Hoogspanningsschakelaars 101: Grondbeginselen voor beginners

Wat is hoogspanningsschakelaars?

Hoogspanningsschakelaars zijn schakelaars die worden gebruikt om een component van een hoogspanningssysteem met een spanning van meer dan 36 kV aan te sluiten of los te koppelen. Deze apparatuur is van cruciaal belang voor de bescherming en het ononderbroken functioneren van een hoogspanningssysteem omdat het rechtstreeks verband houdt met de kwaliteit van de elektrische voeding.

De hoogspanningsstroomonderbreker (CB), het belangrijkste onderdeel van HV-schakelapparatuur, heeft specifieke eigenschappen nodig om veilig en betrouwbaar te kunnen werken. Hoogspanningsstroomonderbrekingen en schakelfouten zijn vrij zeldzaam. Deze stroomonderbrekers kunnen na lange tijd worden gebruikt en worden vaak in de AAN-stand gehouden.

CBS moet daarom betrouwbaar genoeg zijn om een veilige werking te garanderen wanneer dat nodig is. De technologie van hoogspanningsstroomonderbrekers is de afgelopen 15 jaar aanzienlijk verbeterd. Minimale oliestroomonderbrekers (MOCB), luchtstraalstroomonderbrekers en SF6-stroomonderbrekers worden vaak gebruikt voor hoogspanningsschakelaars.

Elektrisch Typen schakelapparatuur

Er zijn drie verschillende klassen van schakelsystemen: laagspanning, middenspanning en hoogspanning.

• Hoogspanningsschakelaars: Hoogspanningsschakelaars (HV) zijn schakelapparaten die 75KV of meer vermogen regelen. Omdat deze vermogenschakelaars ontworpen zijn voor gebruik op hoogspanning, hebben ze vaak verbeterde veiligheidsfuncties.
• Middenspanningsschakelaars: Middenspanningsschakelaars (MV) worden gebruikt in systemen van 1 KV tot 75 KV. Deze schakelapparatuur wordt vaak gebruikt in systemen met motoren, voedingscircuits, generatoren en transmissie- en distributielijnen.
• Laagspanningsschakelaars: Laagspanningsschakelaars (LV) zijn ontworpen om systemen tot 1KV te regelen. Deze zijn vaak te vinden aan de laagspanningszijden van stroomdistributietransformatoren en worden gebruikt in een groot aantal industrieën.

Componenten voor hoogspanningsschakelaars

Om de werking van hoogspanningsschakelaars te begrijpen, moet je vertrouwd zijn met de basiselementen. Hoewel er verschillende componenten zijn, zullen we ons concentreren op de essentiële componenten. De basiscomponenten van hoogspanningsschakelaars, zowel binnen als buiten, zijn:

Stroomonderbrekers

De stroomonderbreker, een kritisch onderdeel in hoogspanningsschakelsystemen, is een elektrische schakelaar die een circuit automatisch beschermt tegen schade door overbelasting of kortsluiting. Het innovatieve ontwerp zorgt ervoor dat de schakelaar in milliseconden werkt, waardoor overmatige stromen en foutstromen snel worden gereduceerd en het hele systeem wordt beschermd.

Instrumenttransformatoren

Instrumenttransformatoren zijn kritieke meetapparatuur die ingebouwd zijn in hoogspanningsschakelsystemen. De basisfunctie van stroomtransformatoren (CT's) en spanningstransformatoren (VT's) is het verlagen van stroom- en spanningsniveaus. Deze verlaging maakt het mogelijk om elektrische systeemstromen veilig te bewaken, beveiligingsrelais te activeren en storingsmeldingen door te geven aan het controlecentrum.

Aardingsschakelaars

De aardingsschakelaar, een veiligheidscomponent in een elektriciteitssysteem, is belangrijk voor de veiligheid van het systeem en de operators. Wanneer de isolator of stroomonderbreker wordt geopend, wordt er een aardverbinding tot stand gebracht. Deze handeling dissipeert eventuele resterende elektrische ladingen in de lijn die van de stroombron is verwijderd, waardoor gevaarlijke omstandigheden worden voorkomen.

Step-Up/Down transformator

De grootste en duurste onderdelen van hoogspanningsschakelaars zijn de step-up transformator, die de spanning van een elektrisch signaal verhoogt voor efficiënt transport over lange afstanden met minimaal vermogensverlies, en de step-down transformator, die de spanning verlaagt voordat deze apparatuur bereikt die geen hoge spanningen aankan.

Ontkoppelingsschakelaar

Scheiders zijn eenvoudige mechanische schakelaars die worden gebruikt in hoogspanningsschakelinstallaties om elektrische circuits te stoppen of opnieuw te starten. Ze worden vaak gebruikt om apparatuur aan te sluiten op of los te koppelen van een stroomvoorziening, voornamelijk voor onderhouds- of reparatiedoeleinden. Deze componenten staan ook bekend als isolatoren.

Relais

Een relais is een schakelaar die wordt aangedreven door elektriciteit en die kan worden gebruikt om circuits te activeren of deactiveren. Beveiligingsrelais zijn bedoeld om problemen in het elektrische systeem op te sporen en de stroomonderbreker uit te schakelen. Deze stroomonderbreker zorgt er dan voor dat de defecte apparatuur wordt losgekoppeld van de stroomtoevoer en helpt eventuele elektrische vonken af te voeren.

Stroomrails

Stroomrails zijn kabels met een lage impedantie die elektrische apparaten met elkaar verbinden. Stroomrails in hoogspanningsschakelaars verbinden hoogspanningsstroomonderbrekers en andere componenten met elkaar, waardoor elektriciteit van de ene naar de andere plaats kan worden gestuurd.

Overspanningsbeveiliging

Een overspanningsbeveiliging is een apparaat dat apparatuur beschermt tegen schade veroorzaakt door onverwachte hoge spanningen, zoals blikseminslag en schakelpieken. Overspanningsbeveiligers werken door de energie van de overspanning op te vangen voordat deze de apparatuur kan beschadigen.

Aardingsrooster

Een aardingsrooster, bestaande uit metalen staven of platen die in de grond worden geplaatst, wordt gebruikt om elektrische energie naar de aarde te leiden. Dit beschermt apparatuur tegen blikseminslag en abrupte spanningspieken.

Transformator

Eenvoudig gezegd is een transformator een apparaat dat gebruik maakt van wisselende elektromagnetische velden om verschillende spanningsniveaus (echt elektrische energie) om te zetten, waarbij de spanning voor en na de omzetting constant is in frequentie. De transformator wordt op basis van zijn toepassing ingedeeld in verschillende types, waaronder vermogenstransformatoren, gelijkrichtertransformatoren, spanningsregelaars, scheidingstransformatoren en CT, PT, enzovoort. Een vermogenstransformator is iets wat we vaak op de projectlocatie zien.

Schakelaar

Een magneetschakelaar is een elektrisch apparaat dat wordt gebruikt voor het routinematig in- en uitschakelen van AC- en DC-hoofdcircuits en regelcircuits met een grote capaciteit over lange afstanden. De belangrijkste besturingsobjecten zijn motoren, lampen, condensatorbanken en magneetschakelaars, die worden ingedeeld in AC of DC. Vergeleken met de stroomonderbreker is het verschil dat de werkingsfrequentie extreem hoog is (dus de elektrische en mechanische levensduur moet lang genoeg zijn); hij heeft een grotere breek- en maakcapaciteit, maar wordt vaak gebruikt bij spanningsniveaus van 1kV en lager. Hij is niet te vergelijken met stroomonderbrekers met een spanning van tientallen of honderden kilovolts.

Soorten hoogspanningsschakelaars

Er zijn twee hoofdcategorieën hoogspanningsschakelaars: gasgeïsoleerd schakelmateriaal (GIS) en luchtgeïsoleerd schakelmateriaal (AIS). Terwijl gasgeïsoleerd schakelmateriaal gas gebruikt, meestal zwavelhexafluoride (SF6), gebruikt AIS schakelmateriaal lucht als het belangrijkste isolatiemedium. Hier volgen enkele details over de twee soorten HV-apparatuur.

AIS Luchtgeïsoleerd schakelmateriaal)

Luchtgeïsoleerd schakelmateriaal (AIS) gebruikt lucht als het primaire isolatiemedium om het elektrische energiesysteem te isoleren en te regelen. AIS wordt meestal gebruikt voor toepassingen met lagere spanningen en staat bekend om zijn eenvoudige ontwerp, lage kosten en onderhoudsgemak.

GIS (gasgeïsoleerd schakelmateriaal)

Gasgeïsoleerd schakelmateriaal (GIS) maakt gebruik van zwavelhexafluoridegas (SF6) als primair isolatiemedium. GIS is ontworpen voor hoogspanningstoepassingen en staat bekend om zijn compacte ontwerp, hoge betrouwbaarheid en superieure prestaties.

Hoe los je hoogspanningsschakelaars op?

Het oplossen van problemen met hoogspanningsschakelaars is afhankelijk van de bron van het probleem. Veelgebruikte technieken voor het oplossen van problemen met hoogspanningsschakelaars zijn onder andere:

Je kunt de hendel niet vergrendelen.

• Dit probleem wordt veroorzaakt doordat het interne vergrendelingsmechanisme roest of niet goed werkt.
• Het is ook mogelijk dat je de verkeerde sleutel gebruikt om hem te openen.
• Om dit probleem op te lossen, moet je controleren of je de juiste sleutel gebruikt.
• Je moet het vergrendelingsmechanisme invetten of vervangen.

Interne ruis

• Het interne geluid van je schakelapparatuur wordt veroorzaakt door de elektromagnetische inductieschroeven op de scheidingsplaten.
• Kabels die in contact komen met wartelplaten zijn een andere bron van intern geluid.
• Draai de schroeven van de portioneerplaten vast en breng een laagje afdichtmiddel aan op de kabel.

Oververhitte connectoren

• Dit is het effect van overhead en losse bouten.
• Om dit te verhelpen, moet je ervoor zorgen dat je de nominale stroomwaarde gebruikt.
• Draai ook alle losse bouten aan en vervang de rail indien nodig.

Het schakelapparaat slaagt niet voor de diëlektrische test of heeft een aardlek.

• Schakelapparatuur met gebarsten isolatoren slaagt niet voor de diëlektrische test of ontwikkelt een aardlek.
• Dergelijke isolatoren zijn gevoelig voor vocht en andere vervuilende stoffen.
• Vervang de isolatoren om dit te verhelpen.
• Je kunt ook een geschikt reinigingsmiddel gebruiken en de natte plekken drogen.

Luiken gaan niet dicht.

• De belangrijkste reden waarom de rolluiken niet sluiten, is omdat ze beschadigd zijn.
• Om dit probleem op te lossen, moet je de rolluiken repareren en de verstelbare onderdelen reinigen.
• Je kunt ook smeerolie gebruiken om deze stukken te helpen sluiten.

Geeft lichtuitdoving aan

• Lichtuitdoving kan als volgt worden aangegeven:
• Zekering of weerstand doorgebrand. Kapotte gloeidraad, kapotte eindschakelaarcontactor of onvoldoende contact met de hulpschakelaars.
• Om dit op te lossen, onderzoekt u het volgende: vervang de lamp, vervang de zekering of weerstand, reinig de hulpcontacten of controleer de aardlekschakelaar van de zekeringterminal.

Slechte werking besturingseenheid

• Een slechte werking van de besturingseenheid kan te wijten zijn aan loszittende klemmenblokschroeven.
• Het kan ook komen doordat de besturingsconnector niet goed is aangesloten.
• Draai de schroeven voor de aansluitblokken vast.
• U kunt ook de controlepluggen op de juiste manier aansluiten.

De rolluiken gaan niet open

• Als je rolluiken niet opengaan, kan dit te wijten zijn aan een verkeerde afstelling van de bewegende onderdelen of een gebrek aan smering in deze onderdelen.
• Het is ook mogelijk dat de luiken vervormd zijn.
• Om dit op te lossen, moet je de bewegende onderdelen afstellen en oliën en de rolluiken inspecteren om te controleren of ze in goede staat verkeren.

Beschermingsfuncties van hoogspanningsschakelaars

• Voorkom sluiten met belasting: Zodra de vacuümvermogenschakelaarwagen in het hoogspanningsschakelapparaat is gesloten in de testpositie, kan de vermogenschakelaarwagen niet in de werkpositie worden gezet.
• Voorkom sluiten met aardleiding: Als het aardmes van de hoogspanningsschakelkast in de sluitstand staat, kan de wagenbeveiligingsschakelaar niet sluiten.
• Voorkom dat u per ongeluk in het geladen interval komt: Wanneer de vacuümvermogenschakelaar in het hoogspanningsschakelapparaat in de gesloten stand staat, vergrendelt het mechanisme op het aardingsmes de achterdeur van de paneelkast aan de kastdeur.
• Om te voorkomen dat de aardleiding onder stroom komt te staan, moet je ervoor zorgen dat de vacuümschakelaar in het hoogspanningsschakelapparaat gesloten is tijdens het werk en dat het aardmes niet in gebruik is.
• Voorkom dat het mes met een lading wordt getrokken: Het hoogspanningsschakelapparaat in de vacuümvermogenschakelaar kan tijdens het sluiten niet uit de operationele positie van de installatieautomaat worden gehaald.

Veelgestelde vragen over hoogspanningsschakelaars

Wat zijn de soorten schakelapparatuur die in HV worden gebruikt?

Er zijn twee hoofdcategorieën hoogspanningsschakelaars: gasgeïsoleerd schakelmateriaal (GIS) en luchtgeïsoleerd schakelmateriaal (AIS). Terwijl gasgeïsoleerd schakelmateriaal gas gebruikt, meestal zwavelhexafluoride (SF6), gebruikt AIS schakelmateriaal lucht als belangrijkste isolatiemedium.

Wat is het doel van een schakelinstallatie?

Een schakelinstallatie in een elektriciteitsnet bestaat uit elektrische scheidingsschakelaars, zekeringen of stroomonderbrekers die elektrische apparatuur regelen, beschermen en isoleren. Schakelapparatuur wordt gebruikt om apparatuur spanningsloos te maken zodat er werkzaamheden kunnen worden uitgevoerd en om problemen stroomafwaarts op te lossen.

Is een schakelinstallatie een transformator?

Transformatoren passen het spanningsniveau aan om stroomtransmissie en -distributie mogelijk te maken. Schakelapparatuur beveiligt en verbreekt elektrische circuits. UPS-systemen beschermen apparatuur tegen spanningsschommelingen en stroomuitval door back-up en geconditioneerde stroom te leveren.