Abnormale Betriebszustände und Behandlung von Hochspannungsschaltgeräten und -trennern

Häufige Fehler an Hochspannungsschaltgeräten und Druckverlust in der Antriebseinheit
Häufige Fehler an Hochspannungsschaltgeräten selbst umfassen: Fehlschließen, Fehlzuschalten, falsches Schließen, falsches Zuschalten, Dreiphasen-Asynchronität (Kontakte schließen oder öffnen nicht gleichzeitig), Schäden an der Betriebsmechanik oder Druckabfall, Ölspritzung oder Explosion aufgrund unzureichender Unterbrechungsfähigkeit und Phasenselektive Schaltgeräte, die nicht gemäß dem befohlenen Phasenbefehl arbeiten.
"Druckverlust in der Schaltgerätemechanik" bezieht sich im Allgemeinen auf Abnormalitäten des hydraulischen Drucks, des pneumatischen Drucks oder des Ölstands innerhalb der Schaltgerätemechanik, was zu einer Blockierung von Schließ- oder Öffnungsoperationen führt.

Behandlung von Schaltgeräten mit Blockierung beim Schließen/Öffnen während des Betriebs

Wenn ein Schaltgerät während des Betriebs eine Blockierung beim Schließen/Öffnen erleidet, sollte es so schnell wie möglich aus dem Betrieb genommen werden. Je nach Situation sollten die folgenden Maßnahmen ergriffen werden:

• In Umspannanlagen, die über einen dedizierten Bypass-Schaltkreis oder einen Buskopplungsschaltkreis verfügen, der auch als Bypass fungiert, kann das Bypass-Substitutionsverfahren verwendet werden, um das defekte Schaltgerät vom Netz zu isolieren.

• Falls eine Bypass-Substitution nicht möglich ist, kann der Buskopplungsschaltkreis in Serie mit dem defekten Schaltgerät verwendet werden; anschließend wird der Stromseitige Schaltkreis auf der gegenüberliegenden Seite geöffnet, um das defekte Schaltgerät abzuschalten (nach der Lastübertragung).

• Für II-Busbar-Konfigurationen kann der externe Brückenschieber der Leitung geschlossen werden, um die II-Verbindung in eine T-Verbindung umzuwandeln, wodurch das defekte Schaltgerät außer Betrieb genommen wird.

• Wenn der Buskopplungsschaltkreis selbst eine Blockierung beim Schließen/Öffnen erleidet, können beide Busabschalter eines bestimmten Elements (d.h. "Doppelspannung") gleichzeitig geschlossen und dann die Abschalter auf beiden Seiten des Buskopplungsschaltkreises geöffnet werden.

• Für Umspannanlagen mit doppelten Stromquellen, aber ohne Bypass-Schaltkreis, kann die Umspannanlage vor der Behandlung der Betriebsmechanik des Druckverlust-Schaltkreises vorübergehend in eine Endumspannanlagenkonfiguration umgewandelt werden, wenn ein Leitungsschaltkreis Druckverlust erleidet.

• Ein defektes Schaltgerät in einem 3/2-Busbar-Schema, das innerhalb eines Ringnetzes betrieben wird, kann mithilfe seiner Abschalter auf beiden Seiten isoliert werden.

Folgen einer nicht vollständigen Phasenbetätigung von Hochspannungsschaltgeräten

Wenn eine Phase eines Schaltgeräts nicht unterbricht, entspricht dies einem Zweiphasen-Offenkreis; wenn zwei Phasen nicht unterbrechen, entspricht dies einem Einphasen-Offenkreis. Dies erzeugt Nullfolge- und Negativfolgespannungen und -ströme, die potenziell zu den folgenden Folgen führen können:

• Die Verschiebung des Neutralpunkts durch Nullfolgespannung führt zu ungleichen Spannungen zwischen den Phasen und Erde, wobei einige Phasen erhöhte Spannungen erfahren, was das Risiko von Isolierstoffbrüchen erhöht.

• Nullfolgeströme erzeugen elektromagnetische Störungen innerhalb des Systems, die die Sicherheit von Kommunikationsleitungen bedrohen.

• Nullfolgeströme können Nullfolgeschutzrelais auslösen.

• Eine erhöhte Impedanz zwischen zwei Teilen des Systems kann zu asynchronem Betrieb führen.

Behandlungsmethoden für nicht vollständige Phasenbetätigung von Schaltgeräten

• Wenn ein Schaltgerät automatisch auf einer Phase abschaltet, was zu einem Zweiphasenbetrieb führt, und die automatische Wiedereinschaltung (initiiert durch Phasenverlustschutz) nicht funktioniert, sollte sofort den Feldpersonal angewiesen werden, einmal manuell wieder einzuschalten. Falls dies nicht erfolgreich ist, werden die verbleibenden zwei Phasen geöffnet.

• Wenn zwei Phasen offen sind, sollte sofort eine geeignete Methode gewählt werden, um das Schaltgerät vollständig zu öffnen.

• Im Fall einer nicht vollständigen Phasenbetätigung eines Buskopplungsschaltkreises sollte sofort dessen Strom reduziert, die geschlossenen Busleiter in Einbusbetrieb umgestellt oder, falls das System offen ist, eine Busleitung deaktiviert werden.

• Wenn das nicht vollständig phasengesteuerte Schaltgerät einen Generator versorgt, sollte die aktive und reaktive Leistung des Generators schnell auf Null reduziert und dann die oben genannten Behandlungsmethoden angewendet werden.

Methoden zur Entladung eines nicht vollständig phasengesteuerten Schaltgeräts

In einem 220 kV-System wird das fehlerhafte, nicht vollständig phasengesteuerte Schaltgerät mit einem Bypass-Schaltkreis parallelgeschaltet. Nachdem die Gleichstromsteuerkraft des Bypass-Schaltkreises deaktiviert wurde, werden die Abschalter auf beiden Seiten des nicht vollständig phasengesteuerten Schaltgeräts geöffnet, um es zu entladen.

Wenn das Element, das mit dem nicht vollständig phasengesteuerten Schaltgerät verbunden ist, entladen werden kann und die Umspannanlage Doppelbusleiter verwendet, wird zunächst der Leitungsschaltkreis auf der gegenüberliegenden Seite geöffnet. Dann werden andere Elemente auf den anderen Busleiter auf dieser Seite übertragen, der Buskopplungsschaltkreis in Serie mit dem nicht vollständig phasengesteuerten Schaltgerät verbunden, der Buskopplungsschaltkreis verwendet, um den Leerlaufstrom zu unterbrechen, wodurch die Leitung und das nicht vollständig phasengesteuerte Schaltgerät entladen werden, und schließlich werden seine Abschalter auf beiden Seiten geöffnet.

Behandlung, wenn ein Schaltgerät nicht betrieben werden kann und die Leitung nicht entladen werden kann

In einer 500 kV 3/2-Schaltkreiskonfiguration, wenn ein Schaltgerät blockiert ist und nicht betrieben werden kann, während die Leitung unter Spannung bleiben muss, kann das defekte Schaltgerät durch Öffnen seiner Abschalter auf beiden Seiten entladen werden. Die folgenden Vorsichtsmaßnahmen müssen beachtet werden:

• Wenn zwei Strings miteinander verknüpft sind, schalten Sie die DC-Stromversorgung aller Leistungsschalter aus, bevor Trennschalter zum Öffnen der Schleife verwendet werden; stellen Sie die DC-Stromversorgung unmittelbar nach dem Öffnen der Schleife wieder her.

• Wenn drei oder mehr Strings miteinander verknüpft sind, schalten Sie die DC-Stromversorgung aller Leistungsschalter in dem String aus, der den fehlerhaften Leistungsschalter enthält, bevor die Schleife geöffnet wird; stellen Sie die DC-Stromversorgung der anderen Leistungsschalter in diesem String unmittelbar danach wieder her.

Behandlung von abnormalen Bedingungen an Trennschaltern während des Betriebs

• Im Falle einer Überhitzung des Trennschalters sofort die Last reduzieren.

• Bei starker Überhitzung die Last über einen Busschaltvorgang oder einen Umgehungsbus umleiten, um den Trennschalter außer Betrieb zu nehmen.

• Wenn das Abschalten des überhitzten Trennschalters erhebliche Ausfälle und Verluste verursachen würde, führen Sie Wartungsarbeiten unter Spannung durch, um Bauteile nachzuziehen. Wenn die Überhitzung anhält, überbrücken Sie den Trennschalter vorübergehend mit einem Brückenkabel.

Ursachen für Überhitzung bei Hochspannungstrennschaltern

Der Hauptleitweg von Hochspannungstrennschaltern in Stromnetzen besteht aus den Hauptkontaktblättern (bewegliche und feste Kontakte), leitenden Stäben (oder Platten), Übergangskontakten zwischen leitenden Stäben und Anschlussklemmen sowie Anschlussklemmen für Zuleitungen. Daher tritt Überhitzung typischerweise an den Hauptkontaktblättern, Übergangskontakten und Anschlussklemmen auf.
Hauptursachen sind: schlechter Kontakt zwischen beweglichen und festen Kontakten, unzureichender Kontaktdruck, mechanische Verformung oder Verschleiß, elektrische Erosion sowie Verschmutzungen wie Schmutz, chemische Ablagerungen oder Oxidschichten auf den Kontaktflächen, die alle den Kontaktwiderstand erhöhen.

Die Verbindung zwischen leitenden Stäben (Platten) und Anschlussklemmen erfolgt üblicherweise über Übergangskontaktstrukturen – wie Rollkontakte, drehende Oberflächenreibungskontakte oder Strukturen ähnlich den Hauptkontakten – und an diesen Stellen treten häufig Überhitzungsfehler im Betrieb auf. Zusätzlich können auch feste Kontaktstellen von Trennschaltern überhitzen.

Methoden zur Behebung von Überhitzung bei Hochspannungstrennschaltern

• Überwachung verbessern: Betreiber von Umspannwerken sollten bei jeder Schicht Trennschalter inspizieren und dabei besonders auf Erwärmung im leitfähigen Pfad achten. Analysieren Sie basierend auf Laststrom und Komponentenzustand. Bringen Sie Temperaturanzeigewachsstreifen an wichtigen leitfähigen Teilen an und überwachen Sie deren Schmelzverhalten. Verwenden Sie nach Möglichkeit Infrarot-Thermometer zur temperaturmessung unter Spannung. Führen Sie Sonderinspektionen bei plötzlichen Wetteränderungen durch.

• Trennschalter korrekt bedienen: Zu Beginn langsam und vorsichtig betätigen und das Bewegungssystem sowie die Bewegung des leitenden Stabes beobachten. Beim ersten Kontakt beim Schließen entschlossen und schnell schließen; beim ersten Lösen beim Öffnen rasch trennen, um die Lichtbogenzeit zu minimieren und die Kontakterosion zu verringern.

• Wartungsqualität verbessern: Führen Sie jährliche Wartungsarbeiten durch, wobei der Schwerpunkt auf den Kontaktstellen des leitfähigen Pfads liegt. Zerlegen, reinigen und prüfen Sie bewegliche und feste Kontakte – diese sollten intakt sein. Ersetzen Sie Kontakte mit starker Brandspuren, übermäßigem mechanischem Verschleiß oder erheblicher Verformung. Prüfen Sie alle leitfähigen Teile auf Anzeichen von Überhitzung und ersetzen Sie Kontakte, die durch Überhitzung geglüht, verformt oder ihre Elastizität verloren haben. Prüfen und justieren Sie die Kontaktfedern; ersetzen Sie Federn, die stark korrodiert sind oder ihre Elastizität verloren haben.