O método de teste da resistência do loop de disjuntores SF6 de 110kV e 220kV usando varas de teste de resistência do loop

Os disjuntores são entre os dispositivos elétricos mais cruciais no sistema de energia. São dispositivos capazes de interromper, fechar e conduzir a corrente normal de uma linha em operação, e podem suportar, fechar e interromper correntes anormais especificadas (como correntes de curto-circuito) dentro de um tempo especificado. Um bom contato no circuito condutor de um disjuntor é uma condição vital para garantir sua operação segura. Se o contato for ruim, pode causar superaquecimento ou até queima do disjuntor, levando a uma interrupção de energia na rede elétrica. Se o contato no circuito condutor de um disjuntor é bom, pode ser determinado através de um teste de resistência do circuito. Portanto, medir a resistência do circuito é necessário em testes preventivos. Aqui, o teste de resistência do circuito de um disjuntor de hexafluoreto de enxofre (SF₆) de 220kV é tomado como exemplo para introdução.

2. Análise da Situação Atual

No sistema de energia atualmente em operação, a maioria dos sistemas de 110kV e 220kV adota disjuntores SF₆. De acordo com os requisitos de design de isolamento do próprio disjuntor e os requisitos de design do sistema de energia, a altura de um disjuntor de 110kV geralmente é de 2,5 metros, e a de um disjuntor de 220kV é tipicamente de 4 metros. Além disso, há uma altura de estrutura de cerca de 2 metros. A altura total do disjuntor está entre 4 e 6 metros.

Para realizar um teste de resistência do circuito em um disjuntor, são necessárias escadas e plataformas aéreas. Além disso, para os atuais disjuntores SF₆ invertidos, não é permitida a escalada por pessoal. Portanto, se o teste de resistência do circuito for realizado usando o método de teste convencional, apenas uma plataforma aérea pode ser usada.

3. Resumo dos Métodos de Teste
(1) Princípio do Teste

Para o teste de resistência do circuito de um disjuntor, é adotado o método de queda de tensão. O princípio do método de queda de tensão é que, quando uma corrente contínua é passada pelo circuito sob teste, ocorrerá uma queda de tensão sobre a resistência de contato do circuito. Medindo a corrente que passa pelo circuito e a queda de tensão no circuito sob teste, o valor da resistência de corrente contínua de contato pode ser calculado de acordo com a lei de Ohm: R = U/I. O diagrama esquemático do teste de resistência do circuito de um disjuntor é o seguinte (Figura 1):

A tensão é a diferença entre um ponto de potencial e outro. Se assumirmos que o solo é o ponto de zero potencial, então podemos simplesmente entender que a tensão aplicada é uma força eletromotriz. Neste caso, precisamos apenas aplicar uma força eletromotriz entre os dois pontos de teste usando o instrumento de teste.

(2) Método de Teste

O diagrama físico de conexão no local para o teste de resistência do circuito do disjuntor de hexafluoreto de enxofre (SF₆) é o seguinte (Figura 2):

Como é bem sabido, ao realizar testes de alta tensão em disjuntores, ambos os lados do disjuntor devem ser confiavelmente aterrados. Esta é uma medida técnica para garantir a segurança e está claramente estipulada nas Normas de Segurança. Com base na característica fundamental de que a corrente só pode fluir por um caminho específico, durante o teste de resistência do circuito de um disjuntor, utilizamos de forma inteligente a medida de segurança durante a operação - o fio de aterramento - como o loop de corrente. O fio de aterramento tem uma seção transversal de 25mm², o que é suficiente para suportar uma corrente elevada de 200A, atendendo aos requisitos do teste.

Durante o teste, desconectamos o ponto de aterramento do fio de aterramento de um lado do disjuntor, mantendo o aterramento seguro do ponto de trabalho do outro lado. Conectamos os dois polos de corrente do instrumento de teste aos fios de aterramento de ambos os lados do disjuntor, respectivamente. Dessa forma, a corrente pode ser aplicada através dos fios de aterramento de ambos os lados, formando o loop de corrente para o teste. Como o ponto de aterramento de um lado do disjuntor foi desconectado durante o teste, a resistência da malha de aterramento é excluída do loop de teste, garantindo que o loop de teste inclua apenas o disjuntor e assegurando a precisão do teste.

Em seguida, está a solução para o loop de tensão de teste. Conectamos os fios do loop de tensão de teste à haste metálica superior da haste isolante (a haste metálica superior foi especialmente processada para ter uma ponta afiada, garantindo um bom contato com a barra terminal do disjuntor). Como o valor da resistência do circuito do disjuntor em si é extremamente pequeno, mesmo uma pequena quantidade de resistência de transição pode causar erros significativos. Durante o teste, a haste metálica superior da haste isolante é pressionada contra a barra terminal do disjuntor (duas hastes isolantes são necessárias, que são pressionadas contra as barras terminais superior e inferior do disjuntor, respectivamente). Como os fios do loop de tensão de teste são finos e leves, eles quase não afetam a operação dos testadores ao levantar as hastes isolantes para o teste.

A razão pela qual o loop de corrente é formado usando os fios de aterramento de ambos os lados do disjuntor é dupla. Primeiro, os fios de corrente são grossos e pesados. Segundo, devido à grande corrente de teste, deve-se garantir um bom contato; caso contrário, os pontos de contato serão corroídos. Se hastes isolantes fossem usadas para formar o loop de corrente, o peso aumentado das hastes isolantes tornaria difícil a operação pelos testadores, e um bom contato não poderia ser garantido.

O teste é realizado da seguinte maneira: primeiro, prendemos as pinças dos fios -I e +I nos fios de aterramento de ambos os lados do disjuntor. Isso pode ser concluído pelo pessoal em pé no chão, estabelecendo assim o loop de corrente. Em seguida, os testadores ficam no quadro ou caixa de mecanismo do disjuntor e pressionam as hastes metálicas superiores das hastes isolantes conectadas aos fios do loop de tensão contra as barras terminais superior e inferior do disjuntor, respectivamente. É crucial garantir que -U corresponda a -I e +U corresponda a +I. Dessa forma, o loop de teste é completado.

4 Análise dos Resultados do Teste

Para os testadores, tudo deve ser comprovado por dados. Usando hastes isolantes especialmente preparadas para testar a resistência do circuito de disjuntores, realizamos testes de resistência do circuito em disjuntores de 220kV e 110kV na Subestação Haigeng de 220kV e na Subestação Songming de 220kV sob nossa jurisdição.

Disjuntor de 110kV da Subestação Haigeng de 220kV

Disjuntor de 220kV da Subestação Songming de 220kV

Disjuntor de 220kV da Subestação Songming de 220kV

Os resultados do teste obtidos pelo método tradicional e pelo varão de teste de resistência do circuito são quase idênticos, com um erro variando de 1 a 2 μΩ. Este erro é aceitável, indicando que este método é viável e preciso.

Comparação entre o Teste de Resistência do Circuito de Disjuntores Usando o Varão de Teste de Resistência do Circuito e o Método Tradicional
(1) Método de Teste Tradicional

• O método tradicional requer que os trabalhadores subam no disjuntor ou usem uma plataforma aérea. Sem subir ou usar uma plataforma aérea, os fios de teste não podem ser conectados às barras terminais superior e inferior do disjuntor.

• Trabalhar em altura apresenta certos riscos. Primeiro, o disjuntor pode quebrar (tais incidentes já ocorreram na China). Segundo, há o risco de queda de pessoal. Atualmente, subir em disjuntores é estritamente proibido, o que pode impedir a conclusão do teste do disjuntor.

• Ao usar uma plataforma aérea, ela é limitada pelo local. Em algumas subestações, o espaço é muito apertado, e em alguns baias elétricas, não há espaço suficiente para a entrada da plataforma aérea, impedindo a conclusão do teste e colocando em risco a operação segura do disjuntor. Além disso, a operação da plataforma aérea exige precauções especiais, pois o equipamento circundante geralmente está energizado. Devem ser mantidas distâncias de segurança adequadas em todos os momentos. Além disso, também devem ser mantidas distâncias suficientes do equipamento desenergizado para evitar danos. A operação da plataforma aérea requer supervisão dedicada, aumentando o número de pessoas necessárias.

(2) Teste Usando o Varão de Teste de Resistência do Circuito

• Os trabalhadores precisam apenas ficar no quadro ou caixa de mecanismo do disjuntor e usar a haste isolante com fios de teste para concluir o teste. Não é necessário que o pessoal suba no disjuntor, o que reduz significativamente os riscos operacionais e aumenta a segurança.

• Não é necessário usar uma plataforma aérea, o que também reduz os riscos associados ao trabalho em altura, como o risco de choque elétrico e o risco de tocar acidentalmente no equipamento. Ao mesmo tempo, economiza mão de obra e recursos materiais.

• Se uma plataforma aérea for usada, será necessário pessoal profissional para dirigir e configurá-la no local de trabalho. Após a configuração e operação, certamente levará mais tempo do que usar o varão de teste de resistência do circuito para o teste. Usar o varão de teste de resistência do circuito reduz o tempo de trabalho, melhora a eficiência do trabalho e economiza mão de obra.

5 Conclusão

Através da comparação entre o método convencional e o método usando o varão de teste de resistência do circuito para o teste de resistência do circuito de disjuntores, a superioridade de usar o varão de teste de resistência do circuito é totalmente demonstrada. Primeiro, os riscos operacionais durante o trabalho são reduzidos, e a segurança é aprimorada. Segundo, a eficiência do trabalho é melhorada, e a mão de obra e os recursos materiais são economizados, o que reduz os custos para a operação segura da rede elétrica.