Högtspännings gasisolera utrustning (GIS) fälttest enligt IEE-Business C37.122

Fälttest av högspänningsgasisoleringsschakt (GIS) enligt IEEE C37.122

Den slutliga monteringen av gasisoleringssubstationen (GIS) sker på plats. Det är här som alla olika komponenter som utgör GIS sätts ihop för första gången. Även om det vore möjligt att fullständigt montera GIS i fabriken skulle den ändå behöva demonteras för transport, fraktas och sedan monteras igen på installationsplatsen.
Målet med fälttesterna är att bekräfta att alla GIS-komponenter fungerar tillfredsställande både elektriskt och mekaniskt efter montering på arbetsplatsen. Dessa tester ger ett sätt att visa att GIS-utrustningen har monterats och kablats korrekt och kommer att fungera som förväntat.

• Mekaniska tester: Gasläckage och gaskvalitet (fuktighet, renhet och densitet)

• Gasläckagetest: Alla gaskammare i GIS måste fyllas med hexafluoridgas (SF6) eller den nödvändiga gasblandningen upp till tillverkarens angivna fyllningstryck. Därefter genomförs ett test för att upptäcka eventuella gasläckor. En inledande inspektion görs för att identifiera alla potentiella gasläckagepunkter och säkerställa överensstämmelse med det angivna maximala gasläckaget. Detta gasläckagetest bör täcka alla kabinettflansar, kabinettsvetsningar samt alla gasövervakningsenheter, gaskranar och sammanfogade gasrör som har monterats på arbetsplatsen.

• Mätning av fuktighetsinnehåll: Fuktighetsinnehållet i gasen måste mätas innan GIS energiseras. För att få en tillförlitlig mätning bör fuktighetsinnehållet mätas efter en tid efter fyllningen, enligt tillverkarens rekommendation. Fuktighetsinnehållet får inte överstiga gränsen som angetts av tillverkaren eller det värde som överenskommits mellan tillverkaren och användaren, beroende på vilket som är lägre.

• Verifiering av gasrenhet: Innan energisering ska gasens renhet, uttryckt som en procentandel av SF6, verifieras. Gasrenheten bör uppfylla tillverkarens specifikationer.
  Mätning av gasdensitet: Gasdensiteten bör mätas och bekräftas vara i enlighet med tillverkarens nominella fyllningskrav.

2. Elektriska tester: Kontaktförmåga

• Huvudströmkretsar: Mätningar av kontaktförmåga krävs för varje buskoppling, strömbrytare, kopplingsbrytare, jordningsbrytare, busshylsa och elkabelkoppling. Dessa mätningar används för att visa och verifiera att resistansvärdena ligger inom de angivna gränserna.
  Koppling av GIS-kabinett

• (för isolerad fasbus): I fall där en isolerad (enskild) fasbus används, måste också mätningar av kontaktförmåga utföras på kopplingarna av GIS-kabinetten. Resistansmätningarna får inte överstiga de maximalt tillåtna värdena enligt IEEE Std C37.100.1.

3. Elektriska tester: Lågfrekvent AC-spänningshållbarhetstest

Gass- och fast isolering (dielektrikum) inom gasisoleringssubstationen (GIS) måste utsättas för en lågfrekvent konditioneringsspänning. Frekvensen för denna konditioneringsspänning ligger mellan 30 Hz och 200 Hz, och den tillämpas vid spänningsnivåer och under tidsperioder som anges av tillverkaren. Efter tillämpningen av konditioneringsspänningen utförs ett ettminuts lågfrekvent (30 Hz till 200 Hz) spänningshållbarhetstest.

Detta ettminuts lågfrekventa spänningshållbarhetstest genomförs vid 80 % av den angivna lågfrekventa spänningshållbarhet som testades i tillverkarens fabrik. Målet med dessa högspänningstester är att bekräfta flera aspekter. För det första verifierar det att komponenterna i gasisoleringssubstationen har klarat transportprocessen utan skada. För det andra säkerställer det att alla komponenter har monterats korrekt. För det tredje kontrollerar det att inget främmande eller onödigt material har lämnats kvar i kabinetterna under monteringsprocessen. Slutligen visar dessa tester att GIS kan klara testspänningen, vilket bevisar dess integritet och prestanda.

4. Elektriska tester: AC-spänningshållbarhetskrav och -villkor

Spänningshållbarhetstester måste utföras mellan varje energiserad fas och den jordade kabinetten. För kabinetter som innehåller alla tre faser ska varje fas testas individuellt, med kabinetten och de två andra faserna jordade. Innan spänningshållbarhetstester påbörjas måste alla strömförstärkare, överslagsbrytare, skyddsgap, elkabler, luftförsedda transmissionslinjer och spänningsförstärkare kopplas från. Spänningsförstärkare kan testas upp till spänningsförstärkarens mätspänning vid testfrekvensen.

5. Elektriska tester: Lågfrekventa AC-spänningshållbarhetskrav och -villkor

Spänningshållbarhetstester ska utföras mellan varje energiserad fas och den jordade kabinetten. I kabinetter med alla tre faser ska varje fas testas en i taget, medan kabinetten och de två andra faserna är jordade. Isoleringen mellan varje par fasledare kräver inga ytterligare fältspänningshållbarhetstester.

Innan spänningshållbarhetstester påbörjas måste alla strömförstärkare, överslagsbrytare, skyddsgap, elkabler och luftförsedda transmissionslinjer kopplas från. Spänningsförstärkare bör testas upp till deras mätspänning vid testfrekvensen.

Isolering av delar av GIS-utrustningen kan ge en extra fördel genom att fälttesta öppna gap hos vissa kopplingsbrytare, även om sådant fälttest inte är obligatoriskt. Dessutom kan det vara nödvändigt att isolera delar av GIS för att underlätta lokaliseringen av störande utsläpp eller begränsa den potentiellt frigjorda energin under ett störande utsläpp.

En delvis utsläppsmätning kan utföras för att upptäcka eventuell inträngning av ledande partiklar eller skador på högspänningsisolationskomponenter som kan ha inträffat under fabriksprovning, transport eller installation. Gasisoleringsschakt bör i huvudsak vara fria från delvis utsläpp. Proceduren för delvis utsläppsmätning och dess tolkning bör ges av tillverkaren och överenskommits mellan användaren och tillverkaren.

6. Elektriska tester: DC-spänningshållbarhetstester

DC-spänningshållbarhetstester är inte att rekommendera för en fullständig GIS. Det kan dock vara nödvändigt att utföra ett DC-spänningshållbarhetstest på elkabler som är anslutna till en GIS. Dessa testspänningar skulle oundvikligen appliceras från kabelns motsatta ände jämfört med GIS, vilket utsätter en liten del av GIS för DC-spänning. Det rekommenderas att hålla den del av GIS som utsätts för denna DC-spänning så liten som möjligt. Tillverkaren bör rådfrågas innan dessa tester genomförs.

7. Elektriska tester: Tester på hjälpkretsar

Dielektriska, kontinuitets- och resistivitetstester bör utföras på all interkoppelningskontrollkablage som installerats på plats.

8. Mekaniska och elektriska funktionella och driftstester

Efter att GIS har monterats på arbetsplatsen behöver följande aspekter verifieras:

• Momentvärdet för alla mutter och kopplingar som monterats på plats måste kontrolleras för att säkerställa överensstämmelse med de angivna kraven.

• Kontrollkablaget bör verifieras för att överensstämma med schemat och kablingsdiagram.

• Korrekt funktion av varje elektrisk, pneumatisk, hydraulisk, mekanisk, nyckelstyrd eller kombinerad låsningssystem måste verifieras för korrekt drift i både tillåtna och blockerade villkor.

• Korrekt drift av kontroller, gas, pneumatiska och hydrauliska övervaknings- och larmsystem, skydd- och reglerutrustning, driftsräknare, inklusive värmare och ljus, måste bekräftas.

• Varje mekanisk och elektrisk positionsindikator för varje strömbrytare, kopplingsbrytare och jordningsbrytare bör verifieras för att korrekt indikera enhetens öppna och stängda positioner.

• Gaszoner, gaszonsidentifiering, gaskranar, gaskranspositioner och sammanfogade rör bör verifieras för att vara i enlighet med de fysiska ritningarna.

• Driftsparametrar som kontaktjustering, kontaktresor, hastighet, öppningstid och stängningstid för varje strömbrytare, kopplingsbrytare och jordningsbrytare måste verifieras enligt de angivna kraven.

• Korrekt drift av kompressorer, pumpar, hjälpkontakter och anti-pumpschema bör verifieras för att uppfylla de angivna kraven.

• Strömbrytarna behöver provköras vid minimala och maximala styrespänningar för att bekräfta korrekt drift.

• Sekundärt kablage bör verifieras för att ha korrekta kabelfästen, korrekt kramning, åtdragna terminalblockskruvar, korrekta kabellappar och kablage enligt tillverkarens ritningar.

Anslutning av GIS till elsystemet

När gasisoleringssubstationen har fullständigt installerats, kablat och alla fälttester har lyckats, är den nya utrustningen redo att anslutas till det befintliga elsystemet. Denna process innefattar en annan serie tester för att verifiera skyddreläers drift, strömbrytarernas förmåga att tripas vid fjärrkommando och korrekta fasrelationer med olika transmissionslinjer. Denna andra serie tester förväntas vara likartade, om inte identiska, med testerna som utförs på en luftisoleringssubstation (AIS).

Referenser:

• IEC 6227-1 (2011) Högspänningsinstallationer och kontrollutrustning – Del 1: Allmänna specifikationer.

• IEEE C37.122 (2010) IEEE-standard för gasisoleringssubstationer.

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

• Bok om gasisoleringssubstationer, redigerad av Hermann Koch.

• https://www.omicronenergy.com

• Artikel om högspänningsprov och mätningar under livscykeln av GIS, författare: U.Schichler, E. Kynast

• Platstester av GIS, S.M. Neuhold, FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Schweiz.