Описание испытания на включение вакуумного выключателя 24 кВ

Применяемые стандарты: GB 1984-2014 (IEC 62271-100); номинальное напряжение Ur=24 кВ Цель испытания: Проверить способность выключателя включаться на предварительное короткое замыкание. Выключатель должен выдерживать пиковый ток включения при коротком замыкании (номинальный ток включения при КЗ = 2,5 × пиковое значение номинального тока отключения КЗ), электродинамические усилия и дугу предварительного пробоя при включении. Не допускается сварка контактов, заклинивание механизма и повреждение вакуумной дугогасительной камеры.

⚠️ Важное различие: Испытание на включение при коротком замыкании ≠ механическое испытание на включение без нагрузки. Испытание на включение выполняется при высоком напряжении на цепи короткого замыкания; испытание механических характеристик на включение производится без приложения напряжения.

I. Предварительные условия испытания (обязательно для типовых испытаний)

1. Состояние испытуемого образца

  1. Вакуумный выключатель собран полностью (полюс с твердой изоляцией, пружинный/постоянно-магнитный привод, блокировки и устройство предотвращения повторного включения установлены согласно комплектации поставки).
  2. Выключатель находится в отключенном положении, механизм полностью взведен.
  3. Перед основными испытаниями проводятся предварительные проверки: испытание механических характеристик, измерение сопротивления цепи, испытание на выдерживаемое напряжение промышленной частоты для подтверждения соответствия базовых параметров.
  4. Питание привода: испытания на включение проводятся в трех режимах: максимальное напряжение управления (110% Uc), номинальное напряжение управления Uc, минимальное напряжение включения (80% Uc).

2. Выбор схемы испытаний

  • Прямые испытания: испытательный стенд с мощным импульсным генератором (предпочтительно трехфазная схема).
  • Синтетические испытания: применяются при недостаточной мощности лабораторного оборудования (в соответствии с GB/T 4473). Для вакуумных выключателей 24 кВ чаще используются прямые испытания. Состав цепи: источник испытательного напряжения → трансформатор короткого замыкания → регулируемая реактивность/сопротивление → испытуемый вакуумный выключатель 24 кВ → заземление. В комплект оборудования входят делитель напряжения, трансформатор тока, высокоскоростной осциллограф.

3. Основные параметры испытаний (общие для оборудования 24 кВ)

  • Прикладываемое напряжение: при трехфазных испытаниях не менее 24 кВ (0,9~1,1Ur); при однофазных испытаниях полюса применяется коэффициент первого отключаемого полюса 1,3 от фазного напряжения.
  • Пиковый номинальный ток включения при коротком замыкании Iпик
  • Частота: 50 Гц
  • Количество операций: 3 успешных включения (при трехфазном выключателе испытание трех полюсов одновременно)
  • Допустим предварительный пробой: пробой промежутка и возникновение дуги на момент включения являются нормальным явлением, разрешенным стандартами.

II. Полная стандартная процедура испытаний

Этап 1. Подготовка к испытаниям и проверка безопасности

  1. Ограждение испытательной зоны, установка предупреждающих знаков, надежное заземление. Все металлические корпуса, не относящиеся к испытуемому оборудованию, заземляются.
  2. Проверка подключений:
    • Первичная цепь: источник испытательного напряжения подключен к цепи короткого замыкания и входным выводам выключателя; выходные выводы выключателя замкнуты накоротко и заземлены для имитации короткого замыкания.
    • Вторичная цепь: цепь управления включения подключена к катушке включения выключателя; каналы осциллографа подключены к сигналам напряжения на промежутке и фазных токов.
  3. Настройка приборов: высокоскоростной осциллограф (частота дискретизации ≥1 МГц) для регистрации напряжения на промежутке, фазных токов и момента подачи команды на включение.
  4. Предварительная настройка без напряжения: многократное включение без подачи высокого напряжения для проверки синхронизации и временных параметров, подтверждение отсутствия заклинивания механизма.

Этап 2. Предварительные испытания при половинном токе (калибровка цепи, операции не учитываются в официальных испытаниях)

  1. Снизить напряжение источника, установить 50% ожидаемого тока короткого замыкания и номинальное испытательное напряжение.
  2. Подать команду на включение выключателя, записать осциллограммы напряжения и тока.
  3. Проверить амплитуду тока КЗ, фазовый угол, импеданс цепи и время задержки срабатывания.
  4. Подобрать реактивность и фазу подачи команды на включение для поиска наиболее тяжелого режима включения (вблизи пика напряжения, вызывающего максимальный предварительный пробой и ток включения).

Важно: Испытание на включение необходимо проводить при наиболее неблагоприятной фазе напряжения для моделирования самых тяжелых эксплуатационных режимов на объекте.

Этап 3. Официальные испытания на включение при коротком замыкании (основной этап)

Стандартный порядок: испытания проводятся последовательно при максимальном напряжении управления, номинальном напряжении управления и минимальном напряжении включения. Порядок для каждого режима:

  1. Восстановить параметры цепи до номинального испытательного напряжения и номинального тока включения при КЗ; выключатель установить в отключенное положение, взвести механизм повторно.
  2. Точная синхронизация системой управления; подача команды на включение в заранее выбранной неблагоприятной фазе.
  3. Выключатель включается на предварительное короткое замыкание; осциллограф непрерывно записывает сигналы: ✅ Момент предварительного пробоя ✅ Пиковое значение тока включения и постоянная составляющая ✅ Неодновременность включения трех фаз
  4. Выключатель остается во включенном состоянии не менее 0,1 с для полного воздействия тока короткого замыкания; затем подается команда отключения для прерывания тока КЗ.
  5. Обеспечить достаточный интервал охлаждения образца (обычно ≥3 минуты согласно требованиям производителя для предотвращения перегрева).
  6. Визуальный контроль: проверка на выброс дуги, посторонние звуки и дым; измерение сопротивления цепи и сравнение с исходным значением.
  7. Повторять операции до выполнения 3 последовательных успешных включений при одинаковых параметрах.

При типовых испытаниях по режиму T100s симметричные испытания на включение при КЗ выполняются отдельно; последующие циклы «включение–отключение» проверяют возможность включения на асимметричный ток.

Этап 4. Проверка после завершения испытаний (ключевые критерии приемки)

Проверка после каждого включения и по окончании всего комплекса испытаний:

  1. Визуальный осмотр:
    • Отсутствие повреждений и утечек газа из вакуумной камеры;
    • Отсутствие сильной сварки и обгорания контактов;
    • Отсутствие деформации механизма, заклинивания и ослабления крепежных элементов.
  2. Функциональное испытание: 5 последовательных операций включения–отключения без нагрузки; плавная работа без застревания.
  3. Сопротивление токоведущей цепи: сопротивление после испытаний не должно превышать 1,2 от исходного значения (предел устанавливается производителем).
  4. Повторное испытание на выдерживаемое напряжение промышленной частоты на отключенном промежутке согласно нормам для оборудования 24 кВ; пробой и поверхностный разряд не допускаются.
  5. Анализ осциллограмм:
    • Ток включения достигает требуемого пикового значения;
    • Отсутствие постоянной сварки контактов, препятствующей отключению;
    • Дуга предварительного пробоя не вызывает необратимых повреждений оборудования.

III. Критерии успешного прохождения испытаний (GB 1984)

Испытание считается пройденным только при выполнении всех условий:

  1. Все 3 включения выполнены успешно; контакты не свариваются, выключатель гарантированно отключается.
  2. Механизм работает исправно после испытаний, отсутствуют необратимые механические повреждения.
  3. Сопротивление цепи и изоляционные свойства соответствуют техническим требованиям.
  4. Не допускается: разрушение вакуумной камеры, пробой изоляции, необратимая деформация механизма.
  5. Допускается: незначительное обгорание контактов и возникновение дуги предварительного пробоя при включении.

IV. Частые нарушения при испытаниях и пояснения

  1. Чрезмерный отскок контактов при включении: отскок в сочетании с электродинамическими усилиями тока КЗ приводит к сварке контактов и провалу испытаний. Для вакуумных выключателей 24 кВ отскок контактов обычно ограничен значением ≤2 мс.
  2. Длительный предварительный пробой: высокая энергия дуги вызывает сильное обгорание контактов. Многократный длительный пробой требует проверки вакуумной камеры и скорости включения.
  3. Повышенная постоянная составляющая тока: возникает при неверной настройке параметров испытательной цепи, приводит к высокой асимметрии тока включения.
  4. Разделение понятий:
    • Ток включения при КЗ: включение на короткое замыкание; обязательная часть типовых испытаний.
    • Обычное испытание на включение: операция без высокого напряжения и нагрузки, только проверка механических параметров, не заменяет испытание на включение при КЗ.

V. Дополнение: Приемо-сдаточные испытания против типовых испытаний

  • Типовые испытания (в сторонней лаборатории): полный комплекс испытаний на включение при коротком замыкании с высоковольтной цепью КЗ.
  • Заводские приемо-сдаточные испытания: не предусматривают испытание на включение при КЗ под напряжением, выполняются только механические операции включения без нагрузки, проверка напряжения управления и измерение сопротивления цепи. Испытание на включение при коротком замыкании проводится исключительно в рамках типовых испытаний.

При необходимости я подготовлю дополнительно:

  1. Программу испытаний на включение вакуумного выключателя 24 кВ (на китайском, английском языках для зарубежной сертификации);
  2. Пояснения к стандартным осциллограммам испытаний на включение;
  3. Схему однофазных/трехфазных испытаний на включение для выключателя, установленного в распределительное устройство KY28.