De methode voor het testen van de lusweerstand van 110kV en 220kV SF6 schakelautomaten met behulp van lusweerstandsteststokken

Schakelaars zijn een van de meest cruciale elektrische apparaten in het energienetwerk. Ze zijn elektrische apparaten die in staat zijn om de normale stroom van een werkende lijn te onderbreken, te sluiten en te geleiden, en kunnen binnen een gespecificeerde tijd gespecificeerde afwijkende stromen (zoals kortsluitstroom) geleiden, sluiten en onderbreken. Goed contact in het geleidende circuit van een schakelaar is een essentiële voorwaarde voor veilig bedrijf. Als het contact slecht is, kan dit leiden tot oververhitting of zelfs uitbranding van de schakelaar, wat op zijn beurt kan leiden tot een stroomonderbreking in het energienetwerk. Of het contact in het geleidende circuit van een schakelaar goed is, kan worden bepaald door middel van een circuitweerstandstest. Daarom is het meten van de circuitweerstand noodzakelijk bij preventieve tests. Hier wordt als voorbeeld de circuitweerstandstest van een 220kV zeshexafluoride (SF₆) schakelaar besproken.

2. Huidige situatie-analyse

In het momenteel operationele energienetwerk gebruiken de meeste 110kV en 220kV systemen SF₆-schakelaars. Volgens de isolatieontwerpeisen van de schakelaar zelf en de ontwerpeisen van het energienetwerk is de hoogte van een 110kV-schakelaar meestal 2,5 meter, en die van een 220kV-schakelaar is meestal 4 meter. Daarnaast is er een raamwerkhogte van ongeveer 2 meter. De totale hoogte van de schakelaar ligt tussen de 4 en 6 meter.

Om een circuitweerstandstest op een schakelaar uit te voeren, zijn ladders en hoogwerkers nodig. Bovendien is klimmen door personeel niet toegestaan voor de huidige omgekeerde-type SF₆-schakelaars. Dus als de circuitweerstandstest wordt uitgevoerd met de conventionele testmethode, kan alleen een hoogwerker worden gebruikt.

3. Samenvatting van testmethoden
(1) Testprincipe

Voor de circuitweerstandstest van een schakelaar wordt de spanningdalingmethode toegepast. Het principe van de spanningdalingmethode is dat wanneer een gelijkstroom door het geteste circuit wordt gestuurd, er een spanningdaling optreedt over de contactweerstand van het circuit. Door de stroom die door het circuit loopt en de spanningdaling over het geteste circuit te meten, kan de contactgelijkstroomweerstandswaarde worden berekend volgens Ohms wet: R = U/I. Het schematische diagram van de circuitweerstandstest voor een schakelaar is als volgt (Figuur 1):

Spanning is het verschil tussen twee potentiaalpunten. Als we ervan uitgaan dat de grond het nulpotentiaalpunt is, dan kunnen we eenvoudig begrijpen dat de aangebrachte spanning een elektromotieve kracht is. In dit geval hoeven we alleen maar een elektromotieve kracht aan te brengen tussen de twee testpunten met behulp van het testapparaat.

(2) Testmethode

Het fysieke verbindingsschema ter plaatse voor de circuitweerstandstest van de zeshexafluoride (SF₆) schakelaar is als volgt (Figuur 2):

Zoals bekend, moet bij het uitvoeren van hogespanningsproeven op schakelaars, beide zijden van de schakelaar betrouwbaar worden afgestemd. Dit is een technische maatregel om de veiligheid te waarborgen en wordt duidelijk geregeld in de Veiligheidsvoorschriften. Op basis van het fundamentele kenmerk dat stroom alleen via een specifieke weg kan vloeien, maken we bij de circuitweerstandstest van een schakelaar slim gebruik van de veiligheidsmaatregel tijdens het gebruik - de aardingsdraad - als de stroomlus. De aardingsdraad heeft een doorsnede van 25mm², wat voldoende is om een grote stroom van 200A te weerstaan, waarmee de testeisen worden voldaan.

Tijdens de test halen we het aardingpunt van de aardingsdraad aan één zijde van de schakelaar los, terwijl we de veilige aarding van het werkpunt aan de andere zijde handhaven. We verbinden de twee stroompolen van het testapparaat respectievelijk met de aardingsdraden aan beide zijden van de schakelaar. Op deze manier kan stroom via de aardingsdraden aan beide zijden worden aangebracht, waardoor de stroomlus voor de test wordt gevormd. Omdat het aardingpunt aan één zijde van de schakelaar tijdens de test is losgehaald, wordt de weerstand van het aardingsnetwerk uit de testlus buitengesloten, waardoor de testlus alleen de schakelaar omvat en de nauwkeurigheid van de test wordt gewaarborgd.

De volgende stap is de oplossing voor de testspanningslus. We verbinden de draden van de testspanningslus met de metalen bovenste staaf van de isolator (de metalen bovenste staaf is speciaal bewerkt om een puntige top te hebben om een goede contact te garanderen met de aansluitblokken van de schakelaar). Aangezien de circuitweerstandswaarde van de schakelaar zelf zeer klein is, kan zelfs een minieme hoeveelheid overgangsweerstand significante fouten veroorzaken. Tijdens de test wordt de metalen bovenste staaf van de isolator tegen de aansluitblokken van de schakelaar gedrukt (er zijn twee isolatoren nodig, die respectievelijk tegen de bovenste en onderste aansluitblokken van de schakelaar worden gedrukt). Omdat de draden van de testspanningslus dun en licht zijn, beïnvloeden ze nauwelijks de testers bij het tillen van de isolatoren voor de test.

De reden waarom de stroomlus wordt gevormd door gebruik te maken van de aardingsdraden aan beide zijden van de schakelaar is tweeledig. Ten eerste zijn de stroomdraden dik en zwaar. Ten tweede, vanwege de grote teststroom, moet een goede contact worden gegarandeerd; anders zullen de contactpunten worden aangetast. Als isolatoren zouden worden gebruikt om de stroomlus te vormen, zou het extra gewicht van de isolatoren het moeilijk maken voor de testers om te werken, en kon geen goede contact worden gegarandeerd.

De test wordt als volgt uitgevoerd: Eerst klemmen we de clips van de -I en +I leidingen vast aan de aardingsdraden aan beide zijden van de schakelaar. Dit kan door het personeel op de grond worden voltooid, waardoor de stroomlus wordt gevormd. Vervolgens staan de testers op het raamwerk of mechanismeblok van de schakelaar en drukken de metalen bovenste staven van de isolatoren, die zijn verbonden met de spanningslusdraden, respectievelijk tegen de bovenste en onderste aansluitblokken van de schakelaar. Het is cruciaal om te zorgen dat -U overeenkomt met -I en +U overeenkomt met +I. Op deze manier is de testlus voltooid.

4 Analyse van testresultaten

Voor testers moet alles worden bewezen met data. Met speciaal voorbereide isolatoren voor het testen van de circuitweerstand van schakelaars, hebben we circuitweerstandstests uitgevoerd op de 220kV en 110kV schakelaars in het 220kV Haigeng-substation en het 220kV Songming-substation onder onze jurisdictie.

220kV Haigeng-substation 110kV schakelaar

220kV Songming-substation 220kV schakelaar

220kV Songming-substation 220kV schakelaar

De testresultaten die met de traditionele methode en de circuitweerstandteststok zijn verkregen, zijn bijna hetzelfde, met een foutmarge van 1 tot 2 μΩ. Deze foutmarge is acceptabel, wat aantoont dat deze methode haalbaar en accuraat is.

Vergelijking tussen de circuitweerstandstest van schakelaars met de circuitweerstandteststok en de traditionele methode
(1) Traditionele testmethode

• De traditionele methode vereist dat werknemers de schakelaar beklimmen of een hoogwerker gebruiken. Zonder te klimmen of een hoogwerker te gebruiken, kunnen de testleidingen niet worden aangesloten op de bovenste en onderste aansluitblokken van de schakelaar.

• Werken op hoogte brengt bepaalde risico's met zich mee. Ten eerste kan de schakelaar breken (zulke incidenten zijn in China voorgekomen). Ten tweede bestaat er een valrisico. Momenteel is het streng verboden om schakelaars te beklimmen, wat de uitvoering van de schakelaartest kan verhinderen.

• Bij het gebruik van een hoogwerker is men beperkt door de locatie. In sommige substations is de ruimte erg compact, en in sommige elektriciteitsvakken is er niet genoeg ruimte voor de hoogwerker om binnen te komen, waardoor de test niet kan worden voltooid en de veilige werking van de schakelaar in gevaar komt. Bovendien moet bij het bedienen van de hoogwerker extra voorzichtig worden gewerkt, omdat de omringende apparatuur meestal onder spanning staat. Er moeten altijd voldoende veiligheidsafstanden worden gehandhaafd. Bovendien moeten voldoende afstanden worden gehandhaafd ten opzichte van de apparatuur die buiten werking is, om schade te voorkomen. Het bedienen van de hoogwerker vereist speciale toezicht, wat het aantal benodigde personen vergroot.

(2) Test met de circuitweerstandteststok

• Werknemers hoeven alleen op het raamwerk of mechanismeblok van de schakelaar te staan en de isolator met testleidingen te gebruiken om de test te voltooien. Er is geen behoefte aan het beklimmen van de schakelaar, wat de operatierisico's significant vermindert en de veiligheid verhoogt.

• Er is geen behoefte aan een hoogwerker, wat ook de risico's van werken op hoogte, zoals het risico op elektrische schok en het risico op per ongeluk apparaat raken, vermindert. Tegelijkertijd bespaart dit menselijke en materiële middelen.

• Als een hoogwerker wordt gebruikt, zijn professionele personen nodig voor het besturen en plaatsen ervan op de werklocatie. Na het instellen en bedienen neemt het zeker meer tijd in beslag dan het gebruik van de circuitweerstandteststok voor de test. Het gebruik van de circuitweerstandteststok verkort de werktijd, verhoogt de werkproductiviteit en bespaart menskracht.

5 Conclusie

Door de vergelijking tussen de conventionele methode en de methode met de circuitweerstandteststok voor de circuitweerstandstest van schakelaars, wordt de superioriteit van het gebruik van de circuitweerstandteststok volledig gedemonstreerd. Ten eerste worden de operatierisico's tijdens het werk verminderd en de veiligheid verhoogd. Ten tweede wordt de werkproductiviteit verhoogd en worden menselijke en materiële middelen bespaard, wat de kosten voor de veilige werking van het energienetwerk verlaagt.