اختبارات المعدات الكهربائية ذات العزل الغازي عالية الجهد (GIS) حسب IEEE C37.122

اختبارات المجال لمحطات التوزيع الغازية المعزولة ذات الجهد العالي وفقًا لـ IEEE C37.122

يتم تجميع محطة التوزيع الغازية المعزولة (GIS) النهائية في الموقع. هذا هو المكان الذي يتم فيه جمع جميع المكونات المختلفة التي تشكل GIS للمرة الأولى. حتى لو كان من الممكن تجميع GIS بالكامل في المصنع، لا يزال من الضروري فكه للنقل، ثم شحنه وإعادة تجميعه في موقع التثبيت.
الهدف من الاختبارات في الموقع هو التأكد من أن جميع مكونات GIS تعمل بشكل راضٍ كهربائيًا وميكانيكيًا بعد تجميعها في موقع العمل. توفر هذه الاختبارات وسيلة لإظهار أن جهاز GIS قد تم تجميعه وتوصيله بشكل صحيح وسيعمل كما هو متوقع.

• الاختبارات الميكانيكية: تسرب الغاز ونوعيته (الرطوبة والنقية والكثافة)

• اختبار تسرب الغاز: يجب ملء جميع الأقسام الغازية لـ GIS بغاز السداسي فلوريد الكبريت (SF6) أو خليط الغاز المطلوب حتى الضغط المحدد للملء من قبل الشركة المصنعة. بعد ذلك، يتم إجراء اختبار لكشف أي تسرب للغاز. يتم إجراء فحص أولي لتحديد جميع النقاط المحتملة لتسرب الغاز والتأكد من التوافق مع معدل تسرب الغاز الأقصى المحدد. يجب أن يشمل اختبار تسرب الغاز جميع الفلانجات العازلة واللحامات العازلة، بالإضافة إلى جميع أجهزة مراقبة الغاز وأجهزة صمامات الغاز وأنابيب الغاز المتصلة التي تم تجميعها في موقع العمل.

• قياس محتوى الرطوبة: يجب قياس محتوى الرطوبة في الغاز قبل تشغيل GIS. للحصول على قياس موثوق به، يجب قياس محتوى الرطوبة بعد فترة زمنية من الملء، حسبما يوصي به الشركة المصنعة. يجب ألا يتجاوز محتوى الرطوبة الحد المحدد من قبل الشركة المصنعة أو القيمة المتفق عليها بين الشركة المصنعة والمستخدم، أيهما أقل.

• تحقق من نقية الغاز: يجب التحقق من نقية الغاز، والتي تُعبر عنها كنسبة مئوية من SF6، قبل التشغيل. يجب أن تناسب نقية الغاز المتطلبات المحددة من قبل الشركة المصنعة.
  قياس كثافة الغاز: يجب قياس كثافة الغاز والتأكد من أنها تتوافق مع متطلبات الملء المرجعية للشركة المصنعة.

2. الاختبارات الكهربائية: مقاومة الاتصال

• الدوائر الرئيسية الناقلة للتيار: يتطلب قياس مقاومة الاتصال للدوائر الرئيسية الناقلة للتيار لكل مفصل اتصال للأعمدة، والمفتاح القاطع، والمفتاح المنفصل، ومفتاح الأرض، والأنبوب، واتصال كابل الطاقة. تستخدم هذه القياسات لتوضيح وتأكيد أن قيم المقاومة ضمن الحدود المحددة.
  ربط غلاف GIS

• الاتصالات (للبوصات المفصول): في الحالات التي يتم فيها استخدام بوصة مفردة، يجب أيضًا إجراء قياسات مقاومة الاتصال على اتصالات ربط غلاف GIS. يجب ألا تتجاوز قياسات المقاومة القيم القصوى المسموح بها وفقًا لـ IEEE Std C37.100.1.

3. الاختبارات الكهربائية: اختبار تحمل الجهد الكهربائي ذو التردد المنخفض

يجب أن تخضع العوازل الغازية والصلبة (المادة العازلة) داخل محطة التوزيع الغازية المعزولة (GIS) لتطبيق جهد تكييف ذو تردد منخفض. تتراوح ترددات هذا الجهد التكييفي من 30 هرتز إلى 200 هرتز، ويتم تطبيقه بمستويات جهد ولفترات زمنية محددة من قبل الشركة المصنعة. بعد تطبيق الجهد التكييفي، يتم إجراء اختبار تحمل الجهد الكهربائي ذو التردد المنخفض لمدة دقيقة واحدة.

يتم إجراء اختبار تحمل الجهد الكهربائي ذو التردد المنخفض لمدة دقيقة واحدة بنسبة 80٪ من الجهد المقاوم للتردد المنخفض المحدد الذي تم اختباره في مصنع الشركة المصنعة. الهدف من هذه الاختبارات ذات الجهد العالي هو التأكد من عدة جوانب. أولاً، يتحقق من أن مكونات محطة التوزيع الغازية المعزولة قد تحملت عملية الشحن دون تلف. ثانياً، يؤكد أن جميع المكونات قد تم تجميعها بشكل صحيح. ثالثاً، يتحقق من عدم وجود مواد غريبة أو غير مرغوب فيها بداخل الأغلفة أثناء عملية التجميع. في النهاية، تثبت هذه الاختبارات أن GIS قادر على تحمل جهد الاختبار، مما يؤكد سلامته وأدائه.

4. الاختبارات الكهربائية: متطلبات وشروط تحمل الجهد الكهربائي

يجب إجراء اختبارات تحمل الجهد الكهربائي بين كل طور مشحون والأغلفة الأرضية. بالنسبة للأغلفة التي تحتوي على الثلاثة أطوار، يجب اختبار كل طور بشكل فردي، مع تأريض الأغلفة والطورين الآخرين. قبل بدء اختبارات تحمل الجهد الكهربائي، يجب قطع الاتصال عن جميع محولات الطاقة، وأجهزة الوقاية من الصدمات الكهربائية، والفجوات الواقية، وكابلات الطاقة، والخطوط الهوائية للنقل، ومعمل الجهد الكهربائي. يمكن اختبار محولات الجهد الكهربائي حتى جهد التشبع للمحول عند تردد الاختبار.

5. الاختبارات الكهربائية: متطلبات وشروط تحمل الجهد الكهربائي ذو التردد المنخفض

يجب إجراء اختبارات تحمل الجهد الكهربائي بين كل طور مشحون والأغلفة الأرضية. في الأغلفة التي تحتوي على الثلاثة أطوار، يجب اختبار كل طور بشكل فردي، مع تأريض الأغلفة والطورين الآخرين. العوازل بين كل زوج من أقطاب الأطوار لا تحتاج لأي اختبارات إضافية لتحمل الجهد الكهربائي في الموقع.

قبل بدء اختبارات تحمل الجهد الكهربائي، يجب قطع الاتصال عن جميع محولات الطاقة، وأجهزة الوقاية من الصدمات الكهربائية، والفجوات الواقية، وكابلات الطاقة، والخطوط الهوائية للنقل. يجب اختبار محولات الجهد الكهربائي حتى جهد التشبع للمحول عند تردد الاختبار.

يمكن أن توفر الأقسام المعزولة من جهاز GIS ميزة إضافية لاختبار الفجوة المفتوحة لبعض المفاتيح المنفصلة في الموقع، رغم أن هذا الاختبار ليس إلزاميًا. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الضروري عزل أقسام من GIS لتسهيل تحديد مصدر التفريغ المزعج أو لتقليل الطاقة المحتملة التي يتم إطلاقها خلال التفريغ المزعج.

يمكن إجراء قياس التفريغ الجزئي لكشف أي تسلل محتمل للجسيمات الموصلة أو تلف مكونات العزل عالية الجهد التي قد تكون حدثت أثناء الاختبارات في المصنع، أو أثناء النقل أو التركيب. يجب أن يكون جهاز التوزيع الغازي المعزول حر تقريبًا من التفريغ الجزئي. يجب توفير إجراء قياس التفريغ الجزئي وتفسيره من قبل الشركة المصنعة والاتفاق عليه بين المستخدم والشركة المصنعة.

6. الاختبارات الكهربائية: اختبارات تحمل الجهد الكهربائي المباشر

لا ينصح باختبار تحمل الجهد الكهربائي المباشر لـ GIS المكتمل. ومع ذلك، قد يكون من الضروري إجراء اختبار تحمل الجهد الكهربائي المباشر على كابلات الطاقة المتصلة بـ GIS. سيتم تطبيق هذه الجهد الكهربائي بالضرورة من نهاية الكابل المقابلة لـ GIS، وبالتالي تعرض جزء صغير من GIS للجهد الكهربائي المباشر. يوصى بتقليل الجزء المعرض لهذا الجهد الكهربائي المباشر قدر الإمكان. يجب استشارة الشركة المصنعة قبل إجراء هذه الاختبارات.

7. الاختبارات الكهربائية: اختبارات الدوائر المساعدة

يجب إجراء اختبارات العزل والتوصيل والمقاومة على جميع الأسلاك التحكمية المتصلة المثبتة في الموقع.

8. الاختبارات الوظيفية والميكانيكية والكهربائية التشغيلية

بعد تجميع GIS في موقع العمل، يجب التحقق من الجوانب التالية:

• يجب التحقق من قيمة عزم الدوران لجميع البراغي والاتصالات المجمعة في الموقع للتأكد من مطابقتها للمتطلبات المحددة.

• يجب التحقق من أن الأسلاك التحكمية تتوافق مع الرسوم البيانية والخرائط الكهربائية.

• يجب التحقق من أن نظام التحكم الكهربائي والهوائي والهيدروليكي والميكانيكي والتحكم بواسطة المفتاح والمجمع يعمل بشكل صحيح في حالات السماح والمنع.

• يجب التأكيد على التشغيل الصحيح للتحكم، وأنظمة الرصد والتنبيه للغاز والهواء والسوائل، ومعدات الحماية والتنظيم، وعدادات التشغيل، بما في ذلك المدفأة والإضاءة.

• يجب التحقق من أن مؤشرات الموضع الميكانيكية والكهربائية لكل مفتاح قاطع ومفتاح منفصل ومفتاح أرضي تشير بدقة إلى وضعيات الجهاز المفتوحة والمغلقة.

• يجب التحقق من أن المناطق الغازية وهوية المناطق الغازية وأجهزة صمامات الغاز ومواقع صمامات الغاز وأنابيب الربط تتوافق مع الرسومات الفعلية.

• يجب التحقق من أن المعلمات التشغيلية مثل محاذاة الاتصالات، ومسار الاتصالات، والسرعة، ووقت الفتح، ووقت الإغلاق لكل مفتاح قاطع ومفتاح منفصل ومفتاح أرضي تتوافق مع المتطلبات المحددة.

• يجب التحقق من أن التشغيل الصحيح للمضغوطات والمضخات والاتصالات المساعدة وأنظمة منع الضخ يتوافق مع المتطلبات المحددة.

• يجب اختبار مفاتيح القاطع عند الجهد الأدنى والأعلى للتحكم للتأكد من التشغيل الصحيح.

• يجب التحقق من أن الأسلاك الثانوية لها مآخذ الأسلاك الصحيحة، والضغط المناسب، ومسامير لوحة الطرف المشدودة، وعلامات الأسلاك والكابلات الصحيحة، والتوصيل وفقًا للرسومات الخاصة بالشركة المصنعة.

ربط GIS بنظام الكهرباء

بعد تثبيت محطة التوزيع الغازية المعزولة بالكامل وتوصيلها وإكمال جميع الاختبارات في الموقع بنجاح، يكون الجهاز الجديد مستعدًا للربط بالنظام الكهربائي الموجود. تتضمن هذه العملية مجموعة أخرى من الاختبارات للتحقق من تشغيل أجهزة الحماية، وقدرة المفاتيح القاطعة على الانقطاع بموجب الأوامر البعيدة، والعلاقات الصحيحة للأطوار مع خطوط النقل المختلفة. من المتوقع أن تكون هذه السلسلة الثانية من الاختبارات مماثلة، إن لم تكن متطابقة، للاختبارات التي تجرى على محطة التوزيع الهوائية المعزولة (AIS).

المراجع:

• IEC 6227-1 (2011) المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي والأجهزة التحكمية - الجزء 1: المواصفات العامة.

• IEEE C37.122 (2010) المعيار IEEE لمحطات التوزيع الغازية المعزولة.

• IEEE C37.122-1 (2013) دليل لمحطات التوزيع الغازية المعزولة ذات الجهد أعلى من 52 كيلوفولت.

• كتاب محطات التوزيع الغازية المعزولة بتحرير هيرمان كوخ.

• https://www.omicronenergy.com

• اختبارات الجهد العالي والقياسات خلال دورة حياة GIS المؤلفون: U.Schichler, E. Kynast

• اختبارات الموقع لـ GIS S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Schweiz.