Thử nghiệm Thực địa Thiết bị Cầu dao Cách điện Khí áp suất cao (GIS) theo IEEE C37.122
Thử nghiệm Trên Trường cho Thiết bị Chuyển mạch Cách điện Khí Cao Áp (GIS) theo IEEE C37.122
Quá trình lắp ráp cuối cùng của trạm biến áp cách điện khí (GIS) diễn ra tại hiện trường. Đây là nơi mà tất cả các thành phần đa dạng tạo nên GIS được kết hợp lại với nhau lần đầu tiên. Ngay cả khi có thể lắp ráp hoàn chỉnh GIS trong nhà máy, nó vẫn phải được tháo dỡ để vận chuyển, sau đó tái lắp ráp tại hiện trường.
Mục tiêu của các thử nghiệm trên trường là xác nhận rằng tất cả các thành phần của GIS đều hoạt động một cách thỏa đáng về mặt điện và cơ khí sau khi được lắp ráp tại công trường. Các thử nghiệm này cung cấp phương tiện để chứng minh rằng thiết bị GIS đã được lắp ráp và đấu dây chính xác và sẽ hoạt động như mong đợi.
Các Thử nghiệm Cơ khí: Rò rỉ Khí và Chất lượng Khí (Độ ẩm, Độ tinh khiết, và Mật độ)
Thử nghiệm Rò rỉ Khí：Tất cả các ngăn chứa khí của GIS phải được bơm đầy khí hexafluorua sunfur (SF6) hoặc hỗn hợp khí yêu cầu lên đến áp suất điền định mức do nhà sản xuất quy định. Sau đó, thực hiện một thử nghiệm để phát hiện bất kỳ rò rỉ khí nào. Một kiểm tra ban đầu được tiến hành để xác định tất cả các điểm có khả năng rò rỉ khí và đảm bảo tuân thủ tỷ lệ rò rỉ khí tối đa được chỉ định. Thử nghiệm rò rỉ khí này nên bao gồm tất cả các flăng vỏ, mối hàn vỏ, cũng như tất cả các thiết bị giám sát khí, van khí, và đường ống khí liên kết đã được lắp ráp tại công trường.
Đo Lượng Độ ẩm：Lượng độ ẩm của khí cần được đo trước khi GIS được kích hoạt. Để có được phép đo đáng tin cậy, lượng độ ẩm nên được đo sau một khoảng thời gian sau khi bơm, theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Lượng độ ẩm không được vượt quá giới hạn do nhà sản xuất đặt ra hoặc giá trị đã thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người dùng, tùy thuộc vào giá trị nào thấp hơn.
Xác minh Độ tinh khiết của Khí：Trước khi kích hoạt, độ tinh khiết của khí, được biểu thị bằng phần trăm SF6, phải được xác minh. Độ tinh khiết của khí phải đáp ứng yêu cầu do nhà sản xuất quy định.
Đo Mật độ Khí：Mật độ của khí nên được đo và xác nhận phù hợp với yêu cầu điền định mức danh nghĩa của nhà sản xuất.
2. Các Thử nghiệm Điện: Kháng Tiếp xúc
Các Đường Dẫn Điện Chính：Cần đo kháng tiếp xúc của các đường dẫn điện chính cho mỗi khớp nối bus, cầu chì, công tắc cách ly, công tắc tiếp đất, đầu cáp, và kết nối cáp điện. Các phép đo này được sử dụng để chứng minh và xác minh rằng các giá trị kháng nằm trong giới hạn quy định.
Kết nối Đóng Mạch Vỏ GIS(cho Bus Pha Riêng): Trong trường hợp sử dụng bus pha riêng (đơn), cũng cần thực hiện phép đo kháng tiếp xúc trên các kết nối đóng mạch vỏ GIS. Các phép đo điện trở không được vượt quá giá trị cho phép tối đa theo IEEE Std C37.100.1.
3. Các Thử nghiệm Điện: Thử nghiệm Chịu Điện Áp AC Tần Số Thấp
Các vật liệu cách điện khí và rắn (dielectrics) bên trong trạm biến áp cách điện khí (GIS) phải chịu áp dụng điện áp điều hòa tần số thấp. Tần số của điện áp điều hòa này dao động từ 30 Hz đến 200 Hz, và được áp dụng ở các mức điện áp và thời gian theo quy định của nhà sản xuất. Sau khi áp dụng điện áp điều hòa, tiến hành thử nghiệm chịu điện áp AC tần số thấp trong một phút.
Thử nghiệm chịu điện áp AC tần số thấp trong một phút này được tiến hành ở 80% điện áp chịu đựng tần số thấp định mức đã được thử nghiệm tại nhà máy. Mục tiêu của các thử nghiệm điện áp cao này là xác nhận nhiều khía cạnh. Đầu tiên, nó xác minh rằng các thành phần của trạm biến áp cách điện khí đã chịu đựng được quá trình vận chuyển mà không bị hư hỏng. Thứ hai, nó đảm bảo rằng tất cả các thành phần đã được lắp ráp chính xác. Thứ ba, nó kiểm tra xem có vật liệu ngoại lai hay vật liệu không cần thiết nào còn sót lại bên trong vỏ trong quá trình lắp ráp. Cuối cùng, các thử nghiệm này chứng minh rằng GIS có khả năng chịu được điện áp thử nghiệm, do đó xác nhận tính toàn vẹn và hiệu suất của nó.
4. Các Thử nghiệm Điện: Yêu cầu và Điều kiện Thử nghiệm Chịu Điện Áp AC
Phải tiến hành các thử nghiệm chịu điện áp giữa mỗi pha được cấp điện và vỏ tiếp đất. Đối với vỏ chứa cả ba pha, mỗi pha phải được thử nghiệm riêng lẻ, với vỏ và hai pha còn lại được tiếp đất. Trước khi bắt đầu các thử nghiệm chịu điện áp, tất cả các máy biến áp điện, bộ chống sét, khe bảo vệ, cáp điện, đường dây truyền tải trên không, và máy biến áp điện áp phải được ngắt kết nối. Máy biến áp điện áp có thể được thử nghiệm lên đến điện áp bão hòa của máy biến áp tại tần số thử nghiệm.
5. Các Thử nghiệm Điện: Yêu cầu và Điều kiện Thử nghiệm Chịu Điện Áp AC Tần Số Thấp
Các thử nghiệm chịu điện áp phải được thực hiện giữa mỗi pha được cấp điện và vỏ tiếp đất. Trong các vỏ chứa cả ba pha, mỗi pha nên được thử nghiệm từng lượt, trong khi vỏ và hai pha còn lại được tiếp đất. Việc cách điện giữa mỗi cặp dây dẫn pha không yêu cầu thêm các thử nghiệm chịu điện áp trên trường.
Trước khi bắt đầu các thử nghiệm chịu điện áp, tất cả các máy biến áp điện, bộ chống sét, khe bảo vệ, cáp điện, và đường dây truyền tải trên không phải được ngắt kết nối. Máy biến áp điện áp nên được thử nghiệm lên đến điện áp bão hòa của máy biến áp tại tần số thử nghiệm.
Việc tách biệt các phần của thiết bị GIS có thể mang lại lợi ích bổ sung trong việc thử nghiệm trên trường khe hở mở của một số công tắc cách ly, mặc dù thử nghiệm trên trường này không bắt buộc. Ngoài ra, có thể cần tách biệt các phần của GIS để xác định vị trí của sự phóng điện phá hủy hoặc để hạn chế năng lượng có thể giải phóng trong quá trình phóng điện phá hủy.
Có thể thực hiện phép đo phóng điện cục bộ để phát hiện bất kỳ sự xâm nhập của hạt dẫn điện hoặc hư hỏng các thành phần cách điện điện áp cao có thể xảy ra trong quá trình thử nghiệm tại nhà máy, vận chuyển, hoặc lắp đặt. Thiết bị chuyển mạch cách điện khí nên hầu như không có phóng điện cục bộ. Thủ tục đo và giải thích phóng điện cục bộ nên được cung cấp bởi nhà sản xuất và thỏa thuận giữa người dùng và nhà sản xuất.
6. Các Thử nghiệm Điện: Thử nghiệm Chịu Điện Áp DC
Thử nghiệm chịu điện áp DC không nên được áp dụng cho GIS đã hoàn thiện. Tuy nhiên, có thể cần thực hiện thử nghiệm chịu điện áp DC trên cáp điện được kết nối với GIS. Các điện áp thử nghiệm này sẽ được áp dụng từ phía đối diện của cáp so với GIS, do đó làm cho một phần nhỏ của GIS chịu điện áp DC. Nên giữ phần của GIS chịu điện áp DC càng nhỏ càng tốt. Cần tham khảo ý kiến nhà sản xuất trước khi thực hiện các thử nghiệm này.
7. Các Thử nghiệm Điện: Thử nghiệm trên Các Mạch Phụ trợ
Cần thực hiện các thử nghiệm dielectric, liên tục, và điện trở trên tất cả các dây dẫn điều khiển được lắp đặt tại hiện trường.
8. Các Thử nghiệm Chức năng và Hoạt động Cơ khí và Điện
Sau khi GIS đã được lắp ráp tại công trường, các khía cạnh sau cần được xác minh:
Giá trị lực xiết của tất cả các bu lông và kết nối được lắp ráp tại hiện trường phải được kiểm tra để đảm bảo tuân thủ yêu cầu quy định.
Dây dẫn điều khiển cần được kiểm tra để đảm bảo phù hợp với sơ đồ và bản vẽ đấu dây.
Cần xác minh chức năng hoạt động chính xác của từng hệ thống khóa cơ khí, điện, khí nén, thủy lực, khóa bằng chìa, hoặc hệ thống khóa kết hợp trong cả điều kiện cho phép và chặn.
Cần xác nhận hoạt động chính xác của các hệ thống điều khiển, giám sát và báo động khí, khí nén, và thủy lực, thiết bị bảo vệ và điều chỉnh, bộ đếm hoạt động, bao gồm cả các bộ sưởi và đèn.
Cần xác minh rằng mỗi bộ chỉ báo vị trí cơ khí và điện cho mỗi cầu chì, công tắc cách ly, và công tắc tiếp đất chính xác chỉ thị vị trí mở và đóng của thiết bị.
Cần xác minh rằng các khu vực khí, nhận dạng khu vực khí, van khí, vị trí van khí, và đường ống liên kết phù hợp với bản vẽ vật lý.
Các tham số hoạt động như sự căn chỉnh tiếp xúc, hành trình tiếp xúc, tốc độ, thời gian mở, và thời gian đóng của mỗi cầu chì, công tắc cách ly, và công tắc tiếp đất phải được xác minh theo yêu cầu quy định.
Cần xác minh hoạt động chính xác của các máy nén, bơm, tiếp xúc phụ trợ, và các sơ đồ chống bơm để đáp ứng yêu cầu quy định.
Cầu chì cần được thử nghiệm trip ở điện áp điều khiển tối thiểu và tối đa để xác nhận hoạt động chính xác.
Dây dẫn thứ cấp cần được kiểm tra để đảm bảo có đầu nối dây đúng, crimping đúng, vít terminal block siết chặt, dấu hiệu dây và cáp đúng, và đấu dây theo bản vẽ của nhà sản xuất.
Kết nối GIS vào Hệ thống Điện
Sau khi trạm biến áp cách điện khí đã được lắp đặt hoàn chỉnh, đấu dây, và tất cả các thử nghiệm trên trường đã được hoàn thành thành công, thiết bị mới sẵn sàng được kết nối vào hệ thống điện hiện có. Quá trình này đòi hỏi một loạt các thử nghiệm khác để xác minh hoạt động của rơ le bảo vệ, khả năng của cầu chì để trip theo lệnh từ xa, và mối quan hệ pha chính xác với các đường dây truyền tải khác nhau. Chuỗi thử nghiệm thứ hai này được dự kiến sẽ tương tự, nếu không giống hệt, với các thử nghiệm được thực hiện trên trạm biến áp cách điện không khí (AIS).
Tài liệu Tham khảo:
IEC 6227-1 (2011) Thiết bị Chuyển mạch và Điều khiển Điện áp Cao – Phần 1: Đặc điểm Chung.
IEEE C37.122 (2010) Tiêu chuẩn IEEE cho Trạm Biến áp Cách điện Khí.
IEEE C37.122-1 (2013) Hướng dẫn cho Trạm Biến áp Cách điện Khí có Điện áp Trên 52 kV.
Sách về Trạm Biến áp Cách điện Khí do Hermann Koch biên tập.
https://www.omicronenergy.com
Bài viết về Các Thử nghiệm và Đo lường Điện áp Cao trong Chu kỳ Cuộc sống của GIS Tác giả: U.Schichler, E. Kynast
Các thử nghiệm trên hiện trường của GIS S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Schweiz.
