부하 스위치를 위한 어떤 테스트가 수행되어야 하나

수년간 현장에서 전력 테스트를 수행한 기술자로서 부하 스위치 테스트의 중요성과 복잡성을 이해하고 있습니다. 아래에서는 실제 작업 경험을 바탕으로 부하 스위치 테스트의 전체 과정을 설명합니다. 테스트 항목 및 방법부터 장비와 절차 사양까지 포함됩니다.

I. 일상적인 전기 성능 테스트
(1) 회로 저항 테스트

회로 저항은 부하 스위치의 도전성을 평가하는 핵심 지표입니다. GB/T 3804 및 GB 1984 표준을 엄격히 준수하여 DC 전압 강하법을 사용하며, 테스트 전류는 100A 이상입니다. 10kV 부하 스위치의 경우, 정격 전류에 따라 표준 값이 달라집니다: 630A에서 ≤50μΩ이고 3150A에서 ≤20μΩ입니다.

 테스트 중에는 SW-100A 전용 회로 저항 테스터를 사용하고, 테스트 장치가 접점과 잘 접촉하는지 신중하게 확인합니다. 테스트 결과는 공장 값의 120%를 초과해서는 안 되며, 이를 초과할 경우 접촉 불량이나 기계적 손상이 있을 수 있습니다. 항상 온도가 안정적인 상태에서 테스트를 수행하여 갑작스러운 온도 변화로 인한 부정확성을 피합니다.

(2) 주파수 내압 테스트

이 테스트는 부하 스위치의 절연 강도를 검증합니다. 10kV 스위치의 경우, 위상 간 및 대지 사이에 42kV/1분, 브레이크 간 48kV/1분을 적용하며 누설 전류는 ≤0.5mA입니다.

고도 환경에서 사용되는 24kV 스위치의 경우, 고도에 따라 내압이 조정됩니다 (해발 1000m당 7% 증가). WGD-40kV 내압 테스터를 사용하여 테스트 전압 파형이 안정적인지 확인합니다. 절연 결함으로 인해 붕괴나 플래시오버가 발생하면 즉시 테스트를 중단하고 문제를 해결합니다.

(3) 유효 부하 전류 차단 테스트

이 테스트는 GB/T 3804에 따라 부하 스위치의 차단 능력을 평가합니다. 정격 유효 부하 조건 하에서 테스트를 수행하며, 일반적으로 정격 전류의 100% (예: 630A)에서 수행합니다.

테스트 중에는 일시적 회복 전압(TRV) 피크 및 시간 좌표를 모니터링하여 설계 요구사항을 충족하는지 확인합니다. E1 클래스 스위치(기계 수명 ≥100,000 회)의 경우 10회의 차단 테스트가 필요하며, E2(≥300,000 회) 및 E3(≥1,000,000 회)의 경우 20회의 테스트가 필요합니다. 이러한 결과는 장기 운영 성능을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다.

II. 기계 상태 테스트
(1) 기계 수명 테스트

기계 수명은 장기적인 신뢰성을 나타내는 주요 지표로, GB/T 3804에 따라 M1(≥100,000 회) 및 M2(≥300,000 회)로 분류됩니다.

무부하 개폐 동작을 수행하며, SWT11 기계 특성 테스터를 사용하여 동작 시간, 스트로크, 속도 등을 기록합니다. 잠금 또는 비정상적인 움직임이 발생할 때까지 계속 수행합니다. 자주 작동하는 스위치의 경우, 반년에 한 번씩 기계 수명 테스트를 추천하여 남은 수명을 평가합니다.

(2) 개폐 동시성 테스트

동시성은 3상 스위치의 신뢰성에 매우 중요합니다. GB 1984-2003에 따르면, 개방 동시성은 정격 주파수의 1/6 주기(≤3.3ms, 50Hz) 이하여야 하며, 폐쇄 동시성은 1/4 주기(≤5ms) 이하여야 합니다.

고정밀 기계 특성 테스터를 사용하여 3상 접점 동작의 시간 차이를 기록합니다. 아크 접점을 가진 스위치의 경우, 메인 접점과 아크 접점 신호를 구별하여 오 판단을 피합니다. 결과가 표준을 초과할 경우, 작동 기구의 구성 요소를 조정하거나 교체합니다.

(3) 접점 압력 및 마모 테스트

접점 압력 및 마모는 도전성에 직접 영향을 미칩니다. 일반적인 부하 스위치의 접점 압력은 보통 ~200N이며, 타입에 따라 다릅니다: 플러그 인 스위치(GW4, GW5 등)는 각 핀당 ≥130N, 클램프 스위치(GW6, GW16 등)는 ≥300N, 클래퍼 스위치(GN2 시리즈 등)는 ≥200N입니다.

ZSKC-9000 접점 압력 테스터를 사용하여 각 핀의 접점 압력을 시뮬레이션 접점 센서를 통해 측정합니다. 또한 마모를 점검합니다: 진공 스위치의 경우, 이동 접점의 마모 표시는 3mm를 초과해서는 안 되며, 그렇지 않으면 교체가 필요합니다. 테스트 결과를 공장 기록과 비교하여 압력이 20% 이상 감소하거나 마모가 제한을 초과할 경우 접점을 교체합니다.

III. 절연 성능 테스트
(1) 절연 저항 테스트

이 기본 테스트는 2500V 메가옴미터를 사용하여 위상 간 및 대지 절연 저항(≥1000MΩ) 및 보조 회로 저항(SF6 스위치의 경우 ≥1MΩ)을 측정합니다.테스트 중에는 스위치가 열려 있고 시스템과 격리되어 있는지 확인합니다. 절연 저항이 초기 값의 75% 미만으로 떨어질 경우, 습기나 노후화를 의심하고 추가 점검을 수행합니다. 내압 테스트 전후에 저항 테스트를 수행하고, 결과가 30% 이상 차이가 날 경우 절연 결함이 있음을 나타냅니다.

(2) SF6 가스 절연 테스트

SF6 스위치의 경우, GD-3000 탐지기 및 적외선 분광기를 사용하여 가스 습도(아크 챔버에서 ≤150μL/L, 그 외 부분에서 ≤300μL/L), 순도(≥97%), 밀봉성(24시간 동안 10% 이하의 압력 감소)을 테스트합니다.불합격 결과는 누출이나 오염을 나타내므로 즉시 조치가 필요합니다. 서비스 중인 SF6 스위치의 경우, 절연 안정성을 유지하기 위해 반년에 한 번씩 가스 테스트를 추천합니다.

(3) 고체 절연의 부분 방전(PD) 테스트

이 테스트는 GB/T 3906-2020에 따라 에폭시 및 기타 고체 절연재를 검사합니다: 고체 절연의 경우, 1.2배 정격 전압에서 PD는 ≤20pC, 공기 절연의 경우 ≤100pC여야 합니다.완전 차폐된 실험실에서 Haefely DDX-9101 PD 테스터와 PD 없는 변압기를 사용하여 수행합니다. 한계를 초과할 경우 절연재의 공극이나 결함을 나타냅니다. 새로운 고체 절연 스위치의 경우, 품질을 확보하기 위해 투입 전에 PD 테스트를 수행합니다.

IV. 특수 환경 적응성 테스트
(1) 고도 환경 테스트

GB/T 20626.1-2017에 따르면, 고도에 따른 절연 수준을 조정합니다: G2(1000-2000m), G2.5(2000-2500m), G3(2500-3000m), G4(3000-4000m), G5(4000-5000m).시뮬레이션 고도 환경(예: 2000m의 80kPa)에서 테스트를 수행하여 전기 간격(1000m 당 7% 증가) 및 크리핑 거리(오염 수준 3의 25% 증가)를 확인합니다. 시뮬레이션에서 PD 테스트는 10pC 이하여야 하며, 저압 상태에서 코로나 노후화를 방지합니다.

(2) 극한 추위 환경 테스트

추운 지역의 경우, 저온 절연 저항(-40°C: 주 회로 ≥0.4MΩ, 보조 회로 ≥1MΩ) 및 작동 성능을 테스트합니다.-40°C에서 개폐 전압 및 동시성을 확인하고, 기계적 잠금을 점검합니다. 장기간 추운 환경에서 작동하는 스위치의 경우, 분기마다 한 번씩 추위 테스트를 추천합니다.

(3) 고먼지 환경 테스트

GB/T 4208에 따라 IP54+ 보호를 테스트합니다. GD-1000 모래 먼지 실(8시간 테스트)을 사용하여 열 방산을 적외선 열 이미저(풀 부하 상태에서 온도 상승 ≤50K)로 모니터링합니다.분기마다 한 번씩 테스트를 수행하여 먼지를 청소하고 노후된 밀봉재를 교체합니다.

(4) 해안 소금물 스프레이 환경 테스트

ISO 9227에 따라 CASS(48시간, 50°C, pH 3.1-3.3) 또는 중성 소금 스프레이(480시간) 테스트를 수행한 후 부식을 점검합니다. 밀봉성은 압력 감소(24시간 동안 10% 이하) 또는 헬륨 질량 분석법을 통해 확인합니다.해안 스위치의 경우, 연간 테스트를 추천합니다.

(5) 산업 전자 자기 간섭(EMI) 환경 테스트

GB/T 17626.2(ESD ±8kV), GB/T 17626.3(방사 저항 10V/m), GB/T 17626.12(감쇠 진동 자기장 200A/m)에 따른 EMC 호환성 테스트를 수행합니다.

고주파 EMI의 경우, IEC 61000-4-18에 따라 3MHz, 10MHz, 30MHz 대역을 테스트하여 비트 오류율(≤10⁻⁶) 및 차폐 케이블 접지 저항(≤0.5Ω)을 확인합니다. EMI가 많은 환경에서는 반년에 한 번씩 EMC 테스트를 추천합니다.

(6) 광전지-저장-충전 통합 시나리오 테스트

프로토콜 분석기(예: Wireshark)를 사용하여 에너지 저장 PCS와 충전기(예: Modbus RTU) 간의 호환성을 확인합니다. 동적 부하 응답 테스트는 PV, 저장, 충전의 풀 부하 작동을 시뮬레이션하여 과부하 능력(정격 전류의 120%) 및 보호 타이밍(PV 인버터와 PCS의 트립 시간 차이 ≤5ms)을 평가합니다.

V. 테스트 도구 및 장비
(1) 회로 저항 테스터

공통 접속점에서 조화 왜곡(THD ≤5%) 및 전압 변동(≤2%)을 APView400을 사용하여 측정합니다. 통합 시나리오의 경우 분기마다 한 번씩 테스트를 추천합니다.

SW-100A 및 SW-2000과 같은 모델은 100A 이상의 전류를 사용하여 DC 전압 강하법을 사용하며, ≤0.1%의 오차로 정확한 측정이 가능합니다. 접촉이 단단하도록 장치를 확인하고, 다양한 정격 전류에 맞게 적절한 범위를 선택합니다.

(2) 기계 특성 테스터

SWT11 및 MOEORW-5180과 같은 장치는 개폐 속도, 동시성, 접점 압력을 ≤1%의 오차로 측정합니다. 아크 접점을 가진 스위치의 경우, 신호 포인트를 구별하여 오 판단을 피하며, 센서가 스위치 본체에 수직이도록 합니다.

(3) SF6 가스 탐지기

GD-3000 및 SF6 순도 테스터와 같은 모델은 습도(±5% 정확도), 순도(±0.5%), 압력(±0.1%)을 측정합니다. 반년에 한 번씩 테스트를 수행하기 위해 전용 샘플링 튜브를 사용하여 대표적인 가스 샘플을 확보합니다.

(4) 부분 방전 탐지기

Haefely DDX-9101 및 Siemens PD160과 같은 고감도(1pC) 탐지기는 PD 없는 변압기를 사용하여 차폐된 실험실에서 새 고체 절연 스위치의 투입 전 테스트를 수행합니다.