтобы обеспечить консистентность.
Максимальное энергопотребление: Записывается энергия, потребляемая механизмом управления в каждом цикле, чтобы подтвердить, что она остается в пределах указанных значений.
Ручное управление (при применимости): Для разъединителей с ручным управлением записывается максимальная сила, необходимая для выполнения операции. Это обеспечивает, что ручное управление находится в безопасных и эргономичных пределах.
Вспомогательные контакты и устройства индикации положения
Проверяется удовлетворительная работа вспомогательных контактов и устройств индикации положения (если есть). Эти компоненты предоставляют важную обратную связь системам управления и должны работать надежно, чтобы обеспечить правильную работу системы.
После-тестовый осмотр
После завершения механических испытаний на работу ни одна часть разъединителя или заземляющего выключателя не должна быть повреждена. Устройство должно оставаться в рабочем состоянии, без признаков износа, деформации или неисправностей.
Измерение сопротивления основной цепи
Сопротивление основной цепи измеряется до и после механического испытания на долговечность. Сопротивление не должно изменяться более чем на 20% от значения, измеренного до испытания. Это обеспечивает, что контакты не износились или не сместились во время испытаний, что могло бы повлиять на электрическую производительность устройства.
Особые рассмотрения для высоковольтного оборудования
Для разъединителей и заземляющих выключателей с номинальным напряжением 52 кВ и выше, механические испытания на работу могут проводиться на подсборках. Это позволяет проводить более управляемые испытания, при этом обеспечивая, что общая производительность устройства соответствует необходимым стандартам.
Заключение
Проведение этих комплексных проектных и визуальных проверок, а также механических испытаний на работу, позволяет производителям и операторам убедиться, что высоковольтные разъединители и заземляющие выключатели надежны, безопасны и способны выполнять свои функции в различных условиях эксплуатации. Эти испытания помогают выявить потенциальные проблемы на ранних этапах, обеспечивая, что оборудование готово к установке и эксплуатации в высоковольтных системах электропередач.
