Vacuüm circuitbrekers testmethoden

Wanneer vacuümonderbrekers worden vervaardigd of in het veld gebruikt, worden er drie tests uitgevoerd om hun functionaliteit te valideren: 1. Contactweerstandstest; 2. Hoogspanningsveerkrachttentoonstelling; 3. Leektest.

Contactweerstandstest

• Tijdens de contactweerstandstest wordt een micro-ohmmeter aangebracht op de gesloten contacten van de vacuümonderbreker (VI), en wordt de weerstand gemeten en vastgelegd. Het resultaat wordt vervolgens vergeleken met de ontwerpspecificaties en/of de gemiddelde waarden voor andere vacuümonderbrekers uit dezelfde productiepartij.

• Deze testmethode zorgt ervoor dat de contactweerstand van elke vacuümonderbreker voldoet aan de verwachte technische specificaties, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid worden gegarandeerd. Door de resultaten te vergelijken met de gemiddelde waarden van dezelfde partij kunnen potentiële anomalieën worden geïdentificeerd, waardoor tijdige correctieve maatregelen kunnen worden genomen.

Hoogspanningsveerkrachttentoonstelling

Bij de hoogspanningsveerkrachttentoonstelling wordt een hoge spanning aangebracht over de open contacten van de vacuümonderbreker (VI). De spanning wordt geleidelijk verhoogd tot de testwaarde, en eventuele lekstroom wordt gemeten. Fabriekstests kunnen worden uitgevoerd met behulp van AC- of DC-hoogspanningstoestellen. Fabrikanten bieden verschillende draagbare toestellen aan voor het uitvoeren van hoogspanningstests op open vacuümonderbrekers. De meeste van deze toestellen zijn DC-toestellen omdat ze aanzienlijk compacter en dus draagbaarder zijn dan AC-hoogspanningstoestellen.

Bij gebruik van een DC-testspanning kan een hoge veldemissiestroom vanaf een microscopisch scherp punt op één contact worden verkeerd geïnterpreteerd als een indicatie dat de vacuümonderbreker gevuld is met lucht. Om dergelijke misinterpretaties te voorkomen, moet de vacuümonderbreker altijd getest worden onder zowel positieve als negatieve DC-spanningspolariteiten. Dit betekent dat de test moet worden uitgevoerd door de polariteiten om te keren. Een defecte onderbreker die gevuld is met lucht zal in beide polariteiten vergelijkbaar hoge lekstromen vertonen.

Een goede onderbreker met een juist vacuüm niveau kan nog steeds hoge lekstromen tonen, maar dit is doorgaans alleen in één polariteit. Een onderbreker met een klein scherp punt op het contact produceert een hoge veldemissiestroom alleen wanneer het als kathode fungeert, niet als anode. Daarom zal het herhalen van de test door de polariteiten om te keren, elk misverstand over de resultaten voorkomen. De testspanning die gebruikt moet worden voor het testen van een vacuümonderbreker, moet de aanbevelingen van de fabrikant van de vacuümonderbreker volgen.

Hieronder is een voorbeeld van een hoogspanningsvacuümonderbrekertestapparaat, variërend van 10 tot 60 kV DC, aangeboden door Megger:

Leektest (MAC-test)

De leektest is gebaseerd op het Penningontladingprincipe, vernoemd naar Frans Michael Penning (1894-1953). Penning demonstreerde dat wanneer een hoge spanning wordt aangebracht op open contacten in een gas en de contactstructuur wordt omringd door een magnetisch veld, de hoeveelheid stroom die tussen de platen stroomt, afhankelijk is van de gasspanning, de aangebrachte spanning en de kracht van het magnetisch veld.

Basis Testopzet

De figuur hieronder illustreert de basisopzet voor een vacuümonderbreker (VI) leektest. Voor veldtests wordt de VI geplaatst binnen een draagbare vaste magneetspoel, of wordt een flexibele kabel een bepaald aantal keren om het testmonster gewikkeld. Wanneer de test begint, wordt hoge spanning DC aangebracht op de VI, en wordt de basismeting van de lekstroom gedaan. Vervolgens, tijdens een tweede toepassing van hoge spanning DC, wordt een DC-spanningspuls aangebracht op de magneetveldspoel, en wordt de totale stroom gemeten tijdens deze puls. De ionenstroom wordt berekend als de totale stroom min de lekstroom. Aangezien zowel de kracht van het magnetisch veld als de aangebrachte spanning bekend zijn, is de enige overgebleven variabele de gasspanning. Als het verband tussen gasspanning en stroom is bekend, kan de interne druk worden berekend op basis van de gemeten stroom.

Deze testmethode stelt een nauwkeurige beoordeling van het vacuüm niveau binnen de vacuümonderbreker mogelijk, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid worden gegarandeerd. Door de veranderingen in stroom onder verschillende omstandigheden te vergelijken, kunnen potentiele lekkageproblemen effectief worden gedetecteerd, waardoor de veilige werking van de apparatuur wordt gewaarborgd.

Zelfs de beste vacuümonderbrekers (VIs) hebben enig niveau van lekkage, en deze lekkage kan langzaam genoeg zijn dat de VI voldoet aan of zelfs de voorspelde levensduur van de fabrikant overtreft. Echter, onverwachte toename van de lekrate kan de levensduur van de VI aanzienlijk verkorten. Wanneer VIs binnen schakelaars tijdens routineonderhoud worden getest met traditionele methoden, keeren ze terug naar dienst met slechts de zekerheid dat ze op dat moment functioneren, zonder enige voorspelling over toekomstige prestaties.

Voordelen van Leektesten

Het instellen en uitvoeren van de leektest is niet moeilijker dan veel van de veldtests waarmee onderhoudspersoneel al vertrouwd is, en de resultaten zijn uiterst nauwkeurig bij het bepalen van de interne druk van de VI. Met de voortdurende adoptie van leektests kan de elektriciteitsindustrie een aanzienlijke verbetering verwachten in de efficiëntie van het onderhoud en een vermindering van het aantal onverwachte storingen van VIs.

Door leektests toe te passen, kan niet alleen de huidige functionaliteit van de apparatuur worden gewaarborgd, maar ook cruciale voorspellende gegevens over toekomstige prestaties worden verschaft. Deze benadering helpt niet alleen bij het verlengen van de levensduur van de apparatuur, maar draagt ook bij aan het ontwikkelen van meer effectieve preventieve onderhoudsplannen, waardoor de algemene betrouwbaarheid en veiligheid van het systeem wordt verbeterd.

De bovenstaande beschrijving is verfijnd om de informatie duidelijk en nauwkeurig over te brengen, terwijl de leesbaarheid wordt verbeterd. Het benadrukt het belang van leektests en de voordelen daarvan ten opzichte van traditionele testmethoden, en wijst op de potentiële positieve effecten op de elektriciteitsindustrie.

Gebruik van de Rigid Magnetische Spoel in de MAC-test op de Gehele Pool

De figuur hierboven laat zien hoe de rigid magnetische spoel die in de MAC-test wordt gebruikt, kan worden toegepast op de gehele pool wanneer de vacuümonderbreker (VI) niet gemakkelijk toegankelijk is. Terwijl veel van de middenspanningsvacuümschakelaars in het veld toestaan dat de spoel wordt toegepast op individuele VIs of individuele polen, hebben sommige niet voldoende ruimte of configuratie hiervoor.