پر شینی گازی بالا ولتاژ (GIS) تست میدانی بر اساس IEE-Business C37.122

پروازهای فشار بالا با عایق گازی (GIS) تست میدانی بر اساس IEEE C37.122

آماده‌سازی نهایی زیرمجموعه عایق گازی (GIS) در میدان انجام می‌شود. اینجا جایی است که تمامی اجزای مختلف که GIS را تشکیل می‌دهند، برای اولین بار با هم ترکیب می‌شوند. حتی اگر ممکن بود GIS به طور کامل در کارخانه ساخته شود، همچنان باید برای حمل و نقل جدا شود، منتقل شود و سپس در محل نصب دوباره مونتاژ شود.
هدف از آزمایش‌های میدانی تأیید عملکرد رضایت‌بخش تمامی اجزای GIS از نظر الکتریکی و مکانیکی پس از مونتاژ در محل کار است. این آزمایش‌ها روشی برای نشان دادن اینکه دستگاه GIS به درستی مونتاژ و سیم‌کشی شده و به صورت مورد انتظار عمل خواهد کرد، ارائه می‌دهند.

• آزمایش‌های مکانیکی: نشت گاز و کیفیت گاز (رطوبت، خالصی و چگالی)

• آزمایش نشت گاز: تمامی قسمت‌های گازی GIS باید با گاز سولفور هگزافلوراید (SF6) یا مخلوط گاز مورد نیاز تا فشار پرکردن مجاز توسط سازنده پر شوند. سپس آزمایشی برای شناسایی نشت گاز انجام می‌شود. یک بررسی اولیه برای شناسایی تمامی نقاط ممکن نشت گاز و تضمین رعایت نرخ نشت گاز مجاز انجام می‌شود. این آزمایش نشت گاز باید شامل تمامی فلانج‌های قاب، جوش‌های قاب، و تمامی دستگاه‌های مراقبت گاز، شیرهای گاز و لوله‌های گاز متصل‌شده در محل کار باشد.

• اندازه‌گیری محتوای رطوبت: محتوای رطوبت گاز قبل از فعال‌سازی GIS باید اندازه‌گیری شود. برای به دست آوردن اندازه‌گیری قابل اعتماد، محتوای رطوبت باید پس از گذشت یک دوره زمانی پس از پرکردن، مطابق با توصیه‌های سازنده اندازه‌گیری شود. محتوای رطوبت نباید بیش از حد مجاز توسط سازنده یا مقدار توافق‌شده بین سازنده و کاربر، هر کدام که کمتر است، باشد.

• تأیید خالصی گاز: قبل از فعال‌سازی، خالصی گاز، به صورت درصد SF6، باید تأیید شود. خالصی گاز باید مطابق با الزامات مشخص شده توسط سازنده باشد.
  اندازه‌گیری چگالی گاز: چگالی گاز باید اندازه‌گیری و تأیید شود که مطابق با الزامات پرکردن اسمی سازنده است.

2. آزمایش‌های الکتریکی: مقاومت تماس

• مدارهای اصلی حمل جریان: اندازه‌گیری مقاومت تماس مدارهای اصلی حمل جریان برای هر اتصالات جمع‌کننده، قطع‌کننده، کلید جداکننده، کلید زمین، بوشینگ و اتصالات کابل توان لازم است. این اندازه‌گیری‌ها برای نشان دادن و تأیید اینکه مقادیر مقاومت در محدوده مشخص شده قرار دارند، استفاده می‌شوند.
  پیوند GIS Enclosure

• اتصالات (برای Isolated Phase Bus): در مواردی که از Bus فاز جداشده (تک فاز) استفاده می‌شود، اندازه‌گیری مقاومت تماس نیز باید روی اتصالات پیوند GIS Enclosure انجام شود. اندازه‌گیری مقاومت نباید بیش از حد مجاز بر اساس IEEE Std C37.100.1 باشد.

3. آزمایش‌های الکتریکی: آزمون تحمل ولتاژ AC با فرکانس پایین

عایق گازی و جامد (دی‌الکتریک) در زیرمجموعه عایق گازی (GIS) باید تحت تأثیر ولتاژ شرایط‌سازی با فرکانس پایین قرار گیرند. فرکانس این ولتاژ شرایط‌سازی بین 30 Hz تا 200 Hz متغیر است و به سطوح ولتاژ و مدت زمان مشخص شده توسط سازنده اعمال می‌شود. پس از اعمال ولتاژ شرایط‌سازی، یک آزمون تحمل ولتاژ AC با فرکانس پایین (30 Hz تا 200 Hz) به مدت یک دقیقه انجام می‌شود.

این آزمون تحمل ولتاژ AC با فرکانس پایین به مدت یک دقیقه در 80٪ از ولتاژ تحمل فرکانس پایین مجاز که در کارخانه سازنده آزمایش شده است، انجام می‌شود. هدف از این آزمون‌های ولتاژ بالا تأیید چندین جنبه است. ابتدا، تأیید می‌کند که اجزای زیرمجموعه عایق گازی بدون آسیب از فرایند حمل و نقل عبور کرده‌اند. دوم، تضمین می‌کند که تمامی اجزا به درستی مونتاژ شده‌اند. سوم، بررسی می‌کند که هیچ ماده خارجی یا غیرضروری در داخل قاب‌ها در طول فرایند مونتاژ باقی نمانده است. در نهایت، این آزمون‌ها ثابت می‌کنند که GIS قادر به تحمل ولتاژ آزمون است و این موضوع کامل بودن و عملکرد آن را تأیید می‌کند.

4. آزمایش‌های الکتریکی: الزامات و شرایط تحمل ولتاژ AC

آزمون‌های تحمل ولتاژ باید بین هر فاز فعال و قاب زمینی انجام شود. برای قاب‌هایی که همه سه فاز را در خود جای داده‌اند، هر فاز باید به صورت جداگانه آزمایش شود، با قاب و دو فاز دیگر زمین شده. قبل از شروع آزمون‌های تحمل ولتاژ، تمامی ترانسفورماتورهای توان، محافظ‌های فشار، فواصل محافظ، کابل‌های توان، خطوط انتقال هوایی و ترانسفورماتورهای ولتاژ باید جدا شوند. ترانسفورماتورهای ولتاژ می‌توانند تا ولتاژ اشباع ترانسفورماتور در فرکانس آزمون آزمایش شوند.

5. آزمایش‌های الکتریکی: الزامات و شرایط تحمل ولتاژ AC با فرکانس پایین

آزمون‌های تحمل ولتاژ باید بین هر فاز فعال و قاب زمینی انجام شود. در قاب‌هایی که همه سه فاز را در خود جای داده‌اند، هر فاز باید به ترتیب یکی یکی آزمایش شود، در حالی که قاب و دو فاز دیگر زمین شده‌اند. عایق بین هر جفت رسانه فازی نیازی به آزمون‌های تحمل ولتاژ میدانی اضافی ندارد.

قبل از شروع آزمون‌های تحمل ولتاژ، تمامی ترانسفورماتورهای توان، محافظ‌های فشار، فواصل محافظ، کابل‌های توان و خطوط انتقال هوایی باید جدا شوند. ترانسفورماتورهای ولتاژ باید تا ولتاژ اشباع آنها در فرکانس آزمون آزمایش شوند.

تجزیه بخش‌های GIS می‌تواند مزیت اضافی آزمون میدانی فاصله باز برخی از کلیدهای جداکننده را ارائه دهد، اگرچه چنین آزمون میدانی اجباری نیست. علاوه بر این، ممکن است برای تسهیل محل یابی یک تخلیه مخرب یا محدود کردن انرژی پتانسیل آزاد شده در طول یک تخلیه مخرب، لازم باشد بخش‌های GIS را جدا کنیم.

اندازه‌گیری تخلیه جزئی می‌تواند برای شناسایی ورود احتمالی ذرات هدایت‌کننده یا آسیب به اجزای عایق‌سازی ولتاژ بالا که ممکن است در طول آزمون‌های کارخانه، حمل و نقل یا نصب رخ داده باشد، انجام شود. دستگاه عایق گازی باید عملاً از تخلیه جزئی آزاد باشد. روش اندازه‌گیری تخلیه جزئی و تفسیر آن باید توسط سازنده ارائه شده و بین کاربر و سازنده توافق شود.

6. آزمایش‌های الکتریکی: آزمون‌های تحمل ولتاژ DC

آزمون تحمل ولتاژ DC برای یک GIS کامل توصیه نمی‌شود. با این حال، ممکن است نیاز به انجام یک آزمون تحمل ولتاژ DC بر روی کابل‌های توان متصل به یک GIS وجود داشته باشد. این ولتاژ‌های آزمون حتماً از طرف مقابل کابل نسبت به GIS اعمال می‌شوند، بنابراین یک بخش کوچک از GIS به ولتاژ DC معرض می‌شود. توصیه می‌شود بخش GIS که به این ولتاژ DC مواجه می‌شود، به حداقل برسد. قبل از انجام این آزمون‌ها با سازنده مشورت شود.

7. آزمایش‌های الکتریکی: آزمون‌های مدارهای کمکی

آزمون‌های دی‌الکتریک، پیوستگی و مقاومت باید بر روی تمامی سیم‌های کنترلی متصل‌کننده که در میدان نصب شده‌اند انجام شود.

8. آزمون‌های عملکردی و عملیاتی مکانیکی و الکتریکی

پس از مونتاژ GIS در محل کار، جنبه‌های زیر باید تأیید شوند:

• مقدار گشتاور تمامی پیچ‌ها و اتصالات مونتاژ شده در میدان باید بررسی شود تا مطابقت با الزامات مشخص شده تضمین شود.

• سیم‌کشی کنترلی باید برای مطابقت با نمودارهای اسکیما و سیم‌کشی بررسی شود.

• عملکرد صحیح هر سیستم قفل الکتریکی، هوایی، هیدرولیکی، مکانیکی، کلیدی یا ترکیبی باید برای عملکرد صحیح در شرایط مجاز و مسدود شدن تأیید شود.

• عملکرد صحیح کنترل‌ها، سیستم‌های مراقبت و هشدار گاز، هوایی و هیدرولیکی، تجهیزات محافظ و تنظیم، شمارنده‌های عملکرد، از جمله گرمکن‌ها و چراغ‌ها، باید تأیید شود.

• هر نمایانگر مکانیکی و الکتریکی برای هر قطع‌کننده، کلید جداکننده و کلید زمین باید برای نشان دادن دقیق موقعیت باز و بسته دستگاه تأیید شود.

• منطقه‌های گازی، شناسایی منطقه‌های گازی، شیرهای گاز، موقعیت شیرهای گاز و لوله‌های اتصال باید برای مطابقت با نقشه‌های فیزیکی بررسی شوند.

• پارامترهای عملیاتی مانند تراز تماس، سفر تماس، سرعت، زمان باز شدن و بسته شدن هر قطع‌کننده، کلید جداکننده و کلید زمین باید مطابق با الزامات مشخص شده تأیید شود.

• عملکرد صحیح کمپرسورها، پمپ‌ها، تماس‌های کمکی و طرح‌های ضد پمپ باید برای مطابقت با الزامات مشخص شده تأیید شود.

• قطع‌کننده‌ها باید در ولتاژهای کنترلی حداقل و حداکثر آزمایش شوند تا عملکرد صحیح آنها تأیید شود.

• سیم‌کشی دومی باید برای داشتن لوله‌های سیم صحیح، ضربه‌بندی صحیح، پیچ‌های بلوک ترمینال محکم، نشانه‌های سیم و کابل صحیح و سیم‌کشی مطابق با نقشه‌های سازنده بررسی شود.

اتصال GIS به سیستم الکتریکی

پس از نصب کامل، سیم‌کشی و تکمیل موفقیت‌آمیز تمامی آزمون‌های میدانی زیرمجموعه عایق گازی، دستگاه جدید آماده برای اتصال به سیستم الکتریکی موجود است. این فرایند شامل مجموعه‌ای دیگر از آزمون‌ها برای تأیید عملکرد رله‌های محافظ، توانایی قطع‌کننده‌ها برای قطع در اثر دستور از راه دور و روابط فاز صحیح با خطوط انتقال مختلف است. این مجموعه دوم از آزمون‌ها مورد انتظار است که مشابه یا یکسان با آزمون‌های انجام شده بر روی یک زیرمجموعه عایق هوایی (AIS) باشد.

منابع:

• IEC 6227-1 (2011) High-Voltage switchgear and Controlgear – Part 1: Common Specifications.

• 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 Book Edited by Hermann Koch.

• https://www.omicronenergy.com

• High-voltage Tests and Measurements during the Life Cycle of GIS Article Authors: U.Schichler,E. Kynast

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