Na sociedade moderna, como força motriz fundamental para o desenvolvimento econômico e o funcionamento social, o fornecimento estável de energia elétrica é crucial. Os comutadores de alta tensão são o equipamento principal do sistema elétrico, amplamente utilizados em usinas elétricas, subestações, empresas industriais e redes elétricas urbanas, além de outras conexões. Esses comutadores podem realizar a conexão e desconexão rápidas de circuitos em condições de alta tensão e alta corrente, garantindo o funcionamento normal do sistema elétrico e a isolação de falhas.

Uma vez que ocorram falhas no interruptor de alta tensão e no equipamento de comando de alta tensão, é muito provável que se desencadeiem interrupções de energia em grande escala, causando grandes prejuízos à produção social e à vida das pessoas. Em algumas grandes indústrias, uma falha de energia repentina pode levar à interrupção da linha de produção, resultando em grande quantidade de desperdício de matérias-primas e produtos descartados; na rede elétrica urbana, uma falha de energia afetará a vida normal dos moradores, desencadeando uma série de problemas, como congestionamento do tráfego, interrupção da comunicação e assim por diante.

Através do teste de aceitação para testes elétricos de disjuntores de alta tensão, os índices de desempenho do equipamento podem ser testados de forma abrangente, detectando defeitos potenciais e riscos ocultos a tempo para garantir que o equipamento possa funcionar de forma estável e confiável por um longo período após a sua colocação em operação. Isso não só ajuda a melhorar a qualidade do fornecimento de energia do sistema elétrico e a reduzir a incidência de acidentes de corte de energia, mas também fornece uma forte garantia para a produção segura e os benefícios econômicos das empresas elétricas.

1. Princípio de funcionamento e tipos comuns de comutadores de alta tensão

1.1 Princípio de funcionamento de diferentes tipos de comutadores de alta tensão

O disjuntor de óleo é um tipo de interruptor de alta tensão amplamente utilizado nos primeiros tempos, e seu princípio de funcionamento baseia-se na geração de gás pela decomposição do óleo isolante sob a ação da alta temperatura do arco elétrico para extinguir o arco. No processo de ruptura, os contatos móveis e estáticos se separam para produzir um arco, o arco faz com que o óleo isolante circundante se desintegre rapidamente, formando um grande número de hidrogénio, acetileno e outros gases; esses gases na câmara de extinção do arco formam uma pressão elevada que promove o fluxo de óleo para o arco, de modo que o arco se resfrie rapidamente, se alonga e, finalmente, se extingue. O óleo de circuito de disjuntor de vários óleos não é apenas utilizado para extinguir o arco, mas também como meio isolante entre a parte carregada e a carcaça de aterramento; sua estrutura é relativamente simples, mas o volume é enorme; a quantidade de óleo é grande, existe o risco de incêndio e explosão. O disjuntor de óleo menos é destinado a reduzir a quantidade de óleo isolante; apenas o óleo isolante serve como meio de extinção de arco; a parte carregada da carcaça e a ligação à terra da isolação entre o isolante e outros materiais são, em comparação com o disjuntor de óleo mais volumoso, menores; a segurança é melhorada, mas ainda é necessário testar e manter regularmente o óleo isolante.

Os disjuntores de circuito a vácuo utilizam um ambiente de vácuo elevado para extinguir o arco elétrico. A câmara de extinção do arco é feita de cerâmica ou vidro e outros materiais isolantes; o interior é bombeado para um alto vácuo, e os contatos dinâmicos e estáticos são selados na câmara de extinção do arco. Quando o disjuntor quebra, a separação dos contatos gerada pelo arco no vácuo se espalha rapidamente, pois quase não há moléculas de gás no vácuo; o arco não consegue ser mantido e, portanto, é rapidamente extinto. O disjuntor de circuito a vácuo possui as vantagens de tamanho pequeno, peso leve, ação rápida, tempo de combustão do arco curto, longa vida útil, sem risco de explosão, etc. É adequado para ocasiões de operação frequente, como as salas de distribuição de energia de empresas industriais e as casas de abertura e fechamento das redes de distribuição urbanas.

Os disjuntores de SF6 utilizam o gás SF6 como meio de isolamento e meio de extinção de arco; o gás SF6 possui excelente isolamento e capacidade de extinção de arco; a sua resistência ao isolamento é cerca de 2,5 a 3 vezes maior do que a do ar. Quando o disjuntor está aberto, a alta pressão do gás SF6 expulsa o arco. Os disjuntores de SF6 geralmente utilizam gás de pressão, autoenergia ou método de extinção de arco híbrido. O disjuntor de SF6 pressurizado utiliza gás de SF6 comprimido, a formação de fluxo de gás de alta velocidade é impulsionada pelo ar; o disjuntor de SF6 autoperformance é o uso da própria energia do arco para aquecer e comprimir o gás SF6, resultando na expulsão do fluxo de gás de arco; o disjuntor híbrido de SF6 combina as vantagens do disjuntor de pressão e do autoperformance de SF6: possui uma forte capacidade de ruptura, alta tensão no ponto de ruptura, fácil manutenção e fácil operação, além de intervalos de serviço longos, sendo amplamente utilizado em disjuntores de alta e ultraalta tensão. É amplamente utilizado em sistemas de energia de alta e ultraalta tensão.

2. Normas de teste para comutadores de alta tensão

Uma série de normas elaboradas pela Comissão Internacional de Eletrotécnica (IEC), como as normas da série IEC 62271, estabelecem regulamentos detalhados sobre os métodos de ensaio e os requisitos técnicos para equipamentos de comutação e controle de alta tensão, que constituem uma referência importante para os testes de aceitação de comutadores de alta tensão e equipamentos de comutação de alta tensão em escala global. O Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) também publicou numerosas normas relacionadas, como a série de normas IEEE Std C37, que têm ampla influência na avaliação de desempenho e confiabilidade de equipamentos de comutação de alta tensão. Sob a orientação desses padrões, as empresas e fabricantes de equipamentos elétricos estrangeiros concentram-se no teste abrangente e rigoroso de diversos indicadores de desempenho do equipamento durante o processo de homologação, a fim de garantir a alta qualidade e confiabilidade do equipamento. Fabricantes de equipamentos elétricos de renome internacional, como a ABB e a Siemens, utilizam equipamentos de teste automatizados avançados e instrumentos de teste de alta precisão no processo de R&D e produção de equipamentos de comutação de alta tensão, podendo avaliar as características mecânicas, o desempenho elétrico, a confiabilidade e a robustez do equipamento. As características mecânicas, o desempenho elétrico, o desempenho de isolamento, etc., do equipamento são medidas e analisadas com precisão, de modo a detectar possíveis falhas com antecedência e melhorar a confiabilidade e a segurança do equipamento.

3. Teste de aceitação do interruptor de alta tensão

3.1 Conteúdo do item de teste de aceitação

3.1.1 Teste de isolamento

O desempenho de isolação é o índice principal para a operação segura de comutadores de alta tensão, o que está diretamente relacionado à capacidade do equipamento de funcionar de forma estável em ambientes de alta tensão e à segurança de pessoal e equipamentos. A prova de resistência de isolação é uma das principais técnicas para avaliar o desempenho de isolação de comutadores de alta tensão. Ao utilizar um verificador de resistência de isolação, a resistência de isolação é medida entre a parte condutora do comutador de alta tensão e a parte aterrada, entre as partes condutoras das fases diferentes, etc. O valor da resistência de isolação não deve ser inferior ao da parte aterrada. Em geral, o valor da resistência de isolação não deve ser inferior ao valor padrão especificado. Para comutadores de alta tensão de diferentes níveis de tensão, o padrão de qualificação da resistência de isolação é diferente. Para comutadores de alta tensão de 10 kV, geralmente é exigido que a resistência de isolação seja superior a várias centenas de megohms. Se o valor da resistência de isolação for muito baixo, isso indica que o material isolante pode apresentar problemas de umidade, envelhecimento, ruptura e outros, o que aumentará consideravelmente o risco de avaria do isolamento do equipamento e pode causar acidentes de energia graves.

Devido às diferenças na sua estrutura e no meio de extinção de arco, existem diferentes métodos e normas para a realização de testes de resistência à isolação em interruptores de alta tensão. Nos interruptores de circuito com vários óleos, existem numerosos componentes isolantes, incluindo buchas, ligamentos isolantes, câmaras de interrupção e óleo isolante. No teste de resistência à isolação, é necessário utilizar um megohmmeter de 2500V ou superior; no estado fechado, é importante verificar a ligação do tirante à isolação do solo, que permite detetar com sensibilidade se a ligação está com humidade, rachaduras, se existe deposição de poluição na superfície e se existe um caminho de arco de defeitos penetrantes, como queimaduras. Nos casos de defeitos de isolação graves na carcaça da linha de alimentação, também é possível detetar estes fatores. Em estado de ruptura, é importante verificar a isolação entre as faixas e a câmara de extinção de arco interno, para garantir uma garantia multidimensional no funcionamento seguro do equipamento.

Os componentes de isolação do disjuntor de óleo são principalmente revestidos de porcelana, com uma barra de isolamento e óleo isolante. Durante a avaliação, utilizou-se um medidor de megohmmeter de 2500 V em estado fechado para verificar a isolação da barra de ligação ao solo e em estado aberto para verificar a isolação entre as faixas e a condição da câmara de extinção de arco interno. No caso do material orgânico utilizado para a barra de ligação isolada, o padrão de ensaio especifica que a resistência de isolação à temperatura ambiente deve cumprir requisitos numéricos rigorosos; a tensão nominal varia de acordo com as normas, por exemplo, na faixa de 3 a 15 kV, a resistência de isolação da barra de ligação não deve ser inferior a 1200 MΩ; após a revisão, a resistência de isolação não deve ser inferior a 1000 MΩ; e, durante a operação das normas, a resistência de isolação não deve ser inferior a 300 MΩ. Estes padrões fornecem uma base clara para avaliar a performance de isolação do equipamento.

O disjuntor de ar mede principalmente a resistência de isolamento da camisa de porcelana que o suporta; geralmente utiliza um medidor de resistência de isolamento de 2500V; seu valor deve ser superior a 5000MΩ; esse padrão mais elevado garante a confiabilidade do isolamento do disjuntor de ar em funcionamento. Os disjuntores de vácuo e os disjuntores de SF6 medem principalmente a resistência de isolamento dos circuitos primários, como as buchas cerâmicas de suporte e os tirantes, e são utilizados o mesmo medidor de resistência de isolamento de 2500V; seu valor deve ser superior a 5000MΩ. Além disso, a medição da resistência de isolamento dos circuitos auxiliares e de controle não deve ser negligenciada e é necessário tomar medidas de segurança primeiro e, em seguida, usar um medidor de resistência de isolamento de 500V (ou 1000V) para testar, cujo valor deve ser superior a 2MΩ. Para o disjuntor de 500 kV, ele deve ser medido com um verificador de resistência de isolação de 1000 V e seu valor deve ser superior a 2 MΩ; essas exigências e normas de teste detalhadas garantem de forma abrangente o desempenho de isolação do interruptor de alta tensão. Essas exigências e normas de teste detalhadas garantem o desempenho de isolação dos interruptores de alta tensão em todos os aspectos e constituem uma base sólida para o funcionamento estável dos sistemas elétricos.

3.1.2 Teste de resistência ao contato: um indicador fundamental da condutividade elétrica

A resistência ao contato é um indicador fundamental da condutibilidade elétrica de um interruptor de alta tensão, que reflete o grau de estanquidade do contato e a condutibilidade elétrica entre os contatos do interruptor e entre os contatos e o condutor. Na operação de interruptores de alta tensão, uma resistência excessiva ao contato é como uma bomba-relógio escondida que pode trazer muitos riscos graves. Devido ao efeito térmico da corrente através da resistência ao contato, de acordo com a lei de Joule, uma resistência excessiva ao contato levará a uma grande quantidade de energia elétrica convertida em calor, o que provocará um aumento acentuado da temperatura da área de contato. Isso não só acelerará a oxidação e o desgaste dos contatos, reduzindo a vida útil dos mesmos, como também poderá causar falhas graves, como erosão e soldagem dos contatos, podendo até levar à falha do interruptor de alta tensão em abrir e fechar a porta, o que ameaçará o funcionamento seguro e estável de todo o sistema elétrico.

Para detectar com precisão e eficácia a situação real da resistência de contato, geralmente é utilizado um fluxo de corrente superior a 100A durante o teste. Isso ocorre porque, na operação real, os comutadores de alta tensão precisam transportar grandes correntes, e correntes de teste menores podem não refletir de forma verdadeira o estado de contato dos contatos em caso de grandes correntes. Quando a corrente de teste é pequena, a película oxidada, o óleo e outras impurezas na superfície dos contatos podem impedir a passagem da corrente, tornando o valor da resistência de contato medida grande e impossibilitando a detecção precisa da resistência de contato real dos contatos. Usar uma corrente alta superior a 100A durante o teste permite quebrar efetivamente essas impurezas na superfície, de modo que os resultados de medição estejam mais próximos do valor real da resistência de contato em operação, proporcionando assim uma base confiável para avaliar a condutividade elétrica do comutador de alta tensão.

3.1.3 Teste de resistência a tensão: propriedades isolantes de comutadores de alta tensão

O teste de resistência a tensão é um teste rigoroso do desempenho da isolação de comutadores de alta tensão. Sob a tensão de teste especificada, a tensão AC é aplicada continuamente ao comutador de alta tensão para verificar se o equipamento consegue suportar a tensão sem que ocorra ruptura ou sobrecorrente da isolação. A tensão de teste geralmente é superior à tensão nominal de operação do equipamento para simular as condições de sobretensão que podem ocorrer durante a operação. Através do teste de resistência a tensão de frequência, é possível verificar efetivamente o desempenho e a confiabilidade da estrutura de isolação, garantindo que o comutador de alta tensão mantenha um bom estado de isolação tanto durante a operação normal quanto durante condições de sobretensão de curto prazo.

A tensão de teste é determinada de acordo com a tensão nominal do interruptor, a estrutura de isolamento e outros fatores. Por exemplo, para interruptores de alta tensão com uma tensão nominal de 10kV, a tensão de teste para resistência à frequência é geralmente de 42kV; para interruptores de alta tensão com uma tensão nominal de 35kV, a tensão de teste é geralmente de 95kV. Essas normas são concluídas através de muitas pesquisas teóricas e experiência prática e podem testar efetivamente o desempenho de isolamento dos interruptores de alta tensão.

No processo de ensaio, é necessário operar de acordo com os procedimentos operacionais. O pessoal responsável pelo ensaio deve desempenhar um bom trabalho na divisão de tarefas, definir claramente as responsabilidades mútuas e designar pessoas especializadas para monitorar a segurança do local e observar o estado do artigo de ensaio. O espécime de ensaio deve ser limpo primeiro e mantido em um estado de absoluta secagem, para evitar danos ao espécime de ensaio e afetar a precisão dos resultados do ensaio. Em ensaios de grande escala, geralmente deve ser realizado primeiro, ou seja, sem fornecer tensão de ensaio ao espécime de ensaio, calibrar diversos medidores, ajustar a distância entre as bolas e garantir o funcionamento normal do equipamento de ensaio e a precisão das medições.

3.1.4 Testes de características mecânicas

As características mecânicas do interruptor de alta tensão afetam diretamente a confiabilidade e a precisão das suas operações de abertura e fechamento, o que, por sua vez, tem um impacto importante na operação segura e estável do sistema elétrico. O tempo de disparo refere-se ao tempo necessário desde o recebimento dos comandos de abertura e fechamento até a separação ou fechamento completo dos contatos do interruptor. Um tempo de disparo muito longo levará a um tempo de remoção de falhas prolongado, o que poderá ampliar o alcance da falha e representar uma ameaça grave para a estabilidade do sistema elétrico; um tempo de fechamento muito longo pode afetar a velocidade normal de restauração do fornecimento de energia do sistema elétrico e, até mesmo, levar a oscilações do sistema em alguns casos. Diferentes tipos e níveis de tensão dos interruptores de alta tensão, o seu tempo de abertura e fechamento, têm requisitos padrão rigorosos, geralmente entre dezenas de milésimos de segundo a centenas de milésimos de segundo.

A velocidade de abertura e de fechamento também é um parâmetro mecânico importante. Uma velocidade adequada de abertura e fechamento pode garantir que os contatos sejam separados ou fechados rapidamente durante o processo de abertura e fechamento, extinguindo efetivamente o arco, reduzindo as queimaduras causadas pelo contato e melhorando a capacidade de abertura e fechamento do interruptor. Uma velocidade muito rápida pode levar a impactos mecânicos excessivos e danos nos componentes do equipamento; uma velocidade muito lenta pode não ser capaz de cortar o arco a tempo, provocando falhas no equipamento.

A simultaneidade refere-se à consistência do tempo de contato de cada fase do interruptor trifásico de alta tensão no processo de abertura e fechamento. Se a simultaneidade não atender aos requisitos, isso levará a um desequilíbrio de corrente trifásica, gerará uma força eletromagnética adicional e estresse mecânico, afetará o funcionamento normal do equipamento e pode até mesmo desencadear o funcionamento incorreto do dispositivo de proteção do relé. Portanto, no teste de aceitação, a simultaneidade do interruptor de alta tensão deve ser verificada rigorosamente para garantir que a diferença no tempo de contato de cada fase esteja dentro do intervalo permitido, e o requisito geral é que a diferença na simultaneidade entre as fases não deve ser superior a alguns milésimos de segundo.

3.1.5 Teste de alta corrente primário: verificação da capacidade de condução de corrente

O teste primário de alta corrente verifica o desempenho do interruptor de alta tensão ao passar por altas tensões. Durante o teste, o interruptor de alta tensão é conectado a um circuito de teste específico para passar uma corrente muito superior à corrente normal de operação. A capacidade de transporte de corrente e a estabilidade térmica do interruptor são avaliadas monitorando vários parâmetros do interruptor sob alta corrente, como a temperatura do contato e as alterações da resistência do contato. Se o interruptor apresentar problemas, como superaquecimento do contato e mau contato durante o teste com alta corrente, isso indica que sua capacidade de transporte de corrente é insuficiente e que a estrutura ou o material do interruptor precisam ser melhorados.

3.1.6 Testes de relés secundários: garantindo proteção confiável

Os testes de relés secundários são um exame abrangente do sistema de proteção secundário de um interruptor de alta tensão. Simulando diversas condições de falha, eles testam se o dispositivo de proteção do relé consegue funcionar de forma precisa, cortar o circuito defeituoso a tempo e proteger a segurança do sistema elétrico. Durante o processo de testes, os valores de ação, valores de retorno, tempo de ação e outros parâmetros do dispositivo de proteção do relé devem ser medidos e ajustados com precisão para garantir que atendam aos requisitos de projeto. Ao mesmo tempo, também é necessário verificar se a instalação do circuito secundário é correta e confiável, a fim de evitar que a proteção apresente falhas ou recuse a funcionar devido à falha do circuito secundário.

3.1.7 Teste de Descarregamento Parcial: Descobrindo Perigos Possíveis Subjacentes

No sistema de isolamento de comutadores de alta tensão, quando a distribuição do campo elétrico não é uniforme, existem defeitos no material isolante ou a intensidade do campo local na superfície do eletrodo é muito alta; isso pode levar ao aparecimento de fenômenos de descarga parcial. Essa descarga geralmente ocorre na cavidade de ar dentro do isolamento, devido a impurezas, descolamento ou pequenas protuberâncias na superfície do eletrodo, etc. Apesar da energia da descarga ser relativamente pequena, ela funciona como uma bomba-relógio escondida no escuro, podendo causar sérios danos ao desempenho do isolamento do comutador de alta tensão.

O dano causado pela descarga parcial se reflete principalmente nos seguintes aspectos: primeiro, acelera o envelhecimento da isolação. A energia gerada pela descarga parcial provoca a decomposição térmica localizada do material isolante, a oxidação e outras reações químicas que gradualmente destroem a estrutura molecular do material isolante, levando a uma diminuição gradual do desempenho da isolação. A descarga parcial a longo prazo acelera significativamente o processo de envelhecimento da isolação, reduzindo significativamente a vida útil do equipamento.

Em segundo lugar, a descarga parcial reduz a resistência de isolamento. Durante o processo de descarga, os elétrons, íons e outras partículas carregadas geradas continuam a impactar o material isolante, de modo que o seu interior gradualmente produz pequenas fissuras e danos. À medida que a descarga continua, essas lesões vão acumulando-se gradualmente, resultando numa redução contínua da resistência de isolamento. Quando a resistência de isolamento for reduzida para um certo nível, a ruptura do isolamento pode ocorrer sob a tensão de funcionamento normal, resultando em falha do equipamento.

Além disso, a descarga parcial grave pode eventualmente levar à ruptura da isolação, o que pode resultar em curto-circuito, aterramento e outras falhas no equipamento. Essas avarias não só podem resultar diretamente em danos ao equipamento, a necessidade de reparação ou substituição de componentes, aumentando os custos de manutenção e o tempo, mas também causar indisponibilidade do equipamento, afetando o fornecimento normal de energia do sistema elétrico, causando grandes inconvenientes à produção e à vida cotidiana e podendo até mesmo causar grandes perdas econômicas. .

Além disso, o processo de descarga parcial produz radiação eletromagnética de alta frequência, esta radiação eletromagnética pode causar interferência no equipamento eletrônico e nos sistemas de comunicação circundantes. Em áreas onde existem instalações de energia, como subestações, as descargas parciais de equipamentos elétricos podem interferir no funcionamento normal de dispositivos de proteção por relés, sistemas de controle automatizado, etc., afetando a estabilidade e a confiabilidade do sistema elétrico.

Para descobrir e avaliar com precisão a situação de descarga parcial a tempo, existem vários métodos de teste de descarga parcial atualmente utilizados. Entre eles, o método de detecção ultrassônica consiste em utilizar a característica de que a descarga parcial produz sinais ultrassônicos, captando esses sinais através de um sensor ultrassônico para sua detecção. A frequência das ondas ultrassônicas é superior à faixa de audição do ouvido humano, geralmente entre 20 kHz e 200 MHz. As vantagens deste método são que a onda acústica é lenta e fácil de detectar, não requer sensores caros e é sensível apenas a vibrações mecânicas e a resistência à interferência eletromagnética é forte.

No entanto, a sinalização acústica gerada pela descarga parcial decai rapidamente no processo de propagação, e no equipamento de comutação isolado a gás (GIS), a distância entre os sensores não pode ser superior a 1 metro, sendo necessário o uso de um maior número de sensores, com uma carga de trabalho de medição maior. Ao mesmo tempo, se o sensor estiver distante do ponto de descarga parcial, existe a possibilidade de que o sinal de descarga não possa ser coletado, sendo o método suscetível a interferência de vibrações mecânicas, dificuldade de identificação do tipo de descarga, faixa de detecção relativamente pequena, tornando difícil a análise quantitativa, sendo assim apenas utilizado como meio auxiliar de medição. .

Através do teste de descarga parcial, a condição de isolação do interruptor de alta tensão pode ser avaliada com precisão de acordo com os resultados do teste. Se os resultados do teste indicarem que a quantidade de descarga parcial está dentro da faixa normal e não há características anormais no sinal de descarga, então pode-se presumir que a condição de isolação do interruptor de alta tensão é boa e ele pode continuar a funcionar com segurança. Por outro lado, se a descarga parcial exceder o valor normal ou houver sinais de descarga anormais, como frequência de descarga anormal, amplitude de descarga grande, etc., isso indica que a isolação do interruptor de alta tensão pode apresentar problemas e é necessário analisar mais a fundo as causas e adotar medidas adequadas, como a revisão do equipamento e a substituição das peças isolantes, etc., para garantir o funcionamento seguro e confiável do interruptor de alta tensão.

3.1.8 Tensão de resistência a impulsos: como lidar com choques súbitos e poderosos

A prova de resistência a tensões de impacto é um meio importante de verificar o desempenho do isolamento de comutadores de alta tensão sob a ação de sobretensões elétricas, sobretensões operacionais e outras tensões de impacto. Nos sistemas de energia, as sobretensões elétricas causadas por raios e as sobretensões operacionais geralmente são muito altas em amplitude e de curta duração, representando uma grande ameaça ao desempenho do isolamento dos comutadores de alta tensão. A prova de resistência a tensões de impacto visa simular essas sobretensões para verificar se o isolamento do comutador de alta tensão pode resistir a esses impactos repentinos e poderosos e garantir que não ocorra nenhum dano ao isolamento quando se encontram em situações semelhantes em operação real.

As formas de onda de tensão de teste utilizadas no teste de tensão de resistência são principalmente formas de onda de choque de relâmpago e formas de onda de choque operacional. O tempo da frente da onda do impulso do choque de relâmpago é muito curto, geralmente em torno de 1,2 μs, e o tempo de meia-pico é de cerca de 50 μs, o que pode simular a sobretensão gerada quando o relâmpago atinge o sistema elétrico; o tempo da frente da onda e o tempo de meia-pico da onda de choque operacional são relativamente longos, respectivamente, em torno de 250 μs e 2500 μs, que são usados para simular a sobretensão gerada no processo de operação do sistema elétrico.

A diferença entre a prova de resistência a impulsos e a prova de resistência a IF está principalmente na forma de onda e no tempo de ação da tensão de teste. A forma de onda da tensão da prova de resistência a IF é sinusoidal, e a duração da prova é geralmente de 1 minuto, sendo utilizada principalmente para avaliar o desempenho do isolamento do interruptor de alta tensão sob tensão IF de longa duração; enquanto a forma de onda da tensão da prova de resistência a IF não é sinusoidal, e a duração da prova é extremamente curta, sendo utilizada principalmente para avaliar a capacidade do interruptor de alta tensão de resistir a tensões de choque de amplitude elevada durante um curto período de tempo. Além disso, o equipamento e o método de teste da prova de resistência a IF também são diferentes dos utilizados na prova de resistência a tensão industrial de frequência, sendo necessário utilizar um gerador de tensão de choque especializado para gerar a tensão de choque e adotar os dispositivos de medição e proteção correspondentes.

No teste de comutadores de alta tensão, o teste de resistência a impulsos geralmente é realizado em conjunto com o teste de resistência a tensão de IF. O teste de resistência a tensão de IF é realizado primeiro para verificar o desempenho do isolamento do comutador de alta tensão inicialmente, e depois o teste de resistência a impulsos é realizado para avaliar ainda mais sua capacidade de isolamento sob tensão de impulso. Só se o comutador de alta tensão passar tanto no teste de resistência a tensão de IF quanto no teste de resistência a impacto, ele poderá ser considerado que sua performance de isolamento atende aos requisitos e poderá operar de forma segura e confiável no sistema elétrico.

3.1.9 Teste de aumento de temperatura

O teste de aumento de temperatura é um teste importante para avaliar a mudança de temperatura de um interruptor de alta tensão em condições normais de operação devido a efeitos térmicos e desempenha um papel fundamental na garantia da confiabilidade e segurança do equipamento ao longo de um período prolongado. O princípio básico baseia-se no princípio fundamental da termodinâmica, a lei da conservação da energia. Quando o interruptor de alta tensão está funcionando, a energia elétrica é convertida em energia térmica, o que aumenta a temperatura do equipamento. Ao mesmo tempo, o equipamento absorve calor durante o processo de aquecimento e mantém o equilíbrio térmico através da dissipação de calor. O teste de aumento de temperatura mede precisamente a mudança de temperatura do equipamento para avaliar em profundidade seu desempenho de dissipação de calor e condições de aumento de temperatura.

Ao realizar testes de aumento de temperatura, é necessário controlar rigorosamente uma série de condições de teste. A temperatura ambiente geralmente é ajustada para a temperatura de teste padrão, tipicamente 20°C ou 25°C. Essa temperatura ambiente estável garante que os resultados do teste sejam comparáveis e precisos. O tempo de teste é geralmente um determinado período de operação contínua, como 2 horas, 4 horas ou 8 horas, a fim de permitir que o equipamento alcance a estabilidade térmica; apenas a estabilidade térmica dos dados obtidos é mais representativa e confiável. A carga de teste é determinada de acordo com a carga nominal do equipamento, geralmente um determinado percentual da carga nominal do equipamento, como 30%, 50% ou carga completa; o tamanho da carga tem um impacto significativo na elevação de temperatura do equipamento. A tensão de teste é determinada de acordo com a tensão nominal do equipamento, geralmente um determinado percentual da tensão nominal do equipamento, ou de acordo com o uso real da tensão, para garantir que as condições de teste estejam de acordo com os cenários operacionais reais. Além disso, também é necessário instalar sensores de temperatura em partes-chave do equipamento, como contatos, conexões condutoras, enrolamentos, cascas, etc., a fim de registrar de forma real e precisa as alterações de temperatura no equipamento durante o teste.

O método de teste para o teste de aumento de temperatura é o seguinte: Primeiro, o interruptor de alta tensão a ser testado é carregado de acordo com as condições de carga especificadas e colocado em uma temperatura ambiente constante. A temperatura do dispositivo no estado inicial é cuidadosamente registrada e, em seguida, o dispositivo é ligado para que comece a funcionar. Durante o teste, as temperaturas das partes críticas do equipamento são medidas e registradas com intervalos regulares até que o equipamento atinja um estado térmicamente estável. A estabilidade térmica geralmente é avaliada por um período contínuo de tempo; a temperatura das partes principais do equipamento não deve exceder um certo limite, por exemplo, em 30 minutos, a mudança de temperatura não deve exceder 1 ° C; o equipamento pode ser considerado como tendo atingido um estado térmicamente estável. .

No teste de aumento de temperatura, um circuito de teste comum consiste em conectar um interruptor de alta tensão a um circuito que simula a operação real e controlar a corrente e a tensão ajustando a carga para alcançar as condições de teste especificadas. Por exemplo, um interruptor de alta tensão com uma corrente nominal de 1000A pode ser conectado a um circuito de teste capaz de fornecer 1000A durante o teste de aumento de temperatura, enquanto o teste é realizado de acordo com as condições de tensão e carga especificadas.

A chave para determinar se o aumento de temperatura supera o teste é comparar o aumento de temperatura calculado com os limites de aumento de temperatura padronizados. Diferentes tipos de interruptores de alta tensão têm diferentes limites de aumento de temperatura. Por exemplo, para alguns disjuntores de alta tensão, o valor limite de aumento de temperatura dos contatos pode ser definido em 70K; isto é, se a diferença entre a temperatura dos contatos e a temperatura ambiente não exceder 70K após o atingimento do estado estável térmico, o aumento de temperatura dos disjuntores de alta tensão é considerado qualificado; se for superior a 70K, é necessário analisar os motivos adicionais, que podem ser mau contato, má dissipação de calor, etc., e é necessário inspecionar e melhorar o equipamento. Verifique e melhore o equipamento.

Para os disjuntores de alta tensão, o limite de aumento de temperatura do circuito condutor também é claramente definido, geralmente entre 65K – 80K; o valor específico depende do tipo de disjuntor, da corrente nominal e de outros fatores. Ao avaliar se o aumento de temperatura é qualificado, é necessário seguir rigorosamente as normas e normas relevantes para garantir que o interruptor de alta tensão não cause acidentes de segurança devido ao sobreaquecimento durante a operação real, de modo a garantir o funcionamento estável do sistema elétrico.

4 Outros itens-chave para testes de óleo e equipamentos de teste de gás SF6

Os testes de gás e líquido para o gás SF6 ou óleo isolante como meio de isolamento e extinção de arco no interruptor de alta tensão são cruciais; a pureza, o teor de umidade e os produtos de decomposição do gás SF6 afetam diretamente a capacidade de isolamento e extinção de arco. Uma pureza insuficiente pode resultar em uma diminuição da resistência ao isolamento, e um alto teor de umidade pode congelar a baixa temperatura, danificando a estrutura interna do equipamento, além de acelerar a decomposição do gás SF6, resultando em produtos de decomposição tóxicos e perigosos, representando uma ameaça à segurança do equipamento e da equipe. Através do equipamento profissional de detecção de gás, os indicadores de gás SF6 permitem garantir que atende aos requisitos do padrão relevante. No que diz respeito ao óleo isolante, é necessário testar sua tensão de ruptura, valor ácido, teor de umidade e outros parâmetros para determinar se o desempenho do óleo isolante é bom ou não e se ele precisa ser substituído ou tratado.