AC högspänningsluftavbrytare Routineprov enligt IEC 62271-102 standard
Högspegeliga luftavbrytare och jordningskontakter: Funktion, typer och rutintester
Funktion hos högspegeliga luftavbrytare
Högspegeliga luftavbrytare spelar en viktig roll i högspänningssystem genom att tillhandahålla elektrisk och synlig isolering mellan olika delar av systemet. Denna isolering är nödvändig både för normala dagliga driftsoperationer och underhålls- eller reparationer. De två huvudsakliga formerna av isolering är:
Isolering vid normal drift:Under normal drift kan vissa komponenter i strömsystemet, som sidankopplade reaktorer, endast krävas under perioder med lätt belastning. Dessa komponenter kan stängas av med brytare och sedan isoleras med avbrytare när de inte behövs (t.ex. under toppbelastningsperioder). Detta möjliggör effektiv hantering av resurserna i strömsystemet.
Isolering vid underhåll och reparation:När överföringsledningar, transformatorer, brytare eller annat stationsutrustning behöver underhåll eller reparation är det viktigt att isolera dessa komponenter från resten av systemet för att säkerställa säkerheten. Luftavbrytare ger en synlig brytning i kretsen, vilket gör att arbetare kan bekräfta att den del av systemet de arbetar på är avslagen och säker att komma åt.
Typer av högspegeliga luftavbrytare och jordningskontakter
Högspegeliga luftavbrytare och jordningskontakter finns i olika typer och monteringsarrangemang. De fyra mest använda typerna är:
Vertikalbrytnings typ:I denna typ rör sig den rörliga kontakten vertikalt för att öppna eller stänga avbrytaren. Detta design är lämpligt för tillämpningar där utrymmet är begränsat, eftersom det kräver mindre horisontellt avstånd.
Centralsidobrytnings typ:Den rörliga kontakten i denna typ bryts i mitten av avbrytaren, med kontaktarna på båda sidor stillastående. Denna design ger en tydlig visuell indikation av den öppna positionen och används ofta i brytarapplikationer.
Dubbel-sidobrytnings typ:Denna typ har rörliga kontakter som bryts på båda sidor av avbrytaren. Den ger en mer robust isolering och används vanligtvis i högspänningsunderstationer där tillförlitlig isolering är avgörande.
Pantograf typ:Pantograf-typen använder en skära-mekanism för att flytta kontakterna isär. Denna design är särskilt användbar för högspänningsapplikationer där stora avstånd mellan kontakter krävs för att säkerställa korrekt isolering.
Rutintester av högspegeliga avbrytare och jordningskontakter
Rutintester utförs för att säkerställa att högspegeliga avbrytare och jordningskontakter uppfyller de krävda standarderna och specifikationerna. Dessa tester är utformade för att avslöja eventuella fel i material eller konstruktion utan att påverka egenskaperna eller tillförlitligheten hos utrustningen. Enligt IEC 62271-1 och IEC 62271-102-standarder genomförs följande rutinprov:
Dielektrisk provning av huvudkretsen:Ett torrt, kortvarigt prov med nätfrekvens på 50 eller 60 Hz appliceras på huvudkretsen. Provspänningen anges i relevanta IEC-standarder och bör justeras baserat på höjdjusteringsfaktorn.
Syftet med detta test är att verifiera isoleringsstyrkan hos avbrytaren och säkerställa att den kan motstå den angivna spänningen utan brytning. Provspänningsvärden ges i standards-tabeller, och höjdjusteringsfaktorn måste tas i beaktning för att beräkna den minskade dielektriska styrkan i luften vid högre höjder.
Mekanisk drifttest:Detta test säkerställer att avbrytaren kan fungera korrekt under normala drifts förhållanden. Det kontrollerar smidigheten i öppnings- och stängningsmekanismerna, samt kontakternas justering. Testet verifierar också att avbrytaren kan hantera det angivna antalet operationer utan misslyckande.
Temperaturhöjningstest:Detta test mäter temperaturhöjningen av avbrytaren under nominell ström. Målet är att säkerställa att temperaturhöjningen inte överstiger tillåtna gränser, vilket skulle kunna leda till överhettning och potentiell skada på utrustningen.
Kortslutningsmotståndstest:Detta test utvärderar avbrytarens förmåga att motstå de termiska och elektrodynamiska effekterna av ett kortslutsfel. Även om avbrytare inte är utformade för att avbryta kortslut, måste de kunna förbli intakta och säkert isolera den defekta delen av systemet.
Jordningskontakt drifttest:För jordningskontakter genomförs ett separat test för att säkerställa att kontakten kan korrekt koppla systemet till mark. Detta test kontrollerar tillförlitligheten i jordningsfunktionen, vilket är kritiskt för säkerhet under underhåll och reparation.
Isoleringsresistansprov:Detta test mäter isoleringsresistansen mellan livdelar och mark för att säkerställa att det inte finns någon läckström. En hög isoleringsresistans indikerar att avbrytarens isolering är i bra skick.
Visuell inspektion:En grundlig visuell inspektion utförs för att kontrollera eventuella fysiska skador, rost eller slitage på avbrytaren och dess komponenter. Denna inspektion hjälper till att identifiera eventuella problem som kan påverka prestanda eller säkerheten hos utrustningen.
Betydelsen av rutintester
Rutintester är nödvändiga för att säkerställa att högspegeliga avbrytare och jordningskontakter fungerar korrekt och kan säkert utföra sina isoleringsuppgifter. Dessa tester utförs vanligtvis på tillverkarens anläggning, men enligt överenskommelse kan de också utföras på plats. Testerna hjälper till att identifiera eventuella defekter eller svagheter i utrustningen innan den installeras eller sätts i drift, vilket säkerställer att strömsystemet fungerar på ett tillförlitligt och säkert sätt.
Genom att följa IEC 62271-1 och IEC 62271-102-standarder kan tillverkare och operatörer upprätthålla integriteten och prestandan hos högspegeliga avbrytare och jordningskontakter, vilket bidrar till att förbättra det totala skyddet och effektiviteten i strömsystemet.
När isoleringen av avbrytare och jordningskontakter endast ges av massiva isolatorer och luft vid omgivningstryck kan provningen med nätspänning undantas om dimensionerna mellan ledande delar – mellan faserna, över öppna brytare och mellan ledande delar och ram – kontrolleras genom dimensionsmätningar.
Dielektriska tester av jordningskontakter och auxiliarie/kontrollkretsar i högspegeliga avbrytare
Dielektrisk provning av jordningskontakter
När man genomför en dielektrisk provning av jordningskontakter appliceras provspänningen med jordningskontakten i öppen position. Provet genomförs under två specifika förhållanden för att säkerställa korrekt isolering mellan olika delar av kontakten:
Mellan närliggande isolerade terminaler (med baser jordade):Provspänningen appliceras mellan närliggande isolerade terminaler medan baserna av kontakten är jordade. Detta säkerställer att det finns tillräcklig isolering mellan terminalerna för att förhindra oavsiktliga kortslut eller elektrisk brytning.
Mellan alla isolerade terminaler sammanfogade (med baser jordade):I detta fall sammanfogas alla isolerade terminaler, och provspänningen appliceras mellan denna grupp terminaler och de jordade baserna. Detta test kontrollerar den totala isoleringens integritet, vilket säkerställer att det inte finns någon läckström mellan terminalerna och marken.
2. Dielektrisk provning av auxiliarie- och kontrollkretsar i driftmekanismen
Inspektion och verifiering av överensstämmelse
Material- och monteringskvalitet:Naturen av materialen som används i auxiliarie- och kontrollkretsarna, kvaliteten på montering, finishen och eventuella skyddsbeläggningar mot korrosion kontrolleras. Detta säkerställer att komponenterna är lämpliga för sin avsedda användning och inte kommer att försämras över tid.
Termisk isolering:En visuell inspektion utförs för att verifiera den tillfredsställande installationen av termisk isolering. Korrekt termisk isolering är viktig för att förhindra överhettning och säkerställa utrustningens livslängd.
Ledare och kabelföring:Föringen av ledare, kablar och värmare kontrolleras för att säkerställa att de är korrekt installerade och inte utgör något risk för skada eller interferens. Motståndsprov utförs också på värmare för att säkerställa att de fungerar korrekt.
Funktionsprov
Funktionalitet av lågspänningskretsar:En funktionsprovning av alla lågspänningskretsar, inklusive reläer, kontaktorer och låsningsegnet, genomförs för att verifiera att auxiliarie- och kontrollkretsarna fungerar korrekt tillsammans med andra delar av avbrytarkontakten. Låsningsmekanismen måste också kontrolleras för att säkerställa att den fungerar som avsett.
Skydd mot elektriskt slag:Visuella inspektioner utförs för att verifiera att det finns tillräckligt skydd mot direkt kontakt med huvudkretsen och att auxiliarie- och kontrollutrustningsdelar, som kan beröras under normal drift, är säkert tillgängliga. Detta säkerställer att operatörer skyddas från elektriskt slag.
Dielektriska tester av auxiliarie- och kontrollkretsar
Provningsprov med nätspänning:Endast prov med nätspänning utförs på auxiliarie- och kontrollkretsarna. Provspänningen är antingen 1 kV eller 2 kV med en varaktighet av 1 sekund vid en frekvens på 50 eller 60 Hz. Detta test säkerställer att isoleringen av lågspänningskretsarna kan motstå den angivna spänningen utan brytning.
3. Mätning av resistansen i huvudkretsen
För rutinprovet mäts DC-spänningsfall eller resistansen för varje pol i huvudkretsen under förhållanden så likartade som möjligt som under typprovningen. Specifikt:Ambientlufttemperatur och mätpunkter bör vara så nära som möjligt som under typprovningen.
Den mätta resistansen ska inte överstiga 1,2 × Ru, där Ru är resistansen mätt innan temperaturhöjningstestet. Detta säkerställer att resistansen i huvudkretsen ligger inom godtagbara gränser, vilket indikerar att kontakterna är i gott skick och att kretsen kan bära den nominella strömmen utan alltför stor uppvärmning.
4. Design- och visuella kontroller
Avbrytare och jordningskontakter måste genomgå grundliga design- och visuella inspektioner för att säkerställa att de uppfyller inköpspecifikationen. Detta inkluderar:
Verifiering av överensstämmelse:Säkerställa att alla komponenter, material och konstruktion uppfyller de angivna kraven enligt beställningsorder eller kontrakt.
Inspektion av komponenter:Kontrollera eventuella synliga defekter, såsom sprickor, korrosion eller felaktig montering, som kan påverka prestanda eller säkerheten hos utrustningen.
Etikettering och märkning:Verifiera att alla nödvändiga etiketter, märkningar och identifieringsmärken finns och är läsliga, inklusive spänningsklassificering, driftsinstruktioner och säkerhetsvarningar.
5. Mekaniska driftstester
Mekaniska driftstester genomförs för att säkerställa att avbrytare eller jordningskontakter fungerar korrekt inom de angivna spännings- och försörjningsgränserna för deras driftmekanismer. Dessa tester utförs utan spänning eller ström genom huvudkretsen. Följande aspekter verifieras:
Driftmekanismens prestanda
Vinkel av driftmekanismens utgångsspets:Rotationsvinkeln av driftmekanismens utgångsspets mäts för att säkerställa att den stämmer överens med de utformade specifikationerna. Detta säkerställer att kontakterna rör sig till rätt positioner under öppnings- och stängningsoperationer.
Mätning av driftmekanismens utgångsmoment:Momentet som krävs för att driva mekanismen mäts för att säkerställa att det ligger inom de angivna gränserna. För stort moment kan indikera mekaniska problem, medan för litet moment kan leda till ofullständig drift.
Ström i driftmekanismens motor:Strömmen som dras av motorn under drift registreras för att verifiera att den ligger inom den acceptabla intervallet. Ovanliga strömnivåer kan indikera problem med motorn eller den elektriska försörjningen.
Drifttid:Tiden det tar för avbrytaren eller jordningskontakten att slutföra en full cykel (stäng-öppna) mäts. Detta säkerställer att enheten fungerar inom de krävda tidsgränserna, vilket är kritiskt för systemkoordinering och skydd.
Driftcykler
Följande driftcykler genomförs för att testa tillförlitligheten och uthålligheten hos avbrytaren eller jordningskontakten:
10 stäng-öppna cykler vid minimal försörjningsspanning (85%):Avbrytaren eller jordningskontakten drivs 10 gånger vid 85% av den nominella försörjningsspanningen för att säkerställa att den fungerar korrekt under lågspänningsförhållanden.
10 stäng-öppna cykler vid maximal försörjningsspanning (110%):Avbrytaren eller jordningskontakten drivs 10 gånger vid 110% av den nominella försörjningsspanningen för att verifiera dess prestanda under högspänningsförhållanden.
50 stäng-öppna cykler vid nominell försörjningsspanning (100%):Avbrytaren eller jordningskontakten drivs 50 gånger vid den nominella försörjningsspanningen för att testa dess långsiktiga tillförlitlighet och uthållighet under normala driftsförhållanden.
Under dessa driftcykler registreras eller utvärderas följande egenskaper:
Drifttid:Tiden det tar för varje stäng-öppna cykel mäts för att säkerställa konsekvens.
Maximal energiförbrukning:Energin som förbrukas av driftmekanismen under varje cykel registreras för att verifiera att den ligger inom de angivna gränserna.
Manuell drift (om tillämpligt):För avbrytare med manuella mekanismer registreras den maximala kraft som krävs för att driva enheten. Detta säkerställer att manuell drift ligger inom säkra och ergonomiska gränser.
Auxiliariekontakter och positionsindikatorer
Den tillfredsställande drift av auxiliariekontakter och positionsindikatorer (om några) verifieras. Dessa komponenter ger viktig feedback till styrsystemen och måste fungera pålitligt för att säkerställa korrekt systemdrift.
Efterprovinspektion
Efter avslutade mekaniska driftstester ska inga delar av avbrytaren eller jordningskontakten vara skadade. Enheten ska fortfarande vara i bra skick, utan tecken på slitage, deformation eller funktionsfel.
Mätning av resistansen i huvudkretsen
Resistansen i huvudkretsen mäts både innan och efter mekaniska uthållighetstester. Resistansen får inte variera mer än 20% från det värde som mättes innan testet. Detta säkerställer att kontakterna inte har försämrats eller blivit missplacerade under testprocessen, vilket skulle kunna påverka den elektriska prestandan hos enheten.
Särskilda överväganden för högspänningsutrustning
För avbrytare och jordningskontakter med en nominell spänning på 52 kV och över kan mekaniska rutinprov utföras på underenheter. Detta möjliggör mer hanterbara testförfaranden samtidigt som den totala prestandan av enheten uppfyller de krävda standarderna.
Slutsats
Genom att genomföra dessa omfattande design- och visuella kontroller, liksom mekaniska driftstester, kan tillverkare och operatörer säkerställa att högspegeliga avbrytare och jordningskontakter är pålitliga, säkra och kapabla att utföra sina avsedda funktioner under olika driftsförhållanden. Dessa tester hjälper till att identifiera eventuella potentiella problem tidigt i processen, vilket säkerställer att utrustningen är redo för installation och drift i högspänningsströmsystem.
