Højspændings gasisolerede switchgear (GIS) felttestering ifølge IEEE C37.122

Højspændings gasisolerede switchgear (GIS) felttest ifølge IEEE C37.122

Den endelige montering af gas-isoleret understation (GIS) finder sted på arbejdspladsen. Dette er, hvor alle de forskellige komponenter, der udgør GIS, samles for første gang. Selv hvis det var muligt at fuldt ud montere GIS i en fabrik, skulle den stadig være demonteret for transport, sendt og derefter igen monteret på installationsstedet.
Målet med felttestene er at bekræfte, at alle GIS-komponenter fungerer tilfredsstillende både elektrisk og mekanisk efter montering på arbejdspladsen. Disse test giver mulighed for at vise, at GIS-apparatet er korrekt monteret og kablet og vil fungere som forventet.

• Mekaniske Tests: Gaslekkage og Gaskvalitet (Fugt, Renhed og Tæthed)

• Gaslekkagetest: Alle gasafdelinger i GIS skal fyldes med sf6-gas (SF6) eller den påkrævede gasblanding op til fabrikantens angivne nominelle fyllingstryk. Herefter udføres en test for at opdage eventuelle gaslekkager. En indledende kontrol udføres for at identificere alle potentielle gaslekkagepunkter og sikre overholdelse af den angivne maksimale gaslekkagehastighed. Denne gaslekkagetest skal dække alle kabinetflanser, kabinetforsegling, samt alle gassurveillancesystemer, gasventiler og forbundne gasrør, der er monteret på arbejdspladsen.

• Måling af fugtindhold: Fugtindholdet i gassen skal måles, før GIS aktiveres. For at opnå en pålidelig måling, bør fugtindholdet måles efter en periode efter fylling, som anbefalet af fabrikanten. Fugtindholdet må ikke overstige grænsen, fastsat af fabrikanten, eller værdien, der er aftalt mellem fabrikanten og brugeren, hvilken som helst er lavest.

• Bekræftelse af gaskvalitet: Inden aktivering skal renheden af gassen, udtrykt som en procentdel af SF6, bekræftes. Gaskvaliteten skal opfylde kravene, angivet af fabrikanten.
  Måling af gastæthed: Gastætheden skal måles og bekræftes at være i overensstemmelse med fabrikantens nominelle fyllingskrav.

2. Elektriske Tests: Kontaktilstand

• Hovedstrømførende Kredsløb: Målinger af kontaktilstanden for hovedstrømførende kredsløb er nødvendige for hver bus-forbindelsesledd, strømbryder, afkoplingskontakt, jordkontakt, busning og strømforsyningskabel-forbindelse. Disse målinger bruges til at demonstrere og bekræfte, at resistensværdierne ligger inden for de angivne grænser.
  GIS Kabinetbinding

• Forbindelser (for isoleret fasebus): I tilfælde, hvor en isoleret (enkel) fasebus anvendes, skal målinger af kontaktilstanden også udføres på GIS kabinetbindingsforbindelser. Resistensmålingerne bør ikke overstige de maksimalt tilladte værdier ifølge IEEE Std C37.100.1.

3. Elektriske Tests: Lavfrekvens AC spændingstålmodighedstest

Gassene og faste isolering (dielektrikum) inden for gas-isoleret understation (GIS) skal udsættes for en lavfrekvens betingelsesspænding. Frekvensen af denne betingelsesspænding ligger mellem 30 Hz og 200 Hz, og den anvendes ved spændingsniveauer og varigheder, angivet af fabrikanten. Efter anvendelsen af betingelsesspændingen udføres en et-minut lavfrekvens (30 Hz til 200 Hz) spændingstålmodighedstest.

Denne et-minut lavfrekvens spændingstålmodighedstest udføres ved 80% af den nominelle lavfrekvens spændingstålmodighed, der blev testet i fabrikantens fabrik. Målet med disse højspændingstester er at bekræfte flere aspekter. For det første bekræfter det, at komponenterne i gas-isoleret understation har klaret transportprocessen uden skade. For det andet sikrer det, at alle komponenter er korrekt monteret. For det tredje tjekker det, at ingen fremmede eller ekstra materialer er blevet efterladt i kabinetterne under monteringsprocessen. Til sidst viser disse tester, at GIS er i stand til at klare testspændingen, hvilket beviser dens integritet og ydeevne.

4. Elektriske Tests: AC Spændingstålmodighedskrav og -forhold

Spændingstålmodighedstester skal udføres mellem hver aktiveret fase og den jordede kasse. For kasser, der indeholder alle tre faser, skal hver fase testes individuelt, med kassen og de to andre faser jordet. Inden spændingstålmodighedstest begynder, skal alle strømtransformatorer, lynnedlæggere, beskyttelseskløfter, strømforsyningskabler, overførsellinjer og spændingstransformatorer afkobles. Spændingstransformatorer kan testes op til transformatorens mætningsvoltage ved testfrekvensen.

5. Elektriske Tests: Lavfrekvens AC Spændingstålmodighedskrav og -forhold

Spændingstålmodighedstester skal udføres mellem hver aktiveret fase og den jordede kasse. I kasser, der indeholder alle tre faser, skal hver fase testes en ad gangen, mens kassen og de to andre faser er jordet. Isolationen mellem hvert par faseledere kræver ingen yderligere feltspændingstålmodighedstester.

Inden spændingstålmodighedstest begynder, skal alle strømtransformatorer, lynnedlæggere, beskyttelseskløfter, strømforsyningskabler og overførsellinjer afkobles. Spændingstransformatorer skal testes op til deres mætningsvoltage ved testfrekvensen.

At isolere dele af GIS-apparatet kan give den ekstra fordel at teste åbningen af nogle afkoplingskontakter på arbejdspladsen, selvom en sådan felttest ikke er obligatorisk. Desuden kan det være nødvendigt at isolere dele af GIS for at lette lokaliseringen af en forstyrrende udladning eller for at begrænse den potentielle energi, der kan frigives under en forstyrrende udladning.

En deludladningsmåling kan udføres for at opdage eventuelle intruderende ledelementer eller skader på højspændingsisolationskomponenter, der kan være opstået under fabriktest, transport eller installation. Gas-isoleret switchgear bør være næsten fri for deludladninger. Proceduren for deludladningsmåling og dens fortolkning bør leveres af fabrikanten og aftales mellem brugeren og fabrikanten.

6. Elektriske Tests: DC Spændingstålmodighedstest

DC spændingstålmodighedstest er ikke anbefalet for en færdig GIS. Dog kan det være nødvendigt at udføre en DC spændingstålmodighedstest på strømforsyningskabler, der er forbundet til en GIS. Disse testspændinger vil uundgåeligt blive anvendt fra den ende af kablet, der ligger modsat GIS, hvilket udsætter en lille del af GIS for DC-spændingen. Det anbefales at holde den del af GIS, der udsættes for denne DC-spænding, så lille som muligt. Fabrikanten bør rådføres, inden disse tester udføres.

7. Elektriske Tests: Tester på Hjælpecirkuits

Dielektriske, kontinuitets- og resistivitetstests bør udføres på alt interkoblet kontrolledning, installeret på arbejdspladsen.

8. Mekaniske og Elektriske Funktionelle og Operationelle Tests

Efter at GIS er monteret på arbejdspladsen, skal følgende aspekter verificeres:

• Krympningsværdien for alle bolte og forbindelser, monteret på arbejdspladsen, skal tjekkes for at sikre overholdelse af de angivne krav.

• Kontrolledningen skal verificeres for at overholde skematik og ledningsdiagrammer.

• Det korrekte funktion af hvert elektrisk, pneumatisk, hydraulisk, mekanisk, nøgleopereret eller kombineret låsesystem skal verificeres for korrekt drift i både tilladende og blokerende forhold.

• Det korrekte drift af kontroller, gas-, pneumatisk- og hydraulisk-overvågning og -alarm systemer, beskyttelses- og reguleringsekipement, driftstællere, herunder varmelegeme og lys, skal bekræftes.

• Hver mekanisk og elektrisk positionsindikator for hver strømbryder, afkoplingskontakt og jordkontakt skal verificeres for at præcis indikere enhedens åbne og lukkede positioner.

• Gaszoner, gaszoneidentifikation, gasventiler, gasventilpositioner og forbundne rør skal verificeres for at være i overensstemmelse med de fysiske tegninger.

• Driftsparametre såsom kontaktjustering, kontaktrejse, hastighed, åbnings- og lukketid for hver strømbryder, afkoplingskontakt og jordkontakt skal verificeres ifølge de angivne krav.

• Det korrekte drift af kompressorer, pumper, hjælpekontakter og antipumpeschemas skal verificeres for at opfylde de angivne krav.

• Strømbryderne skal trip-testes ved minimum- og maksimumkontrollspændinger for at bekræfte korrekt drift.

• Sekundære ledninger skal verificeres for korrekte ledningskramper, korrekt kramning, stramme terminalbloksskreve, korrekte lednings- og kablemarker, og kablingsoplysninger i overensstemmelse med fabrikantens tegninger.

Tilslutning af GIS til elektrisk system

Når gas-isoleret understation er fuldt ud installeret, kablet, og alle felttester er succesfuldt gennemført, er det nye apparat klar til at blive tilsluttet det eksisterende elektriske system. Denne proces indebærer en anden række tester for at verificere beskyttelsesrelays drift, evnen hos strømbrydere til at trippe ved fjernkommando, og korrekte faseniveauer med forskellige overførsellinjer. Denne anden serie af tester forventes at være lignende, hvis ikke identisk, med tester, der udføres på en luft-isoleret understation (AIS).

Referencer:

• IEC 6227-1 (2011) Højspændings-switchgear og -kontrolekipement – Del 1: Almene specifikationer.

• IEEE C37.122 (2010) IEEE Standard for Gas-Insulated Substations.

• IEEE C37.122-1 (2013) Guide for Gas Insulated Substations Rated Above 52 kV.

• Gas Insulated Substations Bog redigeret af Hermann Koch.

• https://www.omicronenergy.com

• Højspændingstest og målinger under livscyklussen af GIS Artikelforfattere: U.Schichler, E. Kynast

• On site tests of GIS S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Schweiz.