Метод за изпитване на контурното съпротивление на 110кВ и 220кВ SF6 прекъсвачи чрез използване на пръчки за изпитване на контурното съпротивление

Автоматичните предпазни устройства са сред най-важните електрически прибори в енергийната система. Те са електрически прибори, способни да прекъсват, затварят и пренасят нормалния ток на работеща линия, и могат да пренасят, затварят и прекъсват определени аномални токове (например късо свръзка) в рамките на определено време. Добра контактна връзка в проводната верига на автоматично предпазно устройство е жизнено важно условие за гарантиране на безопасната му работа. Ако контактът е лош, това може да доведе до разгоряване или дори изгаряне на ключа, което води до прекъсване на електроенергията в мрежата. Дали контактът в проводната верига на автоматично предпазно устройство е добър, може да бъде определено чрез тест на съпротивлението на веригата. Следователно, измерването на съпротивлението на веригата е необходимо при профилактични тестове. Тук, тестът на съпротивлението на веригата на 220кВ шестофлуоридна сулфурна (SF₆) автоматично предпазно устройство се взима като пример за представяне.

2. Анализ на текущата ситуация

В настоящата оперативна енергийна система, повечето 110кВ и 220кВ системи използват SF₆ автоматични предпазни устройства. Според изолационните проектни изисквания на самото автоматично предпазно устройство и проектните изисквания на енергийната система, височината на 110кВ автоматично предпазно устройство обикновено е 2.5 метра, а на 220кВ автоматично предпазно устройство - около 4 метра. Освен това, има рамкова височина от около 2 метра. Общата височина на автоматичното предпазно устройство е между 4 и 6 метра.

За провеждане на тест на съпротивлението на веригата на автоматично предпазно устройство, са необходими стълби и платформи за работа на височина. Освен това, за текущите инвертирани SF₆ автоматични предпазни устройства, не се допуска кацане на персонал. Следователно, ако тестът на съпротивлението на веригата се извърши с традиционния метод, единствено платформа за работа на височина може да бъде използвана.

3. Резюме на методите за тест
(1) Принцип на теста

За тест на съпротивлението на веригата на автоматично предпазно устройство, се използва методът на падащото напрежение. Принципът на метода на падащото напрежение е, че когато постоянен ток преминава през тестираната верига, ще се появи падащо напрежение върху контактното съпротивление на веригата. Чрез измерване на тока, преминаващ през веригата, и падащото напрежение върху тестираната верига, стойността на контактното постоянното съпротивление може да бъде изчислена според законът на Ом: R = U/I. Схематичната диаграма на теста на съпротивлението на веригата на автоматично предпазно устройство е следната (Фигура 1):

Напрежението е разликата между две точки на потенциала. Ако приемем, че земята е точка на нулев потенциал, то можем просто да разберем, че приложено напрежение е електромоторна сила. В този случай, само трябва да приложим електромоторна сила между двете тестови точки, използвайки тестовия прибор.

(2) Метод за тест

Физическата връзка на местоположението за тест на съпротивлението на веригата на шестофлуоридната сулфурна (SF₆) автоматично предпазно устройство е следната (Фигура 2):

Както е известно, при провеждане на високонапрегови тестове на автоматични предпазни устройства, двете страни на автоматичното предпазно устройство трябва да бъдат надеждно заземени. Това е техническа мярка за осигуряване на безопасността, ясно посочена в  Предписанията за безопасност. На основата на фундаменталната характеристика, че токът може да протече само по определен път, при теста на съпротивлението на веригата на автоматично предпазно устройство, ние умело използваме мерката за безопасност при работа - заземителната жица - като токов път. Заземителната жица има сечение 25 мм², което е достатъчно, за да понесе голям ток от 200А, удовлетворявайки изискванията на теста.

По време на теста, разединяваме заземителната точка на заземителната жица от едната страна на автоматичното предпазно устройство, докато поддържаме безопасното заземяване на работната точка от другата страна. Свързваме двата токови полюса на тестовия прибор към заземителните жици от двете страни на автоматичното предпазно устройство. По този начин, токът може да бъде приложен през заземителните жици от двете страни, формирайки токовия път за теста. Тъй като заземителната точка от едната страна на автоматичното предпазно устройство е разединена по време на теста, съпротивлението на заземителната мрежа е изключено от тестовия път, гарантирайки, че тестовият път включва само автоматичното предпазно устройство и осигурявайки точността на теста.

Следващото е решение за тестовия напрежителен път. Свързваме жиците на тестовия напрежителен път към металния връх на изолаторния прът (металният връх е специално обработен, за да има остър връх, за да се осигури добра контактна връзка с терминалната плочка на автоматичното предпазно устройство). Тъй като съпротивлението на веригата на самото автоматично предпазно устройство е много малко, дори малко преходно съпротивление може да причини значителни грешки. По време на теста, металният връх на изолаторния прът се натиска срещу терминалната плочка на автоматичното предпазно устройство (изискват се два изолаторни пръта, които се натискат срещу горната и долната терминални плочки на автоматичното предпазно устройство). Тъй като жиците на тестовия напрежителен път са тънки и леки, те почти не влияят на операцията на изследователите по вдигане на изолаторните пръти за тест.

Причината, поради която токовият път се формира, използвайки заземителните жици от двете страни на автоматичното предпазно устройство, е двусложна. Първо, токовите жици са дебели и тежки. Второ, поради големия тестов ток, трябва да се осигури добра контактна връзка; в противен случай, контактните точки ще бъдат ерозирани. Ако изолаторни пръти се използват за формиране на токовия път, увеличената тежест на изолаторните пръти ще направи трудно операцията за изследователите, и добра контактна връзка не може да бъде гарантирана.

Тестът се извършва по следния начин: Първо, закачаме клипсите на -I и +I жиците за заземителните жици от двете страни на автоматичното предпазно устройство. Това може да бъде завършено от персонала, стоящ на земята, така установявайки токовия път. След това, изследователите стоят на рамката или механизъма на автоматичното предпазно устройство и натискат металните върхове на изолаторните пръти, свързани с жиците на напрежителния път, срещу горната и долната терминални плочки на автоматичното предпазно устройство. Е важно да се осигури, че -U съответства на -I и +U съответства на +I. По този начин, тестовият път е завършен.

4 Анализ на резултатите от теста

За изследователите, всичко трябва да бъде доказано с данни. Използвайки специално подготвени изолаторни пръти за тест на съпротивлението на веригата на автоматични предпазни устройства, проведохме тестове на съпротивлението на веригата на 220кВ и 110кВ автоматични предпазни устройства в 220кВ Подстанция Хаигенг и 220кВ Подстанция Сонминг, които са в наша компетенция. 

220кВ Подстанция Хаигенг 110кВ автоматично предпазно устройство

220кВ Подстанция Сонминг 220кВ автоматично предпазно устройство

220кВ Подстанция Сонминг 220кВ автоматично предпазно устройство

Резултатите, получени с традиционния метод и със съпротивленият тестов прът, са почти еднакви, с грешка в интервала от 1 до 2 μΩ. Тази грешка е приемлива, което показва, че този метод е изпълним и точен.

Сравнение между теста на съпротивлението на веригата на автоматични предпазни устройства, използвайки съпротивления тестов прът, и традиционния метод
(1) Традиционен метод

• Традиционният метод изисква работниците да се качват на автоматичното предпазно устройство или да използват платформа за работа на височина. Без да се качват или използват платформа за работа на височина, тестовите жици не могат да бъдат свързани с горните и долните терминални плочки на автоматичното предпазно устройство.

• Работата на височина представлява определени рискове. Първо, автоматичното предпазно устройство може да се счупи (такива инциденти са се случвали в Китай). Второ, има риск от падане на персонала. В момента, качването на автоматични предпазни устройства е строго забранено, което може да попречи на извършването на теста на автоматичното предпазно устройство.

• Когато се използва платформа за работа на височина, тя е ограничена от местоположението. В някои подстанции, пространството е много компактно, и в някои електрически секции няма достатъчно място за влизане на платформата за работа на височина, което попречава на извършването на теста и заплашва безопасната работа на автоматичното предпазно устройство. Освен това, при управлението на платформата за работа на височина, е необходима специална внимателност, тъй като обикновено оборудването наоколо е под напрежение. Винаги трябва да се поддържа достатъчно безопасно разстояние. Освен това, трябва да се поддържа достатъчно разстояние и от оборудването, което е изключено, за да се предотврати повреда. Управлението на платформата за работа на височина изисква специализиран надзор, което увеличава броя на необходимите лица.

(2) Тест, използващ съпротивления тестов прът

• Работниците само трябва да стоят на рамката или механизъма на автоматичното предпазно устройство и да използват изолаторния прът с тестови жици, за да завършат теста. Няма нужда от качване на автоматичното предпазно устройство, което значително намалява оперативните рискове и подобрява безопасността.

• Няма нужда от използване на платформа за работа на височина, което също намалява рисковете, свързани с работа на височина, като риска от удар с електричество и риска от случайно докосване на оборудването. Едновременно, това спестява човешки и материали ресурси.

• Ако се използва платформа за работа на височина, са необходими професионални лица за управление и установяване на платформата на работното място. След установяване и управление, това определено отнема повече време, отколкото използването на съпротивления тестов прът за тест. Използването на съпротивления тестов прът съкращава работното време, подобрява ефективността на работата и спестява човешки ресурси.

5 Заключение

Чрез сравнението между традиционния метод и метода, използващ съпротивления тестов прът за тест на съпротивлението на веригата на автоматични предпазни устройства, се демонстрира напълно превъзходството на използването на съпротивления тестов прът. Първо, оперативните рискове по време на работа се намаляват, и безопасността се подобрява. Второ, ефективността на работата се подобрява, и човешките и материали ресурси се спестяват, което намалява разходите за безопасната работа на енергийната мрежа.