Prove sul Campo di Apparecchiature a Gas Isolanti ad Alta Tensione (GIS) secondo IEEE C37.122
Prove sul campo di apparecchiature a gas ad alta tensione (GIS) secondo IEEE C37.122
L'assemblaggio finale della sottostazione isolata a gas (GIS) avviene sul campo. È qui che tutte le diverse componenti che compongono la GIS vengono unite per la prima volta. Anche se fosse possibile assemblare completamente la GIS in fabbrica, sarebbe comunque necessario smontarla per il trasporto, spedirla e poi riassemblarla sul sito di installazione.
L'obiettivo delle prove sul campo è confermare che tutte le componenti della GIS funzionino in modo soddisfacente sia elettricamente che meccanicamente dopo l'assemblaggio sul sito. Queste prove offrono un modo per dimostrare che l'apparato GIS è stato assemblato e cablato correttamente e funzionerà come previsto.
Prove meccaniche: Perdita di gas e qualità del gas (Umidità, purezza e densità)
Prova di perdita di gas: Tutti i compartimenti di gas della GIS devono essere riempiti con gas esesafluoruro di zolfo (SF6) o la miscela di gas richiesta fino alla pressione di riempimento nominale specificata dal produttore. Successivamente, viene eseguita una prova per rilevare eventuali perdite di gas. Viene effettuata un'ispezione iniziale per identificare tutti i punti potenziali di perdita di gas e assicurare la conformità al tasso massimo di perdita di gas specificato. Questa prova di perdita di gas dovrebbe coprire tutte le flange degli involucri, le saldature degli involucri, nonché tutti i dispositivi di monitoraggio del gas, le valvole del gas e le tubazioni interconnesse del gas assemblate sul sito.
Misurazione del contenuto di umidità: Il contenuto di umidità del gas deve essere misurato prima che la GIS venga alimentata. Per ottenere una misurazione affidabile, il contenuto di umidità dovrebbe essere misurato dopo un periodo di tempo successivo al riempimento, come consigliato dal produttore. Il contenuto di umidità non deve superare il limite stabilito dal produttore o il valore concordato tra il produttore e l'utente, qualora sia inferiore.
Verifica della purezza del gas: Prima dell'alimentazione, la purezza del gas, espressa come percentuale di SF6, deve essere verificata. La purezza del gas dovrebbe soddisfare i requisiti specificati dal produttore.
Misurazione della densità del gas: La densità del gas dovrebbe essere misurata e confermata in linea con i requisiti di riempimento nominale del produttore.
2. Prove elettriche: Resistenza di contatto
Circuiti principali portatori di corrente: Sono richieste misurazioni della resistenza di contatto dei circuiti principali portatori di corrente per ogni giunto di connessione di bus, interruttore, interruttore disgiunzionale, interruttore di messa a terra, guaina e connessione di cavo d'alimentazione. Queste misurazioni vengono utilizzate per dimostrare e verificare che i valori di resistenza siano entro i limiti specificati.
Connessioni di messa a massa dell'involucro GIS(per bus a fase isolata): In caso di utilizzo di un bus a fase isolata (singola), sono necessarie anche misurazioni della resistenza di contatto sulle connessioni di messa a massa dell'involucro GIS. Le misurazioni di resistività non dovrebbero superare i valori massimi consentiti secondo lo standard IEEE Std C37.100.1.
3. Prove elettriche: Prova di tenuta a bassa frequenza in corrente alternata
L'isolamento gassoso e solido (dielettrici) all'interno della sottostazione isolata a gas (GIS) deve subire l'applicazione di una tensione di condizionamento a bassa frequenza. La frequenza di questa tensione di condizionamento varia da 30 Hz a 200 Hz e viene applicata a livelli di tensione e per durate specificate dal produttore. Dopo l'applicazione della tensione di condizionamento, viene eseguita una prova di tenuta a bassa frequenza (30 Hz a 200 Hz) di un minuto.
Questa prova di tenuta a bassa frequenza di un minuto viene eseguita all'80% della tensione di tenuta a bassa frequenza nominale testata in fabbrica. L'obiettivo di queste prove ad alta tensione è confermare diversi aspetti. Innanzitutto, verifica che le componenti della sottostazione isolata a gas abbiano sopportato il processo di spedizione senza danni. In secondo luogo, assicura che tutte le componenti siano state assemblate correttamente. Terzo, controlla che nessun materiale estraneo o non pertinente sia rimasto all'interno degli involucri durante il processo di assemblaggio. Infine, queste prove dimostrano che la GIS è in grado di sopportare la tensione di prova, confermando così la sua integrità e le sue prestazioni.
4. Prove elettriche: Requisiti e condizioni di tenuta a tensione alternata
Le prove di tenuta a tensione devono essere eseguite tra ciascuna fase alimentata e l'involucro messo a terra. Per gli involucri che ospitano tutte e tre le fasi, ciascuna fase deve essere testata singolarmente, con l'involucro e le altre due fasi messe a terra. Prima di iniziare le prove di tenuta a tensione, tutti i trasformatori di potenza, i parafulmini, i gap di protezione, i cavi di alimentazione, le linee di trasmissione aerea e i trasformatori di tensione devono essere disconnessi. I trasformatori di tensione possono essere testati fino alla tensione di saturazione del trasformatore alla frequenza di prova.
5. Prove elettriche: Requisiti e condizioni di tenuta a tensione alternata a bassa frequenza
Le prove di tenuta a tensione devono essere eseguite tra ciascuna fase alimentata e l'involucro messo a terra. Negli involucri che ospitano tutte e tre le fasi, ciascuna fase dovrebbe essere testata una alla volta, mentre l'involucro e le altre due fasi sono messe a terra. L'isolamento tra ciascuna coppia di conduttori di fase non richiede ulteriori prove di tenuta a tensione sul campo.
Prima di iniziare le prove di tenuta a tensione, tutti i trasformatori di potenza, i parafulmini, i gap di protezione, i cavi di alimentazione e le linee di trasmissione aerea devono essere disconnessi. I trasformatori di tensione dovrebbero essere testati fino alla loro tensione di saturazione alla frequenza di prova.
La separazione di sezioni dell'apparato GIS può offrire un vantaggio aggiuntivo nella prova sul campo dello spazio aperto di alcuni interruttori disgiunzionali, anche se tale prova sul campo non è obbligatoria. Inoltre, potrebbe essere necessario isolare sezioni della GIS per facilitare la localizzazione di una scarica disturbante o per limitare l'energia potenzialmente rilasciata durante una scarica disturbante.
Una misurazione di scarica parziale può essere eseguita per rilevare qualsiasi possibile intrusione di particelle conduttive o danni ai componenti isolanti ad alta tensione che potrebbero essere avvenuti durante i test in fabbrica, il trasporto o l'installazione. L'apparecchiatura isolata a gas dovrebbe essere sostanzialmente priva di scariche parziali. La procedura per la misurazione di scarica parziale e la sua interpretazione dovrebbe essere fornita dal produttore e concordata tra l'utente e il produttore.
6. Prove elettriche: Prove di tenuta a tensione continua
Non è consigliabile eseguire prove di tenuta a tensione continua su una GIS completata. Tuttavia, potrebbe essere necessario eseguire una prova di tenuta a tensione continua sui cavi di alimentazione collegati a una GIS. Queste tensioni di prova sarebbero inevitabilmente applicate dalla parte opposta del cavo rispetto alla GIS, sottoponendo una piccola parte della GIS alla tensione continua. Si consiglia di mantenere la porzione della GIS esposta a questa tensione continua il più piccola possibile. Si dovrebbe consultare il produttore prima di eseguire questi test.
7. Prove elettriche: Prove sui circuiti ausiliari
Dovrebbero essere eseguite prove dielettriche, di continuità e di resistività su tutti i cavi di controllo interconnessi installati sul campo.
8. Prove funzionali e operative meccaniche ed elettriche
Dopo che la GIS è stata assemblata sul sito, è necessario verificare i seguenti aspetti:
Il valore di coppia di tutte le viti e connessioni assemblate sul campo deve essere controllato per assicurare la conformità ai requisiti specificati.
I cavi di controllo devono essere verificati per conformarsi agli schemi e ai diagrammi di cablaggio.
Deve essere verificato il corretto funzionamento di ciascun sistema di interblocco elettrico, pneumatico, idraulico, meccanico, a chiave o combinato, per il corretto funzionamento in condizioni permissive e bloccanti.
Deve essere confermato il corretto funzionamento dei controlli, dei sistemi di monitoraggio e allarme del gas, pneumatico e idraulico, delle apparecchiature di protezione e regolazione, dei contatori di operazioni, compresi i riscaldamenti e le luci.
Ciascun indicatore posizionale meccanico ed elettrico per ciascun interruttore, interruttore disgiunzionale e interruttore di messa a terra deve essere verificato per indicare correttamente la posizione aperta e chiusa del dispositivo.
Le zone di gas, l'identificazione delle zone di gas, le valvole di gas, le posizioni delle valvole di gas e le tubazioni interconnesse devono essere verificate per essere in linea con i disegni fisici.
I parametri di funzionamento come l'allineamento dei contatti, la corsa dei contatti, la velocità, il tempo di apertura e il tempo di chiusura di ciascun interruttore, interruttore disgiunzionale e interruttore di messa a terra devono essere verificati secondo i requisiti specificati.
Il corretto funzionamento dei compressori, delle pompe, dei contatti ausiliari e dei sistemi anti-pompa deve essere verificato per soddisfare i requisiti specificati.
Gli interruttori devono essere sottoposti a prove di trip a tensioni di controllo minime e massime per confermare il corretto funzionamento.
I cavi secondari devono essere verificati per avere morsetti di filo corretti, crimpatura adeguata, viti di blocco terminali strette, marcatori di filo e cavo corretti e cablaggio conforme ai disegni del produttore.
Collegamento della GIS al sistema elettrico
Una volta che la sottostazione isolata a gas è stata completamente installata, cablata e tutte le prove sul campo sono state completate con successo, l'apparato nuovo è pronto per essere collegato al sistema elettrico esistente. Questo processo prevede un altro insieme di prove per verificare il funzionamento dei relè di protezione, la capacità degli interruttori di scattare su comando remoto e le corrette relazioni di fase con varie linee di trasmissione. Questa seconda serie di prove si prevede che sia simile, se non identica, alle prove eseguite su una sottostazione isolata ad aria (AIS).
Riferimenti:
IEC 6227-1 (2011) Apparecchiature elettriche ad alta tensione e apparati di comando - Parte 1: Specifiche comuni.
IEEE C37.122 (2010) Standard IEEE per sottostazioni isolate a gas.
IEEE C37.122-1 (2013) Guida per sottostazioni isolate a gas con tensione superiore a 52 kV.
Libro sulle sottostazioni isolate a gas a cura di Hermann Koch.
https://www.omicronenergy.com
Articolo "High-voltage Tests and Measurements during the Life Cycle of GIS" Autori: U.Schichler, E. Kynast
Prove sul sito delle GIS S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Schweiz.
