Die Methode zur Prüfung des Schleifwiderstands von 110kV und 220kV SF6-Schaltgeräten mit Hilfe von Schleifwiderstandsprüfstäben

Schaltgeräte sind eines der wichtigsten elektrischen Geräte im Stromnetz. Sie sind elektrische Geräte, die in der Lage sind, den normalen Strom einer Betriebsleitung zu unterbrechen, zu schließen und zu leiten, und können innerhalb einer vorgegebenen Zeit bestimmte ungewöhnliche Ströme (wie Kurzschlussströme) leiten, schließen und unterbrechen. Ein guter Kontakt in der leitenden Schaltung eines Schaltgeräts ist eine wesentliche Voraussetzung für dessen sichere Funktion. Wenn der Kontakt schlecht ist, kann dies dazu führen, dass das Schaltgerät überhitzt oder sogar ausbrennt, was zu einem Stromausfall im Stromnetz führt. Ob der Kontakt in der leitenden Schaltung eines Schaltgeräts gut ist, kann durch einen Widerstandstest bestimmt werden. Daher ist die Messung des Widerstands notwendig bei präventiven Tests. Hier wird als Beispiel der Widerstandstest eines 220kV Schwefelhexafluorid (SF₆) Schaltgeräts vorgestellt.

2. Analyse der aktuellen Situation

In den aktuell betriebenen Stromsystemen werden in den meisten 110kV- und 220kV-Systemen SF₆-Schaltgeräte eingesetzt. Gemäß den Isolierungsanforderungen des Schaltgeräts selbst und den Anforderungen des Stromsystems beträgt die Höhe eines 110kV-Schaltgeräts in der Regel 2,5 Meter, und die eines 220kV-Schaltgeräts beträgt in der Regel 4 Meter. Darüber hinaus gibt es eine Rahmenhöhe von etwa 2 Metern. Die Gesamthöhe des Schaltgeräts liegt zwischen 4 und 6 Metern.

Um einen Widerstandstest an einem Schaltgerät durchzuführen, sind Leitern und Hebeplattformen notwendig. Zudem ist beim aktuellen umgekehrten Typ von SF₆-Schaltgeräten das Klettern durch Personal nicht erlaubt. Daher kann bei Verwendung der herkömmlichen Testmethode nur eine Hebeplattform verwendet werden.

3. Zusammenfassung der Testmethoden
(1) Testprinzip

Für den Widerstandstest eines Schaltgeräts wird die Spannungsabfallmethode angewendet. Das Prinzip der Spannungsabfallmethode besteht darin, dass wenn ein Gleichstrom durch die zu testende Schaltung geleitet wird, ein Spannungsabfall über dem Kontaktwiderstand der Schaltung auftritt. Durch Messen des durch die Schaltung fließenden Stroms und des Spannungsabfalls über der zu testenden Schaltung kann der Kontaktwiderstandswert gemäß Ohmschem Gesetz berechnet werden: R = U/I. Das Schaltbild für den Widerstandstest eines Schaltgeräts ist wie folgt (Abbildung 1):

Spannung ist der Unterschied zwischen zwei Potenzialpunkten. Wenn wir annehmen, dass der Boden der Nullpotenzialpunkt ist, dann können wir einfach verstehen, dass die angelegte Spannung eine elektromotorische Kraft ist. In diesem Fall müssen wir nur mit dem Testgerät eine elektromotorische Kraft zwischen den beiden Testpunkten anlegen.

(2) Testmethode

Das physische Verbindungsschema für den Widerstandstest des Schwefelhexafluorid (SF₆) Schaltgeräts vor Ort ist wie folgt (Abbildung 2):

Wie bekannt ist, müssen bei Hochspannungstests an Schaltgeräten beide Seiten des Schaltgeräts sicher geerdet sein. Dies ist eine technische Maßnahme zur Sicherstellung der Sicherheit und ist in den Sicherheitsvorschriften klar geregelt. Basierend auf der grundlegenden Eigenschaft, dass der Strom nur durch einen bestimmten Pfad fließen kann, nutzen wir beim Widerstandstest eines Schaltgeräts geschickt die Sicherheitsmaßnahme während des Betriebs - die Erdung - als Stromkreis. Das Erdungskabel hat eine Querschnittsfläche von 25 mm², was ausreicht, um einen großen Strom von 200 A zu leiten und die Testanforderungen zu erfüllen.

Während des Tests trennen wir den Erdungspunkt des Erdungskabels auf einer Seite des Schaltgeräts, während der Arbeitspunkt auf der anderen Seite sicher geerdet bleibt. Wir verbinden die beiden Strompole des Testgeräts jeweils mit den Erdungskabeln auf beiden Seiten des Schaltgeräts. Auf diese Weise kann durch die Erdungskabel auf beiden Seiten ein Strom angelegt werden, was den Stromkreis für den Test bildet. Da der Erdungspunkt auf einer Seite des Schaltgeräts während des Tests getrennt ist, wird der Widerstand des Erdungsnetzes vom Testkreis ausgeschlossen, was sicherstellt, dass der Testkreis nur das Schaltgerät enthält und die Genauigkeit des Tests gewährleistet.

Als Nächstes ist die Lösung für den Testspannungskreis. Wir verbinden die Leitungen des Testspannungskreises mit dem metallenen Spitzenstab des Isolierstabes (der metallene Spitzenstab wurde speziell bearbeitet, um eine spitze Spitze zu haben, um einen guten Kontakt mit dem Endstück des Schaltgeräts zu gewährleisten). Da der Widerstandswert des Schaltgeräts selbst extrem klein ist, kann schon eine winzige Übergangswiderstand Menge zu signifikanten Fehlern führen. Während des Tests wird der metallene Spitzenstab des Isolierstabes gegen das Endstück des Schaltgeräts gedrückt (zwei Isolierstäbe sind erforderlich, die jeweils gegen das obere und untere Endstück des Schaltgeräts gepresst werden). Da die Leitungen des Testspannungskreises dünn und leicht sind, beeinträchtigen sie kaum die Handhabung der Isolierstäbe durch die Tester.

Der Grund, warum der Stromkreis durch die Erdungskabel auf beiden Seiten des Schaltgeräts gebildet wird, ist zweifach. Erstens sind die Stromleitungen dick und schwer. Zweitens, aufgrund des großen Teststroms muss ein guter Kontakt gewährleistet sein; andernfalls werden die Kontaktpunkte abgetragen. Würden Isolierstäbe verwendet, um den Stromkreis zu bilden, würde das zusätzliche Gewicht der Isolierstäbe ihre Handhabung durch die Tester erschweren und einen guten Kontakt nicht garantieren.

Der Test wird wie folgt durchgeführt: Zuerst klemmen wir die Klammern der -I und +I-Leitungen an die Erdungskabel auf beiden Seiten des Schaltgeräts. Dies kann von den Mitarbeitern am Boden ausgeführt werden, wodurch der Stromkreis eingerichtet wird. Dann steigen die Tester auf den Rahmen oder den Mechanismuskasten des Schaltgeräts und drücken die metallenen Spitzenstäbe der Isolierstäbe, die mit den Spannungsleitungen verbunden sind, jeweils gegen das obere und untere Endstück des Schaltgeräts. Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass -U zu -I und +U zu +I korrespondiert. Auf diese Weise wird der Testkreis abgeschlossen.

4 Analyse der Testergebnisse

Für Tester muss alles durch Daten belegt werden. Mit speziell vorbereiteten Isolierstäben für den Widerstandstest von Schaltgeräten führten wir Widerstandstests an den 220kV- und 110kV-Schaltgeräten in der 220kV Haigeng-Umspannstation und der 220kV Songming-Umspannstation, die in unserem Zuständigkeitsbereich liegen, durch.

220kV Haigeng-Umspannstation 110kV-Schaltgerät

220kV Songming-Umspannstation 220kV-Schaltgerät

220kV Songming-Umspannstation 220kV-Schaltgerät

Die Testergebnisse, die mit der traditionellen Methode und dem Widerstandsteststab erhalten wurden, sind fast identisch, mit einem Fehler von 1 bis 2 μΩ. Dieser Fehler ist akzeptabel, was zeigt, dass diese Methode machbar und genau ist.

Vergleich des Widerstandstests von Schaltgeräten mit dem Widerstandsteststab und der traditionellen Methode
(1) Traditionelle Testmethode

• Die traditionelle Methode erfordert, dass Arbeiter das Schaltgerät erklimmen oder eine Hebeplattform verwenden. Ohne das Erklimmen oder die Nutzung einer Hebeplattform können die Testleitungen nicht an die oberen und unteren Endstücke des Schaltgeräts angeschlossen werden.

• Arbeiten in großer Höhe birgt bestimmte Risiken. Erstens könnte das Schaltgerät brechen (solche Vorfälle sind in China bereits eingetreten). Zweitens besteht das Risiko, dass Personen stürzen. Derzeit ist das Erklimmen von Schaltgeräten strengstens untersagt, was die Durchführung des Schaltgerätetests verhindern könnte.

• Bei der Verwendung einer Hebeplattform ist sie durch den Standort eingeschränkt. In einigen Umspannstationen ist der Platz sehr begrenzt, und in manchen elektrischen Abständen gibt es nicht genug Platz, damit die Hebeplattform eintreten kann, was die Durchführung des Tests verhindert und die sichere Funktion des Schaltgeräts gefährdet. Darüber hinaus muss bei der Bedienung der Hebeplattform besondere Vorsicht walten, da die umliegende Ausrüstung in der Regel unter Spannung steht. Stets müssen ausreichende Sicherheitsabstände gewahrt werden. Darüber hinaus müssen auch ausreichende Abstände zu ausgeschalteter Ausrüstung gehalten werden, um Schäden zu vermeiden. Die Bedienung der Hebeplattform erfordert spezialisiertes Überwachungspersonal, was die Anzahl der benötigten Mitarbeiter erhöht.

(2) Test mit dem Widerstandsteststab

• Die Arbeiter müssen lediglich auf dem Rahmen oder dem Mechanismuskasten des Schaltgeräts stehen und den Isolierstab mit den Testleitungen verwenden, um den Test abzuschließen. Es ist nicht erforderlich, dass das Personal das Schaltgerät erklimmt, was die operative Risiken erheblich reduziert und die Sicherheit erhöht.

• Es ist nicht erforderlich, eine Hebeplattform zu verwenden, was auch die Risiken bei Arbeiten in großer Höhe, wie das Risiko eines elektrischen Schlags und das Risiko, versehentlich Ausrüstung zu berühren, reduziert. Gleichzeitig spart es menschliche und materielle Ressourcen.

• Wenn eine Hebeplattform verwendet wird, sind Fachkräfte erforderlich, um sie zu fahren und am Arbeitsplatz einzurichten. Nach der Einrichtung und dem Betrieb dauert es definitiv länger als der Test mit dem Widerstandsteststab. Der Einsatz des Widerstandsteststabes verkürzt die Arbeitszeit, verbessert die Arbeitswirtschaftlichkeit und spart personelle Ressourcen.

5 Schlussfolgerung

Durch den Vergleich zwischen der herkömmlichen Methode und der Methode mit dem Widerstandsteststab für den Widerstandstest von Schaltgeräten wird die Überlegenheit des Widerstandsteststabes vollständig demonstriert. Erstens werden die operative Risiken während der Arbeit reduziert und die Sicherheit erhöht. Zweitens wird die Arbeitswirtschaftlichkeit verbessert und menschliche und materielle Ressourcen gespart, was die Kosten für den sicheren Betrieb des Stromnetzes reduziert.