Метод виміру опору контуру 110 кВ та 220 кВ SF6 вимикачів за допомогою тестових паличок для опору контуру

Автоматичні вимикачі є одними з найважливіших електричних пристроїв у системі живлення. Вони є електричними пристроями, здатними переривати, закривати та проводити нормальний струм робочої лінії, а також можуть проводити, закривати та переривати визначені аварійні струми (наприклад, струми короткого замикання) протягом визначеного часу. Добре контакт в провідному контурі автоматичного вимикача є важливою умовою для забезпечення його безпечного функціонування. Якщо контакт поганий, це може призвести до перегріву або навіть вигоріння вимикача, що призведе до відключення електроенергії в мережі. Читання контакту в провідному контурі автоматичного вимикача можна визначити за допомогою тесту опору контуру. Тому вимірювання опору контуру необхідне при профілактичних тестах. Нижче наведено приклад тесту опору контуру для 220 кВ сернокислого гексафториду (SF₆) автоматичного вимикача.

2. Аналіз поточної ситуації

У сучасних електроенергетичних системах більшість систем 110 кВ та 220 кВ використовують автоматичні вимикачі SF₆. Відповідно до вимог ізоляційного проектування самого вимикача та вимог проектування електроенергетичної системи, висота автоматичного вимикача 110 кВ зазвичай становить 2,5 метра, а висота автоматичного вимикача 220 кВ — 4 метри. Додатково, є рамна висота близько 2 метрів. Загальна висота вимикача становить від 4 до 6 метрів.

Для проведення тесту опору контуру на автоматичному вимикачу необхідні лістки та платформи для висотних робіт. Крім того, для сучасних обернених типів автоматичних вимикачів SF₆ заборонено підйом людськими ресурсами. Тому, якщо тест опору контуру проводиться за допомогою традиційного методу, можна використовувати лише платформу для висотних робіт.

3. Підсумок методів тестування
(1) Принцип тесту

Для тесту опору контуру автоматичного вимикача використовується метод спаду напруги. Принцип методу спаду напруги полягає в тому, що коли через контур, що перевіряється, пропускається постійний струм, відбувається спад напруги на контактному опорі контуру. Вимірюючи струм, що пройшов через контур, та спад напруги на контурі, що перевіряється, можна обчислити значення контактного опору струму за законом Ома: R = U/I. Схематичне зображення тесту опору контуру автоматичного вимикача наведено нижче (Рисунок 1):

Напруга - це різниця між двома точками потенціалу. Якщо припустити, що земля є точкою нульового потенціалу, то можна просто зрозуміти, що прикладена напруга є електродвижущою силою. У цьому випадку нам потрібно лише прикласти електродвижущу силу між двома точками тестування за допомогою приладу для тестування.

(2) Метод тестування

Фізична схема з'єднання на місці для тесту опору контуру автоматичного вимикача сернокислого гексафториду (SF₆) наведена нижче (Рисунок 2):

Як відомо, при проведення високовольтних тестів на автоматичних вимикачах, обидві сторони вимикача повинні бути надійно заземлені. Це технічна міра для забезпечення безпеки, яка чітко встановлена в Правилах безпеки. На основі фундаментальної характеристики, що струм може пройти лише через конкретний шлях, під час тесту опору контуру автоматичного вимикача ми інженерно використовуємо безпечну заходу під час експлуатації - заземлюючий дріт - як струмовий контур. Поперечне сечение заземлюючого дроту становить 25 мм², що достатньо для витримання великого струму 200 А, що задовольняє вимоги до тесту.

Під час тесту ми відключаємо точку заземлення заземлюючого дроту на одній стороні автоматичного вимикача, зберігаючи безпечне заземлення робочої точки на іншій стороні. Ми підключаємо два струмові полюси тестового приладу до заземлюючих дротів на обох сторонах автоматичного вимикача. Таким чином, струм може бути прикладений через заземлюючі дроти на обох сторонах, формуючи струмовий контур для тесту. Оскільки точка заземлення на одній стороні автоматичного вимикача відключена під час тесту, опір заземлюючої мережі виключається з тестового контуру, забезпечуючи, що тестовий контур включає лише автоматичний вимикач, що гарантує точність тесту.

Далі - рішення для контуру тестової напруги. Ми підключаємо дроти контуру тестової напруги до металевого верхнього стержня ізоляційного стержня (металевий верхній стержень був спеціально оброблений, щоб мати заострений кінець, щоб забезпечити добре контактування з клемною коробкою автоматичного вимикача). Оскільки опір контуру самого автоматичного вимикача дуже малий, навіть невеликий опір переходу може призвести до значних помилок. Під час тесту металевий верхній стержень ізоляційного стержня натискатиметься на клемну коробку автоматичного вимикача (потрібні два ізоляційних стержня, які будуть натискатися на верхню та нижню клемну коробку автоматичного вимикача). Оскільки дроти контуру тестової напруги тонкі та легкі, вони майже не впливають на операції тестувальників, які піднімають ізоляційні стержні для тестування.

Причина, чому струмовий контур формується за допомогою заземлюючих дротів на обох сторонах автоматичного вимикача, є подвійною. По-перше, струмові дроти товсті та важкі. По-друге, через великий тестовий струм, повинен бути забезпечений хороший контакт; в іншому випадку, точки контакту будуть занепокоєні. Якщо б ізоляційні стержні використовувались для формування струмового контуру, збільшена вага ізоляційних стержнів зробила б їх складними для операцій тестувальників, і хороший контакт не міг би бути гарантований.

Тест проводиться наступним чином: спочатку ми прикріплюємо кліпси проводів -I та +I до заземлюючих дротів на обох сторонах автоматичного вимикача. Це може бути виконано персоналом, що стоїть на землі, таким чином, створюючи струмовий контур. Потім, тестувальники стоять на рамі або механізмі коробки автоматичного вимикача та натискатимуть металеві верхні стержні ізоляційних стержнів, з'єднаних з дротами контуру напруги, на верхню та нижню клемну коробку автоматичного вимикача відповідно. Важливо забезпечити, щоб -U відповідав -I, а +U - +I. Таким чином, завершується тестовий контур.

4 Аналіз результатів тесту

Для тестувальників все має підтверджуватися даними. Використовуючи спеціально підготовлені ізоляційні стержні для тестування опору контуру автоматичних вимикачів, ми провели тест опору контуру на автоматичних вимикачах 220 кВ та 110 кВ на підстанціях 220 кВ Хайген та 220 кВ Сонмінг, які знаходяться у нашій юрисдикції.

Автоматичний вимикач 110 кВ підстанції 220 кВ Хайген

Автоматичний вимикач 220 кВ підстанції 220 кВ Сонмінг

Автоматичний вимикач 220 кВ підстанції 220 кВ Сонмінг

Результати, отримані традиційним методом та за допомогою стержня для тестування опору контуру, майже однакові, з похибкою від 1 до 2 μΩ. Ця похибка прийнятна, що свідчить про те, що цей метод є можливим та точним.

Порівняння тесту опору контуру автоматичних вимикачів за допомогою стержня для тестування опору контуру та традиційним методом
(1) Традиційний метод тестування

• Традиційний метод вимагає, щоб робітники піднімалися на автоматичний вимикач або використовували платформу для висотних робіт. Без підйому або використання платформи для висотних робіт, проводи для тестування не можна під'єднати до верхньої та нижньої клемних коробок автоматичного вимикача.

• Робота на висоті несе певні ризики. По-перше, автоматичний вимикач може зламатися (такі випадки відбувалися в Китаї). По-друге, є ризик випадіння персоналу. На даний момент підйом на автоматичні вимикачі категорично заборонений, що може запобігти завершенню тесту автоматичного вимикача.

• При використанні платформи для висотних робіт, її обмежує місце. В деяких підстанціях простір дуже компактний, а в деяких електричних баях немає достатньо місця для входу платформи для висотних робіт, що запобігає завершенню тесту та загрожує безпечному функціонуванню автоматичного вимикача. Крім того, при управлінні платформою для висотних робіт потрібна особлива обережність, оскільки оточуючі пристрої зазвичай під напругою. Необхідно постійно підтримувати достатні безпечні відстані. Також необхідно зберігати достатні відстані від обладнання, що знаходиться в відключені, щоб запобігти пошкодженню. Робота платформи для висотних робіт вимагає спеціального нагляду, що збільшує кількість необхідного персоналу.

(2) Тест за допомогою стержня для тестування опору контуру

• Робітникам потрібно лише стояти на рамі або механізмі коробки автоматичного вимикача та використовувати ізоляційний стержень з проводами для тестування, щоб завершити тест. Не потрібно, щоб персонал піднімався на автоматичний вимикач, що значно зменшує оперативні ризики та підвищує безпеку.

• Не потрібно використовувати платформу для висотних робіт, що також зменшує ризики, пов'язані з роботою на висоті, такі як ризик електротравматизму та ризик випадкового дотику до обладнання. Одночасно, це економить людські та матеріальні ресурси.

• Якщо використовується платформа для висотних робіт, потрібні професійні робітники для її управління та установки на місці роботи. Після установки та управління, це точно займе більше часу, ніж використання стержня для тестування опору контуру для тесту. Використання стержня для тестування опору контуру скорочує робочий час, підвищує продуктивність праці та економить людські ресурси.

5 Висновок

Шляхом порівняння традиційного методу та методу використання стержня для тестування опору контуру для тесту опору контуру автоматичних вимикачів, повністю демонстровано переваги використання стержня для тестування опору контуру. По-перше, оперативні ризики під час роботи зменшуються, а безпека підвищується. По-друге, продуктивність праці підвищується, економляться людські та матеріальні ресурси, що знижує витрати на безпечне функціонування електроенергетичної мережі.