Metoden för att testa slutenhetssystemets motstånd hos 110kV och 220kV SF6-brytare med hjälp av slutenhetsteststavar

Strömbrytare är bland de viktigaste elektriska enheterna i strömsystemet. De är elektriska enheter som kan avbryta, stänga och bära den normala strömmen i en driftande linje, och kan bära, stänga och avbryta angivna oregelbunden strömmar (som kortslutningsströmmar) inom en angiven tid. God kontakt i ledningsvägen för en strömbrytare är ett avgörande villkor för att säkerställa dess säkra drift. Om kontakten är dålig kan det leda till att brytaren överhettas eller till och med brinner ut, vilket resulterar i strömavbrott i strömnätet. Om kontakten i ledningsvägen för en strömbrytare är god kan detta fastställas genom en kretsresistansmätning. Därför är mätning av kretsresistansen nödvändig vid förebyggande tester. Här tas kretsresistansmätningen av en 220kV svavelhexafluorid (SF₆) strömbrytare som exempel för introduktion.

2. Analys av nuvarande situation

I det nuvarande driftande strömsystemet använder de flesta 110kV och 220kV system SF₆-strömbrytare. Enligt isoleringsdesignkraven för strömbrytaren själv och designkraven för strömsystemet är höjden på en 110kV strömbrytare vanligtvis 2,5 meter, och för en 220kV strömbrytare är den typiskt 4 meter. Dessutom finns det en ramhöjd på cirka 2 meter. Den totala höjden på strömbrytaren ligger mellan 4 och 6 meter.

För att utföra en kretsresistansmätning på en strömbrytare är stegar och arbetsplattformar nödvändiga. Vidare är det inte tillåtet att personal klättrar på de nuvarande inverterade SF₆-strömbrytarna. Därför, om kretsresistansmätningen utförs med den konventionella testmetoden, kan endast en arbetsplattform användas.

3. Sammanfattning av testmetoder
(1) Testprincip

För kretsresistansmätningen av en strömbrytare används spänningsfallsmetoden. Principen bakom spänningsfallsmetoden är att när en likström passerar genom den provade kretsen, uppstår ett spänningsfall över kretsens kontaktresistans. Genom att mäta strömmen som passerar genom kretsen och spänningsfallet över den provade kretsen kan kontaktlikströmsresistansvärde beräknas enligt Ohms lag: R = U/I. Schematisk ritning av kretsresistansmätningen för en strömbrytare visas nedan (Figur 1):

Spänning är skillnaden mellan två potentialpunkter. Om vi antar att marken är nollpotentialspunkten, kan vi enkelt förstå att den applicerade spänningen är en elektromotorisk kraft. I detta fall behöver vi bara applicera en elektromotorisk kraft mellan de två testpunkterna med hjälp av testinstrumentet.

(2) Testmetod

Den fysiska anslutningsdiagrammet på plats för kretsresistansmätningen av svavelhexafluorid (SF₆) strömbrytaren visas nedan (Figur 2):

Som bekant, när man genomför högspänningsprov på strömbrytare, måste båda sidor av strömbrytaren vara pålitligt jordade. Detta är en teknisk åtgärd för att säkerställa säkerhet och anges tydligt i  Säkerhetsföreskrifterna. Baserat på den grundläggande egenskapen att ström bara kan passera genom en specifik väg, använder vi under kretsresistansmätningen av en strömbrytare på ett genialt sätt säkerhetsåtgärden under drift - jordningsledningen - som strömlupen. Jordningsledningen har en tvärsnittsarea på 25 mm², vilket räcker för att tåla en stor ström på 200 A, vilket uppfyller testkraven.

Under testet kopplar vi från jordningspunkten för jordningsledningen på ena sidan av strömbrytaren, samtidigt som vi bibehåller säker jordning av arbetets punkt på den andra sidan. Vi ansluter de två strömpolerna på testinstrumentet till jordningsledningarna på båda sidor av strömbrytaren. På så sätt kan ström appliceras genom jordningsledningarna på båda sidor, vilket bildar strömlupen för testet. Eftersom jordningspunkten på ena sidan av strömbrytaren har kopplats ifrån under testet utesluts jordnätets resistans från testlupen, vilket garanterar att testlupen endast inkluderar strömbrytaren och säkerställer testets noggrannhet.

Nästa steg är lösningen för testspänningslupen. Vi ansluter trådarna för testspänningslupen till den metalliska toppstyngen på isoleringsstangen (den metalliska toppstyngen har specialbehandlats för att ha en spetsig topp för att säkerställa god kontakt med terminalblocket på strömbrytaren). Eftersom kretsresistansvärdet för strömbrytaren själv är extremt litet, kan även en liten övergångsresistans orsaka betydande fel. Under testet trycks den metalliska toppstyngen på isoleringsstangen mot terminalblocket på strömbrytaren (två isoleringsstänger krävs, som trycks mot det övre och nedre terminalblocket på strömbrytaren). Eftersom trådarna för testspänningslupen är tunna och lätta påverkar de knappt provpersonals hantering av lyftandet av isoleringsstänger för testet.

Anledningen till att strömlupen bildas genom att använda jordningsledningarna på båda sidor av strömbrytaren är tvåfaldig. För det första är strömledningarna tjocka och tunga. För det andra, eftersom testströmmen är stor, måste god kontakt garanteras; annars kommer kontaktplatserna att eroseras. Om isoleringsstänger användes för att forma strömlupen skulle ökningen av isoleringsstängers vikt göra dem svåra för provpersonal att hantera, och god kontakt kunde inte garanteras.

Testet genomförs enligt följande: Först fäster vi klammarna för -I och +I-ledarna på jordningsledningarna på båda sidor av strömbrytaren. Detta kan slutföras av personalen som står på marken, vilket etablerar strömlupen. Sedan står provpersonalen på ramen eller mekanismboxen för strömbrytaren och trycker de metalliska toppstyngena på isoleringsstänger som är anslutna till spänningslupenstrådarna mot det övre och nedre terminalblocket på strömbrytaren. Det är viktigt att säkerställa att -U motsvarar -I och +U motsvarar +I. På detta sätt slutförs testlupen.

4 Analys av testresultat

För provpersonalen måste allt bevisas med data. Genom att använda speciellt förberedda isoleringsstänger för test av kretsresistans på strömbrytare genomförde vi kretsresistansmätningar på 220kV och 110kV strömbrytare vid 220kV Haigeng-stationen och 220kV Songming-stationen under vår jurisdiktion. 

220kV Haigeng-station 110kV strömbrytare

220kV Songming-station 220kV strömbrytare

220kV Songming-station 220kV strömbrytare

Testresultaten erhållna med den traditionella metoden och kretsresistansteststaven är nästan identiska, med ett fel på 1 till 2 μΩ. Detta fel är acceptabelt, vilket indikerar att denna metod är genomförbar och korrekt.

Jämförelse mellan kretsresistanstest av strömbrytare med kretsresistansteststaven och den traditionella metoden
(1) Traditionell testmetod

• Den traditionella metoden kräver att arbetare klättrar på strömbrytaren eller använder en arbetsplattform. Utan att klättra eller använda en arbetsplattform kan testledningarna inte anslutas till det övre och nedre terminalblocket på strömbrytaren.

• Arbete i höjd innebär vissa risker. För det första kan strömbrytaren brytas (sådana händelser har inträffat i Kina). För det andra finns det en risk för att personalen faller. För närvarande är det strikt förbjudet att klättra på strömbrytare, vilket kan förhindra att strömbrytartesten slutförs.

• När en arbetsplattform används begränsas det av platsen. I vissa stationer är utrymmet mycket trångt, och i vissa elbågar finns det inte tillräckligt med utrymme för att en arbetsplattform ska kunna komma in, vilket förhindrar att testet slutförs och hotar den säkra drift av strömbrytaren. Dessutom krävs extra försiktighet vid hantering av arbetsplattformen eftersom omgivande utrustning ofta är belastad. Tillräckliga säkerhetsavstånd måste alltid upprätthållas. Dessutom måste tillräckliga avstånd hållas från utrustning som är ur drift för att förhindra skador. Drift av arbetsplattformen kräver dedikerad övervakning, vilket ökar antalet personer som krävs.

(2) Test med kretsresistansteststaven

• Arbetare behöver bara stå på ramen eller mekanismboxen för strömbrytaren och använda isoleringsstangen med testledningar för att slutföra testet. Det behöver ingen personal klättra på strömbrytaren, vilket signifikant minskar driftsrisker och ökar säkerheten.

• Det behövs ingen arbetsplattform, vilket också minskar riskerna med arbete i höjd, som risk för elektrisk stöt och risk för oavsiktligt beröring av utrustning. Samtidigt sparas arbetskraft och materialresurser.

• Om en arbetsplattform används krävs professionell personal för att köra och installera den på arbetsplatsen. Efter installation och drift tar det definitivt längre tid än att använda kretsresistansteststaven för testet. Användning av kretsresistansteststaven förkortar arbetstiden, förbättrar arbetseffektiviteten och sparar arbetskraft.

5 Slutsats

Genom jämförelse mellan den konventionella metoden och metoden med kretsresistansteststaven för kretsresistanstest av strömbrytare har fördelen med att använda kretsresistansteststaven fullt visats. För det första minskas driftsriskerna och säkerheten ökas. För det andra förbättras arbetseffektiviteten, och arbetskraft och materialresurser sparas, vilket minskar kostnaderna för den säkra drift av strömnätet.