带同步器的高压开关试验

2022-07-14浏览次数:166

带同步器的高压开关试验


Case Study

TERNA S.p.A.

By Gabriele Ribichini, Managing Director, Dewesoft S.R.L., Italy


断路器是电力输送系统的重要组成部分。当电路中的电流取代设计限制时,它们可以防止损坏系统的组件和布线。意大利传输系统操作员 Terna s.p.a. 想检查一个老式同步高压断路器的开关功能。Dewesoft 数据采集系统和 Power Analysis 软件完成了这项工作。

Terna s.p.a. 是一家总部设在意大利罗马的传输系统运营商(TSO)。它通过管理意大利高压输电网的 Terna Rete Italia 运作。由74,669公里线路组成的网络,包括888个变电站,以及每年管理3200亿千瓦时的4个控制中心。


同步器

断路器是一种机械开关装置,能够在正常和非正常情况下产生、携带和断开电网电流。在异常情况下,如闪电击中输电桿塔,断路器隔离故障组件的系统,以防止额外的损坏。理想情况下,在闭合的条件下,断路器应作为一个完美的导体,以确保最佳的电流。
同步器广泛应用于高压断路器中,以避免高电流时触点开启或关闭。开启大电流会导致电弧,降低接触寿命。
同步器知道执行器的延迟,观察正弦波的定时,并在一个神奇的瞬间向断路器发出指令,计算出触点移动时的零瞬时电流。
由于三个正弦波移动了120度,所以在所有三个相位上执行相同的驱动,但时间不同。
一个全新的安装程序是校准工作完美,并保持联系人在操作过程中,但不幸的是,在这几年中,联系人打开/关闭时间发生变化,并导致在错误的时间启动。

测试目的

这个功能试验的目的是分析一个老式的同步高压断路器,以检查可能偏离初始设置。

使用的测量设备

▶  Dewesoft SIRIUS 信号调理和捕获模块,SIRIUSi-HS 4xHV,4xLV 型
三个Dewesoft交流电流钳型号DS-CLAMP-15AC
DewesoftX 数据采集软件
DewesoftX 功率分析模块

图1. Dewesoft SIRIUSi-HS 采集模块非常紧凑和健壮,专为外地行动设计。


该模块集成了信号调理功能,如交流或直流耦合选择,可编程增益,偏移补偿(来自传感器) ,可编程 LP 滤波器,激励电流探头,等等,包括自我识别探头的电流和使用灵敏度。
在众多的特征中,1600V 频率的电隔离导航系统是值得注意的。


将仪器连接至系统

三个电压以1:3800的转换率连接在电压互感器的二级上,而三个电流在电流互感器的下游被截断,转换率为1:800。

图2. 仪器与电源系统的连接。

同步器发送到开关的两个指令信号(开启和关闭)也被连接,信号在110Vdc。


进行测试

一个典型的断路器合闸试验可以分为三个不同的时刻: 高压母线的合闸、空载断路器的合闸和有载交货。

图3。断路器-三个不同的时刻: 1)高压母线的通电,2)空载断路器的合闸,3)负载时的交货。

高压母线的通电

高压线棒的通电是通过一系列具有时间历史的高频放电来测量的。

图4。具有时间历史的一系列高频放电测量高压棒的通电。

关闭开关

关于收盘时间的分析

开关闭合测试的执行显示了在某一时刻上升到117V 的命令信号。
图5. 开关闭合测试——指令信号是顶部的绿色信号。



从当前信号的趋势,我们能够测量激活延迟等于163ms。
关闭瞬间的电流信号的细节突出了一个非常紧张的趋势,可能是由于触发电流峰值高达900A 的放电。

图6. 关闭瞬间的当前信号的细节突出了一种紧张的趋势。

开关下游没有负载可能是闭合后电流信号发生重大失真的原因。


图7. 闭合后电流信号的畸变——比较三个电压和三个电流。

同步器的行为分析

对开关切换瞬间的详细分析突出表明,这三个阶段的闭合不会定期发生,也不会在不正确的瞬间发生。
分析表明,瞬时电压 V12为24kv 时,第12相(红)闭合,瞬时电压 V4为234kv 时,第4相(4.33 ms 后)闭合,瞬时电压 V8为 -250kv 时,第8相(1.89 ms 后)闭合。

图8。开关切换瞬间高亮分析——三相的闭合不会定期发生,并且出现在不正确的瞬间。

这种行为导致了电弧,在上面的电流图中清楚地显示为峰值。


负载回报

图9. 在交付时,当前信号呈现一个规则的形状。

相量分析

相量分析突出了这三个阶段的不匹配和不平衡。
下图显示在开关关闭和无负载情况下的第一次谐波电压和电流(h = 1,f = 50.011 Hz)的变化趋势。
图10. 相量分析——对于任何谐波都可以重复进行。


谐波分析

同时,一个傅里叶分析指出了存在的重要扭曲,这有助于实现 PF 0.534
图11. 傅里叶分析显示了失真。

其他

许多其他参数是由 DewesoftX 电源模块计算出来的,标准的,可定制的电源分析屏幕如下所示。
图12. DewesoftX 标准电源分析屏幕。

总结

在进行了试验之后,很明显,被测试的同步器工作不正常; 触点的关闭没有在合适的时间发生,导致重要放电,电流高达900A。
此外,三个触点的闭合不会定期发生,第12阶段和第4阶段之间的闭合间隔为4.33 ms,而第4阶段和第8阶段之间的闭合间隔为1.89 ms,这是稳态周期性三阶段故障的明显症状。
使用 Dewesoft 数据采集系统对现象进行分析,可以方便地验证操作的正确性。可以通过 DewesoftX 中的集成序列自动进行这种验证,这些序列指导该领域的操作人员,而操作人员不一定必须具备所使用技术的能力。
定期的同步器验证很容易,并且足以识别出那些需要维护才能恢复正常运行的老化问题。正确使用同步器对保护高压断路器昂贵的触头至关重要。