Proves de camp dels aparells d'alt voltatge aïllats amb gas (GIS) segons IEEE C37.122

Proves de camp d'alta tensió amb aïllament a gas (GIS) segons l'IEEE C37.122

La montatge final de la subestació aïllada amb gas (GIS) es realitza al camp. És aquí on tots els components diversos que formen la GIS es reuneixen per primera vegada. Encara que fos possible assemblar completament la GIS a una fàbrica, encara hauria de desmuntar-se per al transport, enviar-se i tornar a muntar-se al lloc d'instal·lació.
L'objectiu de les proves de camp és confirmar que tots els components de la GIS funcionin satisfactòriament tant electrònicament com mecànicament després de ser assemblats al lloc de treball. Aquestes proves ofereixen un mitjà per demostrar que l'aparell GIS s'ha assemblat i cablejat correctament i funcionarà com s'espera.

• Proves mecàniques: Fuga de gas i qualitat del gas (humitat, puretat i densitat)

• Prova de fuga de gas: Tots els compartiments de gas de la GIS han de ser omplerts amb gas hexafluorur de sò (SF6) o la mescla de gas requerida fins a la pressió de ompliment nominal especificada pel fabricant. Posteriorment, es realitza una prova per detectar qualsevol fuga de gas. Es realitza una inspecció inicial per identificar tots els punts potencials de fuga de gas i assegurar el compliment de la taxa màxima de fuga de gas especificada. Aquesta prova de fuga de gas ha de cobrir totes les flanges de l'envolvent, les soldadures de l'envolvent, així com tots els dispositius de monitorització de gas, vànecles de gas i tuberia de gas interconnectada que s'hagi assemblat al lloc de treball.

• Mesura del contingut d'humitat: El contingut d'humitat del gas ha de mesurar-se abans d'energitzar la GIS. Per obtenir una mesura fiable, el contingut d'humitat s'ha de mesurar després d'un període de temps després de l'ompliment, segons recomana el fabricant. El contingut d'humitat no ha de superar el límit establert pel fabricant o el valor acordat entre el fabricant i l'usuari, el que sigui més baix.

• Verificació de la puretat del gas: Abans de l'energització, la puretat del gas, expressada com un percentatge de SF6, ha de ser verificada. La puretat del gas ha de complir els requisits especificats pel fabricant.
  Mesura de la densitat del gas: La densitat del gas s'ha de mesurar i confirmar que coincideixi amb els requisits de ompliment nominal del fabricant.

2. Proves elèctriques: Resistència de contacte

• Circuits principals de portada de corrent: Són necessàries mesures de resistència de contacte dels circuits principals de portada de corrent per a cada connexió de barra, interruptor, interruptor de desconnexió, interruptor de terra, empotrat i connexió de cablal de alimentació. Aquestes mesures es fan servir per demostrar i verificar que els valors de resistència estan dins dels límits especificats.
  Connexions de connexió de l'envolvent de la GIS

• (per a bus de fase aïllada): En casos en què s'utilitzi un bus de fase aïllada (única), també cal fer mesures de resistència de contacte en les connexions de connexió de l'envolvent de la GIS. Les mesures de resistivitat no haurien de superar els valors màxims permessos segons l'IEEE Std C37.100.1.

3. Proves elèctriques: Prova de suport de tensió AC de baixa freqüència

L'aïllament gaseós i sòlid (dielectrics) dins de la subestació aïllada amb gas (GIS) ha de sotmetre's a l'aplicació d'una tensió de condicionament de baixa freqüència. La freqüència d'aquesta tensió de condicionament va de 30 Hz a 200 Hz, i s'aplica a nivells de tensió i durades especificades pel fabricant. Després de l'aplicació de la tensió de condicionament, es realitza una prova de suport de tensió de baixa freqüència (30 Hz a 200 Hz) d'un minut.

Aquesta prova de suport de tensió de baixa freqüència d'un minut es realitza al 80% de la tensió de suport de baixa freqüència nominal que s'ha provat a la fàbrica del fabricant. L'objectiu d'aquestes proves d'alta tensió és confirmar diversos aspectes. Primer, verifica que els components de la subestació aïllada amb gas han aguantat el procés de transport sense danys. Segon, assegura que tots els components s'han assemblat correctament. Tercer, comprova que no s'ha deixat cap material estrani o extrany a l'interior de les envolventes durant el procés d'assemblatge. Finalment, aquestes proves demostren que la GIS és capaç de suportar la tensió de prova, validant així la seva integritat i rendiment.

4. Proves elèctriques: Requisits i condicions de suport de tensió AC

S'han de realitzar proves de suport de tensió entre cada fase energitzada i l'envolvent a terra. Per a les envolventes que contenen les tres fases, s'ha de provar cada fase individualment, amb l'envolvent i les altres dues fases a terra. Abans de començar les proves de suport de tensió, s'han de desconectar tots els transformadors de potència, paraigües, gaps de protecció, cables de alimentació, línies de transmissió aèria i transformadors de tensió. Els transformadors de tensió es poden provar fins a la tensió de saturació del transformador a la freqüència de prova.

5. Proves elèctriques: Requisits i condicions de suport de tensió AC de baixa freqüència

Les proves de suport de tensió s'han de realitzar entre cada fase energitzada i l'envolvent a terra. En les envolventes amb les tres fases, s'ha de provar cada fase una alhora, mentre que l'envolvent i les altres dues fases estan a terra. L'aïllament entre cada parella de conductors de fase no requereix cap prova addicional de suport de tensió de camp.

Abans de començar les proves de suport de tensió, s'han de desconectar tots els transformadors de potència, paraigües, gaps de protecció, cables de alimentació i línies de transmissió aèria. Els transformadors de tensió s'han de provar fins a la seva tensió de saturació a la freqüència de prova.

Les seccions aïllades de l'aparell GIS poden oferir l'avantatge addicional de provar de camp l'interval obert d'alguns interruptors de desconnexió, encara que aquesta prova de camp no és obligatòria. A més, pot ser necessari aïllar seccions de la GIS per facilitar la localització d'una descàrrega disruptiva o per limitar l'energia que pot ser alliberada durant una descàrrega disruptiva.

Es pot realitzar una mesura de descàrrega parcial per detectar qualsevol intrussió possible de partícules conductores o danys als components d'aïllament d'alta tensió que puguin haver ocorregut durant les proves de fàbrica, el transport o l'instal·lació. El commutador aïllat amb gas ha de ser essencialment lliure de descàrregues parcials. El procediment per a la mesura de descàrrega parcial i la seva interpretació s'han de proporcionar pel fabricant i acordar-se entre l'usuari i el fabricant.

6. Proves elèctriques: Proves de suport de tensió DC

No és aconsellable realitzar proves de suport de tensió DC en una GIS completada. No obstant això, pot ser necessari realitzar una prova de suport de tensió DC en els cables de potència connectats a una GIS. Aquestes tensions de prova s'aplicarien inevitablement des de l'extrem del cable oposat a la GIS, sotmetent així una petita part de la GIS a la tensió DC. Es recomana mantenir la porció de la GIS exposada a aquesta tensió DC tan petita com sigui possible. Cal consultar el fabricant abans de realitzar aquestes proves.

7. Proves elèctriques: Proves en circuits auxiliars

S'han de realitzar proves dielèctriques, de continuïtat i de resistivitat en tots els cables de control interconnectats instal·lats al camp.

8. Proves funcionals i operatives mecàniques i elèctriques

Després que la GIS s'hagi assemblat al lloc de treball, cal verificar els següents aspectes:

• El valor de moment de torsió de tots els polsos i connexions assemblades al camp s'ha de comprovar per assegurar el compliment dels requisits especificats.

• S'ha de verificar que la cableja de control concorda amb els esquemes i diagrames de cableja.

• Cal verificar el funcionament correcte de cada sistema d'interbloqueig elèctric, neumàtic, hidràulic, mecànic, operat amb clau o combinat en condicions permissives i bloquejadores.

• S'ha de confirmar el funcionament adequat dels controls, sistemes de monitorització i alarmes de gas, pneumàtics i hidràulics, equipaments de protecció i regulació, comptadors d'operacions, inclosos els calorífers i llums.

• S'ha de verificar que cada indicador de posició mecànic i elèctric per a cada interruptor, interruptor de desconnexió i interruptor de terra indiqui correctament les posicions oberta i tancada del dispositiu.

• S'ha de verificar que les zones de gas, la identificació de les zones de gas, les vànecles de gas, les posicions de les vànecles de gas i la tuberia interconnectada concordin amb els dibuixos físics.

• Els paràmetres d'operació com l'alineació del contacte, el recorregut del contacte, la velocitat, el temps d'obertura i el temps de tancament de cada interruptor, interruptor de desconnexió i interruptor de terra s'han de verificar segons els requisits especificats.

• S'ha de verificar el funcionament correcte dels compressors, bombes, contactes auxiliars i esquemes anti-bomba per complir els requisits especificats.

• Els interruptors han de ser provats de tripulació a tensions de control mínimes i màximes per confirmar el seu funcionament correcte.

• S'ha de verificar que la cableja secundària tingui terminais de fil correctes, crimpats adequats, tornills de blocs de terminals apretats, marcadors de fil i cable correctes, i cableja conforme als dibuixos del fabricant.

Connexió de la GIS al sistema elèctric

Un cop la subestació aïllada amb gas s'hagi instal·lat completament, cablejat i totes les proves de camp s'hagin completat amb èxit, el nou aparell està preparat per connectar-se al sistema elèctric existent. Aquest procés implica un altre conjunt de proves per verificar el funcionament del relé de protecció, la capacitat dels interruptors de tripar en comandament remot, i les relacions de fase adequades amb diverses línies de transmissió. Aquest segon conjunt de proves s'espera que sigui similar, si no idèntic, a les proves realitzades en una subestació aïllada amb aire (AIS).

Referències:

• IEC 6227-1 (2011) Equipament de maniobra de alta tensió i maquinari de control – Part 1: Especificacions comunes.

• IEEE C37.122 (2010) Estàndard IEEE per a Subestacions Aïllades amb Gas.

• IEEE C37.122-1 (2013) Guia per a Subestacions Aïllades amb Gas de més de 52 kV.

• Llibre de Subestacions Aïllades amb Gas Editat per Hermann Koch.

• https://www.omicronenergy.com

• Proves d'alta tensió i mesures durant el cicle de vida de la GIS Autors: U.Schichler, E. Kynast

• Proves de camp de GIS S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Suïssa.