Il metodo di test della resistenza in anello dei circuiti interrottori SF6 a 110kV e 220kV utilizzando bastoni di prova per la resistenza in anello

Gli interruttori sono tra i dispositivi elettrici più cruciali nel sistema di potenza. Sono dispositivi elettrici in grado di interrompere, chiudere e trasportare la corrente normale di una linea in funzione, e possono trasportare, chiudere e interrompere correnti anomale specificate (come le correnti di cortocircuito) entro un tempo specificato. Un buon contatto nel circuito conduttore di un interruttore è una condizione vitale per garantirne il funzionamento sicuro. Se il contatto è cattivo, può causare il surriscaldamento o persino la bruciatura dell'interruttore, portando a un'interruzione di energia nella rete elettrica. Se il contatto nel circuito conduttore di un interruttore è buono, può essere determinato attraverso un test di resistenza del circuito. Pertanto, la misurazione della resistenza del circuito è necessaria nei test preventivi. Qui, viene preso come esempio il test di resistenza del circuito di un interruttore a zolfo esafluoruro (SF₆) da 220kV.

2. Analisi della situazione attuale

Nel sistema di potenza attualmente in funzione, la maggior parte dei sistemi a 110kV e 220kV adotta interruttori a SF₆. In base ai requisiti di progettazione dell'isolamento dell'interruttore stesso e ai requisiti di progettazione del sistema di potenza, l'altezza di un interruttore a 110kV è generalmente di 2,5 metri, mentre quella di un interruttore a 220kV è tipicamente di 4 metri. Inoltre, c'è un'altezza di struttura di circa 2 metri. L'altezza totale dell'interruttore varia tra 4 e 6 metri.

Per condurre un test di resistenza del circuito su un interruttore, sono necessarie scale e piattaforme aeree. Inoltre, per gli interruttori a SF₆ invertiti attuali, non è consentito l'arrampicamento del personale. Pertanto, se il test di resistenza del circuito viene effettuato utilizzando il metodo di test convenzionale, può essere utilizzata solo una piattaforma aerea.

3. Riepilogo dei metodi di test
(1) Principio del test

Per il test di resistenza del circuito di un interruttore, viene adottato il metodo della caduta di tensione. Il principio del metodo della caduta di tensione è che, quando una corrente continua viene fatta passare attraverso il circuito sottoposto a test, si verifica una caduta di tensione attraverso la resistenza di contatto del circuito. Misurando la corrente che passa attraverso il circuito e la caduta di tensione sul circuito sottoposto a test, si può calcolare il valore della resistenza diretta di contatto secondo la legge di Ohm: R = U/I. Lo schema del test di resistenza del circuito per un interruttore è il seguente (Figura 1):

La tensione è la differenza tra un punto di potenziale e un altro. Se assumiamo che il terreno sia il punto di potenziale zero, allora possiamo semplicemente comprendere che la tensione applicata è una forza elettromotrice. In questo caso, dobbiamo semplicemente applicare una forza elettromotrice tra i due punti di test utilizzando lo strumento di test.

(2) Metodo di test

Il diagramma fisico di connessione sul posto per il test di resistenza del circuito dell'interruttore a zolfo esafluoruro (SF₆) è il seguente (Figura 2):

Come è noto, quando si effettuano test ad alta tensione su interruttori, entrambi i lati dell'interruttore devono essere affidabilmente collegati a terra. Questa è una misura tecnica per garantire la sicurezza e viene chiaramente stabilita nelle Norme di Sicurezza. Basandosi sulla caratteristica fondamentale che la corrente può fluire solo attraverso un percorso specifico, durante il test di resistenza del circuito di un interruttore, sfruttiamo ingegnosamente la misura di sicurezza durante l'operazione - il cavo di terra - come il circuito di corrente. Il cavo di terra ha una sezione trasversale di 25mm², sufficiente a sopportare una grande corrente di 200A, soddisfacendo i requisiti del test.

Durante il test, disconnettiamo il punto di terra del cavo di terra su un lato dell'interruttore, mantenendo il collegamento a terra sicuro del punto di lavoro sull'altro lato. Connettiamo i due poli di corrente dello strumento di test ai cavi di terra su entrambi i lati dell'interruttore rispettivamente. In questo modo, la corrente può essere applicata attraverso i cavi di terra su entrambi i lati, formando il circuito di corrente per il test. Poiché il punto di terra su un lato dell'interruttore è stato disconnesso durante il test, la resistenza della griglia di terra è esclusa dal circuito di test, assicurando che il circuito di test includa solo l'interruttore e garantendo l'accuratezza del test.

La soluzione successiva riguarda il circuito di tensione di prova. Connettiamo i fili del circuito di tensione di prova alla punta metallica del bastone isolante (la punta metallica è stata trattata in modo speciale per avere una punta affilata per garantire un buon contatto con il blocco terminale dell'interruttore). Poiché il valore di resistenza del circuito dell'interruttore stesso è estremamente piccolo, anche una piccola quantità di resistenza di transizione può causare errori significativi. Durante il test, la punta metallica del bastone isolante viene premuta contro il blocco terminale dell'interruttore (sono richiesti due bastoni isolanti, che vengono premuti rispettivamente contro i blocchi terminali superiore e inferiore dell'interruttore). Poiché i fili del circuito di tensione di prova sono sottili e leggeri, non influiscono quasi sull'operazione degli operatori di sollevare i bastoni isolanti per il test.

Il motivo per cui il circuito di corrente viene formato utilizzando i cavi di terra su entrambi i lati dell'interruttore è duplice. Innanzitutto, i cavi di corrente sono spessi e pesanti. In secondo luogo, a causa della grande corrente di test, deve essere garantito un buon contatto; altrimenti, i punti di contatto saranno erosi. Se fossero utilizzati bastoni isolanti per formare il circuito di corrente, il peso aggiunto dei bastoni isolanti li renderebbe difficili da manovrare per gli operatori e non si potrebbe garantire un buon contatto.

Il test viene effettuato come segue: prima, agganciamo le pinze dei cavi -I e +I ai cavi di terra su entrambi i lati dell'interruttore. Questo può essere completato dal personale stando a terra, stabilendo così il circuito di corrente. Poi, gli operatori si posizionano sulla struttura o sulla scatola meccanica dell'interruttore e premono le punte metalliche dei bastoni isolanti collegati ai fili del circuito di tensione contro i blocchi terminali superiore e inferiore dell'interruttore rispettivamente. È cruciale assicurarsi che -U corrisponda a -I e +U corrisponda a +I. In questo modo, il circuito di test è completato.

4 Analisi dei risultati del test

Per gli operatori, tutto deve essere dimostrato dai dati. Utilizzando bastoni isolanti preparati appositamente per il test di resistenza del circuito degli interruttori, abbiamo condotto test di resistenza del circuito sugli interruttori a 220kV e 110kV nella sottostazione Haigeng a 220kV e nella sottostazione Songming a 220kV sotto la nostra giurisdizione.

Interruttore a 110kV della sottostazione Haigeng a 220kV

Interruttore a 220kV della sottostazione Songming a 220kV

Interruttore a 220kV della sottostazione Songming a 220kV

I risultati ottenuti con il metodo tradizionale e con il bastone di test di resistenza del circuito sono quasi identici, con un errore compreso tra 1 e 2 μΩ. Questo errore è accettabile, indicando che questo metodo è fattibile e accurato.

Confronto tra il test di resistenza del circuito degli interruttori utilizzando il bastone di test di resistenza del circuito e il metodo tradizionale
(1) Metodo di test tradizionale

• Il metodo tradizionale richiede agli operai di arrampicarsi sull'interruttore o di utilizzare una piattaforma aerea. Senza arrampicarsi o utilizzare una piattaforma aerea, i cavi di prova non possono essere collegati ai blocchi terminali superiore e inferiore dell'interruttore.

• Lavorare in altezza comporta certi rischi. In primo luogo, l'interruttore potrebbe rompersi (tali incidenti sono già avvenuti in Cina). In secondo luogo, c'è il rischio di caduta del personale. Attualmente, l'arrampicata sugli interruttori è rigorosamente vietata, il che potrebbe impedire il completamento del test dell'interruttore.

• Quando si utilizza una piattaforma aerea, è limitata dal sito. In alcune sottostazioni, lo spazio è molto ristretto, e in alcuni corridoi elettrici non c'è abbastanza spazio per far entrare la piattaforma aerea, impedendo così il completamento del test e mettendo a repentaglio il funzionamento sicuro dell'interruttore. Inoltre, durante l'operazione della piattaforma aerea, è necessaria una particolare cautela poiché l'equipaggiamento circostante è generalmente sottotensione. Devono essere mantenute distanze di sicurezza sufficienti in ogni momento. Inoltre, devono essere mantenute distanze sufficienti dall'equipaggiamento fuori servizio per prevenire danni. L'operazione della piattaforma aerea richiede una supervisione dedicata, aumentando il numero di persone richieste.

(2) Test utilizzando il bastone di test di resistenza del circuito

• Gli operai devono solo stare sulla struttura o sulla scatola meccanica dell'interruttore e utilizzare il bastone isolante con i cavi di prova per completare il test. Non è necessario che il personale arrampichi l'interruttore, il che riduce significativamente i rischi operativi e aumenta la sicurezza.

• Non è necessario utilizzare una piattaforma aerea, il che riduce anche i rischi associati al lavoro in altezza, come il rischio di shock elettrico e il rischio di toccare accidentalmente l'equipaggiamento. Allo stesso tempo, risparmia mano d'opera e risorse materiali.

• Se viene utilizzata una piattaforma aerea, sono necessari personale professionale per la guida e l'impostazione sul sito di lavoro. Dopo l'impostazione e l'operazione, ci vuole decisamente più tempo rispetto all'utilizzo del bastone di test di resistenza del circuito per il test. L'utilizzo del bastone di test di resistenza del circuito riduce il tempo di lavoro, migliora l'efficienza del lavoro e risparmia mano d'opera.

5 Conclusione

Attraverso il confronto tra il metodo convenzionale e il metodo utilizzando il bastone di test di resistenza del circuito per il test di resistenza del circuito degli interruttori, viene ampiamente dimostrata la superiorità dell'utilizzo del bastone di test di resistenza del circuito. In primo luogo, i rischi operativi durante il lavoro sono ridotti e la sicurezza è migliorata. In secondo luogo, l'efficienza del lavoro è migliorata e si risparmiano mano d'opera e risorse materiali, riducendo i costi per il funzionamento sicuro della rete elettrica.