Metoden til test af sløjferesistancen for 110kV og 220kV SF6 brydere ved hjælp af sløjferesistanceteststaver

Kredsløbsbrydere er blandt de mest væsentlige elektriske enheder i strømsystemet. De er elektriske enheder, der kan afbryde lukke og føre den normale strøm i en driftende linje, og kan føre lukke og afbryde specificerede ualmindelige strømme (såsom kortslutningsstrømme) inden for en specificeret tid. God kontakt i kredsløbsbryderens ledningskreds er en vital betingelse for at sikre dens sikker drift. Hvis kontakten er dårlig, kan det forårsage, at bryderen overopheder eller endda brænder ud, hvilket fører til strømafbrydelse i strømnettet. Hvorvidt kontakten i kredsløbsbryderens ledningskreds er god, kan fastslås gennem en kredsløbsmodstandstest. Derfor er det nødvendigt at måle kredsløbsmodstanden i forebyggende tests. Her tages en kredsløbsmodstandstest af en 220kV svovlhexafluorid (SF₆) kredsløbsbryder som eksempel på introduktion.

2. Analyse af aktuel situation

I det nuværende driftende strømsystem anvender de fleste 110kV og 220kV systemer SF₆ kredsløbsbrydere. I henhold til selvbelægningsdesignkravene for kredsløbsbryderen og designkravene for strømsystemet, er højden for en 110kV kredsløbsbryder generelt 2,5 meter, og for en 220kV kredsløbsbryder typisk 4 meter. Yderligere findes der et rammerhøjde på cirka 2 meter. Den samlede højde af kredsløbsbryderen ligger mellem 4 og 6 meter.

For at udføre en kredsløbsmodstandstest på en kredsløbsbryder, er trapper og luftarbejdsplatforme nødvendige. Desuden er klatring af personale ikke tilladt for de nuværende invers-type SF₆ kredsløbsbrydere. Derfor, hvis kredsløbsmodstandstesten udføres ved hjælp af den konventionelle testmetode, kan kun en luftarbejdsplatform anvendes.

3. Oversigt over testmetoder
(1) Testprincip

For kredsløbsmodstandstesten af en kredsløbsbryder, anvendes spændingsfaldsmetoden. Princippet bag spændingsfaldsmetoden er, at når en direkte strøm sendes gennem den testede kreds, vil der opstå et spændingsfald på kontaktmodstanden i kredsen. Ved at måle strømmen, der passerer gennem kredsen, og spændingsfaldet på den testede kreds, kan kontaktens direkte strømmodstands-værdi beregnes ifølge Ohms lov: R = U/I. Skematikken for kredsløbsmodstandstesten for en kredsløbsbryder vises nedenfor (Figur 1):

Spænding er forskellen mellem to potentielle punkter. Hvis vi antager, at jorden er nulpotentielt punkt, så kan vi simpelthen forstå, at den anvendte spænding er en elektromotorisk kraft. I dette tilfælde har vi kun brug for at anvende en elektromotorisk kraft mellem de to testpunkter ved hjælp af testinstrumentet.

(2) Testmetode

Den faktiske forbindelsesdiagram for kredsløbsmodstandstesten af svovlhexafluorid (SF₆) kredsløbsbryderen vises nedenfor (Figur 2):

Som bekendt, når højspændingstests udføres på kredsløbsbrydere, skal begge sider af kredsløbsbryderen være pålideligt jordet. Dette er en teknisk sikkerhedsforanstaltning, der er klart angivet i Sikkerhedsreglerne. Baseret på den grundlæggende karakteristika, at strøm kun kan passere gennem en specifik vej, anvender vi under kredsløbsmodstandstesten af en kredsløbsbryder klokt den sikkerhedsforanstaltning under drift - jordledningen - som strømkredsen. Jordledningen har en tværsnitsareal på 25mm², hvilket er tilstrækkeligt til at modstå en stor strøm på 200A, og opfylder testkravene.

Under testen frakobler vi jordpunktet for jordledningen på den ene side af kredsløbsbryderen, mens vi bibeholder sikker jordning af arbejdspunktet på den anden side. Vi forbinder de to strøm-poler for testinstrumentet til jordledningerne på begge sider af kredsløbsbryderen. På denne måde kan strøm anvendes gennem jordledningerne på begge sider, danner strømkredsen for testen. Efter at jordpunktet på den ene side af kredsløbsbryderen er blevet frakoblet under testen, udelukkes jordnettet modstand fra testkredsen, hvilket sikrer, at testkredsen kun inkluderer kredsløbsbryderen og garanterer præcisionen af testen.

Næste er løsningen for testspændingskredsen. Vi forbinder ledninger for testspændingskredsen til den metaliske topstang på isolationsstangen (den metaliske topstang er specialbehandlet for at have en spids ende for at sikre god kontakt med terminalblokken for kredsløbsbryderen). Da kredsløbsmodstands-værdien for kredsløbsbryderen selv er yderst lille, kan selv en lille overgangsmodstand forårsage betydelige fejl. Under testen trykker vi den metaliske topstang af isolationsstangen mod terminalblokken for kredsløbsbryderen (to isolationsstanger er nødvendige, som respektive trykker mod øverste og nedre terminalblokke for kredsløbsbryderen). Da ledninger for testspændingskredsen er tynde og lette, påvirker de knap nok testernes operation med at løfte isolationsstangerne for testen.

Årsagen til, at strømkredsen dannes ved hjælp af jordledningerne på begge sider af kredsløbsbryderen, er tofold. For det første er strømledningerne tykke og tunge. For det andet, pga. den store teststrøm, skal god kontakt være sikret; ellers vil kontaktsteder blive erosioneret. Hvis isolationsstanger blev anvendt til at danne strømkredsen, ville den øgede vægt af isolationsstangerne gøre dem vanskelige for testere at operere, og god kontakt kunne ikke garanteres.

Testen udføres som følger: Først klamper vi klipperne for -I og +I ledninger til jordledningerne på begge sider af kredsløbsbryderen. Dette kan udføres af personale, der står på jorden, og dermed opbygger strømkredsen. Herefter står testerne på rammen eller mekanismeramen for kredsløbsbryderen og trykker den metaliske topstang af isolationsstangerne, der er forbundet til spændingskredsledningerne, respektive mod øverste og nedre terminalblokke for kredsløbsbryderen. Det er vigtigt at sikre, at -U svarer til -I og +U svarer til +I. På denne måde er testkredsen fuldført.

4 Analyse af testresultater

For testere skal alt bevises gennem data. Ved hjælp af specielt forberedte isolationsstanger til test af kredsløbsmodstand for kredsløbsbrydere, udførte vi kredsløbsmodstandstester på 220kV og 110kV kredsløbsbrydere i 220kV Haigeng-understation og 220kV Songming-understation under vores jurisdiktion.

220kV Haigeng-understation 110kV kredsløbsbryder

220kV Songming-understation 220kV kredsløbsbryder

220kV Songming-understation 220kV kredsløbsbryder

Testresultaterne opnået ved hjælp af den traditionelle metode og kredsløbsmodstandsteststangen er næsten ens, med en fejl, der varierer fra 1 til 2 μΩ. Denne fejl er acceptabel, hvilket indikerer, at denne metode er gennemførlig og præcis.

Sammenligning mellem kredsløbsmodstandstest af kredsløbsbrydere ved hjælp af kredsløbsmodstandsteststangen og den traditionelle metode
(1) Traditionel testmetode

• Den traditionelle metode kræver, at arbejdere klatrer kredsløbsbryderen eller anvender en luftarbejdsplatform. Uden at klatre eller anvende en luftarbejdsplatform, kan testledninger ikke forbindes til øverste og nedre terminalblokke for kredsløbsbryderen.

• Arbejde på højde indebærer bestemte risici. For det første kan kredsløbsbryderen bryde (sådanne hændelser har fundet sted i Kina). For det andet er der risiko for, at personale falder. I øjeblikket er klatring af kredsløbsbrydere strengt forbudt, hvilket muligvis forhindrer, at kredsløbsbryder-testen kan udføres.

• Når en luftarbejdsplatform anvendes, er den begrænset af stedet. I nogle understationer er pladsen meget kompakt, og i nogle elektriske rum er der ikke nok plads for, at luftarbejdsplatformen kan indgå, hvilket forhindrer, at testen kan udføres, og truer den sikre drift af kredsløbsbryderen. Desuden, når luftarbejdsplatformen opereres, skal der være særlig forsigtighed, da omgivende udstyr normalt er live. Der skal altid opretholdes tilstrækkelige sikkerhedafstande. Desuden skal der også opretholdes tilstrækkelige afstande fra udstyr, der er uden strøm, for at undgå skade. Driften af luftarbejdsplatformen kræver dedikeret overvågning, hvilket øger antallet af påkrævede personale.

(2) Test ved hjælp af kredsløbsmodstandsteststangen

• Arbejdere behøver kun at stå på rammen eller mekanismeramen for kredsløbsbryderen og bruge isolationsstangen med testledninger for at udføre testen. Der er ingen behov for, at personale klatrer kredsløbsbryderen, hvilket betydeligt reducerer driftsrisker og forbedrer sikkerhed.

• Der er ingen behov for at anvende en luftarbejdsplatform, hvilket også reducerer risici forbundet med arbejde på højde, såsom risiko for elektrisk stød og risiko for at tilfældigt berøre udstyr. Samtidig spares der arbejdskraft og materialer.

• Hvis en luftarbejdsplatform anvendes, er professionelle personale nødvendige for at køre og opsætte den på arbejdsstedet. Efter opsætning og drift tager det definitivt længere tid end at bruge kredsløbsmodstandsteststangen til testen. Ved at bruge kredsløbsmodstandsteststangen forkortes arbejdstiden, forbedres arbejdseffektiviteten, og arbejdskraft spares.

5 Konklusion

Gennem sammenligningen mellem den konventionelle metode og metoden, der anvender kredsløbsmodstandsteststangen, for kredsløbsmodstandstest af kredsløbsbrydere, demonstreres fordelene ved at anvende kredsløbsmodstandsteststangen fuldt ud. For det første reduceres driftsrisker under arbejdet, og sikkerheden forbedres. For det andet forbedres arbejdseffektiviteten, og arbejdskraft og materialer spares, hvilket reducerer omkostninger for den sikre drift af strømnettet.