Polevá zkouška vysokovoltového plynově izolovaného spínacího zařízení (GIS) podle IEEE C37.122

Polevý test vysokonapěťového plynově izolovaného přepážkového zařízení (GIS) podle IEEE C37.122

Finální montáž plynově izolované podstanice (GIS) probíhá na místě. Zde jsou poprvé spojeny všechny různé komponenty, které tvoří GIS. I kdyby bylo možné GIS plně sestavit v továrně, stále by muselo být rozebráno pro transport, odesláno a znovu sestaveno na místě instalace.
Cílem polevých testů je potvrdit, že všechny komponenty GIS po sestavení na pracovišti fungují uspokojivě jak elektricky, tak mechanicky. Tyto testy poskytují prostředek k prokázání, že zařízení GIS bylo správně sestaveno a zapojeno a bude fungovat tak, jak se očekává.

• Mechanické testy: Únik plynu a kvalita plynu (vlhkost, čistota a hustota)

• Test úniku plynu: Všechny plynové komory GIS musí být naplněny šestifluoridem síry (SF6) nebo požadovanou směsí plynů až do výrobce specifikovaného nominálního tlaku. Následně se provede test pro detekci úniku plynu. Provádí se počáteční inspekce pro identifikaci všech potenciálních míst úniku plynu a zajištění souladu s maximálním povoleným množstvím úniku plynu. Tento test úniku plynu by měl pokrýt všechny flanče obalů, svary obalů, stejně jako všechna zařízení pro sledování plynu, ventily plynu a propojovací trubky, které byly sestaveny na pracovišti.

• Měření obsahu vlhkosti: Obsah vlhkosti plynu musí být změřen před energizací GIS. Pro získání spolehlivého měření by měl být obsah vlhkosti změřen po uplynutí určité doby od naplnění, jak doporučuje výrobce. Obsah vlhkosti nesmí přesáhnout limit stanovený výrobcem nebo hodnotu dohodnutou mezi výrobcem a uživatelem, podle nižší hodnoty.

• Ověření čistoty plynu: Před energizací musí být ověřena čistota plynu vyjádřená jako procento SF6. Čistota plynu by měla splňovat požadavky stanovené výrobcem.
  Měření hustoty plynu: Hustota plynu by měla být změřena a potvrzena v souladu s nominálními požadavky výrobce na naplnění.

2. Elektrické testy: Odpor kontaktu

• Hlavní proudové okruhy: Měření odporu kontaktu hlavních proudových okruhů je nutné pro každé spojení sběrnice, vypínače, odpojovacího spínače, zazemňovacího spínače, vývodového hliníku a spojení elektrického kabelu. Tyto měření slouží k prokázání a ověření, že hodnoty odporu jsou v rámci specifikovaných limitů.
  Spojení obalu GIS

• (pro izolovanou fázovou sběrnici): V případě použití izolované (jednotlivé) fáze sběrnice je také nutné provést měření odporu kontaktu na spojeních obalu GIS. Měření vodivosti by nemělo přesáhnout maximální povolené hodnoty podle IEEE Std C37.100.1.

3. Elektrické testy: Test odolnosti proti nízkofrekvenčnímu střídavému napětí

Gazová a pevná izolace (dielektrika) uvnitř plynově izolované podstanice (GIS) musí projít aplikací nízkofrekvenčního kondicionačního napětí. Frekvence tohoto kondicionačního napětí se pohybuje v rozmezí 30 Hz až 200 Hz a aplikuje se na napěťové úrovně a doby stanovené výrobcem. Po aplikaci kondicionačního napětí se provádí jednominutový test odolnosti proti nízkofrekvenčnímu (30 Hz až 200 Hz) napětí.

Tento jednominutový test odolnosti proti nízkofrekvenčnímu napětí se provádí na 80 % nominálního nízkofrekvenčního napětí, které bylo otestováno ve výrobní továrně. Cílem těchto vysokonapěťových testů je potvrdit několik aspektů. Zaprvé, ověří, že komponenty plynově izolované podstanice přežily proces transportu bez poškození. Zadruhé, zajistí, že všechny komponenty byly správně sestaveny. Za třetí, zkontroluje, zda nebyl během montáže uvnitř obalů zanechán žádný cizí nebo nepotřebný materiál. Nakonec tyto testy dokazují, že GIS je schopno odolat testovacímu napětí, což potvrzuje jeho celistvost a výkon.

4. Elektrické testy: Požadavky a podmínky pro odolnost proti střídavému napětí

Testy odolnosti proti napětí musí být provedeny mezi každou energizovanou fází a zazemněným obalem. Pro obaly obsahující všechny tři fáze musí být každá fáze testována individuálně, s obalem a ostatními dvěma fázemi zazemněnými. Před zahájením testů odolnosti proti napětí musí být odpojena všechna transformátora napájecí, ochranná zařízení, ochranné mezery, elektrické kabely, přenosové vedení a transformátory napětí. Transformátory napětí lze testovat až do nasycovacího napětí transformátoru v testovací frekvenci.

5. Elektrické testy: Požadavky a podmínky pro odolnost proti nízkofrekvenčnímu střídavému napětí

Testy odolnosti proti napětí se mají provést mezi každou energizovanou fází a zazemněným obalem. V obalech s všemi třemi fázemi by měla být každá fáze testována postupně, zatímco obal a ostatní dvě fáze jsou zazemněny. Izolace mezi každou dvojicí fázových vodičů nevyžaduje žádné další polevé testy odolnosti proti napětí.

Před zahájením testů odolnosti proti napětí musí být odpojena všechna transformátora napájecí, ochranná zařízení, ochranné mezery, elektrické kabely a přenosové vedení. Transformátory napětí by měly být testovány až do jejich nasycovacího napětí v testovací frekvenci.

Izolace částí zařízení GIS může nabídnout přidanou výhodu polevého testování otevřené mezery některých odpojovacích spínačů, i když tento polevý test není povinný. Kromě toho může být nutné izolovat části GIS, aby bylo možné lokalizovat rušivý výboj nebo omezit energii, která by mohla být uvolněna během rušivého výboje.

Měření částečného výboje lze provést k detekci možného proniknutí vodivých částic nebo poškození vysokonapěťových izolačních komponent, které mohlo nastat během továrního testování, přepravy nebo instalace. Plynově izolované přepážkové zařízení by mělo být v podstatě volné od částečného výboje. Postup pro měření částečného výboje a jeho interpretaci by měl být poskytnut výrobcem a dohodnut mezi uživatelem a výrobcem.

6. Elektrické testy: Testy odolnosti proti stejnosměrnému napětí

Testy odolnosti proti stejnosměrnému napětí nejsou vhodné pro kompletní GIS. Nicméně, může být nutné provést test odolnosti proti stejnosměrnému napětí na elektrických kabelech připojených k GIS. Tato testovací napětí by nevyhnutelně musela být aplikována ze strany kabelu opačné k GIS, čímž by malá část GIS byla vystavena stejnosměrnému napětí. Je doporučeno, aby byla část GIS vystavená tomuto stejnosměrnému napětí co nejmenší. Před provedením těchto testů by měl být konzultován výrobce.

7. Elektrické testy: Testy pomocných okruhů

Dielektrické, kontinuitní a vodivostní testy by měly být provedeny na všech propojovacích řídicích drátech nainstalovaných na místě.

8. Mechanické a elektrické funkční a operační testy

Po sestavení GIS na pracovišti je třeba ověřit následující aspekty:

• Torzní hodnota všech šroubů a spojů sestavených na místě musí být zkontrolována, aby bylo zajištěno soulad s požadovanými specifikacemi.

• Řídicí dráty by měly být ověřeny, aby odpovídaly schématu a diagramům zapojení.

• Správné fungování každého elektrického, pneumatického, hydraulického, mechanického, klíčového nebo kombinovaného interlock systému musí být ověřeno pro správnou operaci v obou povolených a blokujících podmínkách.

• Správná funkce ovládacích prvků, systémů sledování a alarmování plynu, pneumatiky a hydrauliky, ochranného a regulačního zařízení, počtářů počtu cyklů, včetně ohřívačů a světel, musí být potvrzena.

• Každý mechanický a elektrický indikátor polohy pro každý vypínač, odpojovací spínač a zazemňovací spínač by měl být ověřen, aby přesně ukazoval otevřenou a zavřenou polohu zařízení.

• Plynové zóny, identifikace plynových zón, plynové ventily, polohy plynových ventilů a propojovací trubky by měly být ověřeny, aby byly v souladu s fyzickými výkreji.

• Operační parametry, jako jsou zarovnání kontaktů, pohyb kontaktů, rychlost, čas otevírání a zavírání každého vypínače, odpojovacího spínače a zazemňovacího spínače, musí být ověřeny podle specifikovaných požadavků.

• Správné fungování kompresorů, čerpadel, pomocných kontaktů a systémů proti přetlaku by mělo být ověřeno, aby splňovalo specifikované požadavky.

• Vypínače je třeba otestovat na minimálním a maximálním kontrolním napětí, aby bylo potvrzeno správné fungování.

• Sekundární dráty by měly být ověřeny, aby měly správné konektory, správné zadrabování, utažené šrouby terminálových bloků, správné označení drátů a kabelů a zapojení v souladu s výkresy výrobce.

Připojení GIS k elektrickému systému

Jakmile je plynově izolovaná podstanice plně nainstalována, zapojena a všechny polevé testy úspěšně dokončeny, je nové zařízení připraveno k připojení k existujícímu elektrickému systému. Tento proces zahrnuje další sadu testů pro ověření fungování ochranných relé, schopnosti vypínačů reagovat na vzdálené příkazy a správné fázové vztahy s různými přenosovými vedeními. Tato druhá série testů se očekává, že bude podobná, pokud ne shodná, s testy provedenými na vzduchem izolované podstanici (AIS).

Reference:

• IEC 6227-1 (2011) Vysokonapěťová přepážková a řídící zařízení – Část 1: Společné specifikace.

• IEEE C37.122 (2010) Standard IEEE pro plynově izolované podstanice.

• IEEE C37.122-1 (2013) Průvodce pro plynově izolované podstanice s nominálním napětím nad 52 kV.

• Kniha o plynově izolovaných podstanicích, editor Hermann Koch.

• https://www.omicronenergy.com

• Vysokonapěťové testy a měření během životního cyklu GIS, autoři: U.Schichler, E. Kynast

• Polevé testy GIS, S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Švýcarsko.