Toetsmetodes vir Nylig Geïnstalleerde 35 kV GIS Gasgeïsoleerde Skakelstoel

GIS (Gas-Insulated Switchgear) bied voordele soos 'n kompakte struktuur, volslae bediening, betroubare interlocking, lang bedryfslewe, onderhoudsvrye werking en 'n klein voetspoor. Dit besit ook baie onvervangbare voordele in terme van isolasieprestasie, omgewingsvriendelikheid en energiebesparing, en word toenemend toegepas in nywerheids- en mynondernemings, lughawens, spoorweë, metroroeie, windkragstasies en ander velde.

Die 35 kV binnestasie van 'n sekere onderneming was aanvanklik toegerus met luggeïsoleerde skakelaars wat uit 10 vakke bestaan het. Hierdie opgradering voeg 4 nuwe vakke by. Die oorspronklike terreinarea kan egter nie die uitgebreide vakvereistes hanteer nie. Daarbenewens word, met inagneming van die toerusting se bedryfsjare en veiligheidsprestasie, die 35 kV substation hernu met SF₆-gasgeïsoleerde metaalomhulde skakelaars. Die bestaande skakelaartjie-kamerarea kan aan die uitbreidingsvereistes voldoen, en die algehele veiligheidsprestasie van die elektriese toerusting sal aansienlik verbeter word.

Hierdie artikel studeer, volgens die hoofkomponente van die skakelaar, die volgende toetse onderskeidelik: omhulsel- en busbar-isolasietoetse, vakuum-skermskakelaartoetse, spanningstransformertoetse, stroombonstransformertoetse, metaaloksied-blikskermtoetse en kabeltoetse.

1.Toetsitemklassifikasie en Volgorde-indeeling
Die Busafdeling III van 'n 35 kV substation bestaan uit 'n dubbelbusstelsel gevorm deur 14 ZX2-tipe SF₆ gasgeïsoleerde skakelaareenhede. Alle primêre lewende dele binne die kaste is geïnstalleer binne geslote, met gas gevulde omhulsels, wat direkte preventiewe toetsing moeilik maak. Toetsing moet dus uitgevoer word deur toetskringe te vorm deur middel van aangrensende skakelaareenhede. Baie geleidende dele, soos spanningstransformators en busbars, gebruik steekverbindinge. Om goeie kontak by alle busbarsteekverbindinge te verseker, moet gelijkstroomkontakweerstandmetings op alle verbindinge uitgevoer word. Tydens toetsing moet tydelike toetssteekstoppers by kabelsokkels geïnstalleer word om as toegangspunte vir toetsing te dien, wat die toetsmoeilikheid en -arbeid verhoog. Die toetsvolgorde moet daarom redelik ingedeel word om die arbeidslast tot 'n minimum te beperk. Met inagneming van die bogenoemde faktore, word elektriese toerustingtoetsing vir die 35 kV Busafdeling III uitgevoer via twee metodes: interne kastoetse en eksterne kastoetse.

2. Kenmerkstoetse van Toerusting Binne die Skakelaar
Interne kastoetse word in twee rondtes uitgevoer. In die eerste rondte word lae-voltage stroominspuitingstoetsstoppers gebruik; hierdie stoffers is maklik om te installeer—net direk in die kabelinstallasiesokkels binne die skakelaar ingesteek. In die tweede rondte word hoë-voltage toetsstoffers in die kabelinstallasiesokkels binne die skakelaar ingesteek en met skroewe vasgemaak om toetspanning na die toestandige toerusting in te voer.

2.1 Eerste Rondte Toetse
2.1.1 Vakuum-Skermskakelaartoetse
In hierdie rondte word meganiese kenmerktoetse en bedieningsmeganismetoetse eers uitgevoer, beide met behulp van 'n dinamiese kenmerktoetser vir skermskakelaars. Twee aangrensende skakelaareenhede word saamgegroepeer. Driefasige toetsleidings word aan een kant gekoppel, en die ander kant word geaard. Die meganiese kenmerke en spoelbedieningspannings van die twee in serie geskakelde skermskakelaars word afsonderlik gemeet—dit wil sê, wanneer die meganiese kenmerke van een skermskakelaar gemeet word, word die ander skermskakelaar toegemaak om as toetspad te dien. Die toetsmetode is identies aan standaardprosedures. Vir die buskoppelskakelaarvak 9AH, wat die hoof- en hulpbusse van die dubbelbusstelsel verbind, kan dit in serie geskakel word met die linker skakelaar 10AH en die regter skakelaar 8AH (totaal drie skakelaars) om die toetspaaie van 10AH en 8AH te benut.

2.1.2 Gelykstroom Kontakweerstandstoets van Geleidende Kringe en Bussteekverbindinge
Om die kontakweerstand van alle vakuum-skermskakelaars, hoof/hulpbus-ontkoppelskakelaars en hoof/hulpbus-steekverbindinge te meet, word aangrensende skakelaareenhede steeds in pare gegroepeer, maar sequentieel getoets—dit wil sê, 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Vir elke paar, wanneer die hoof (of hulp) busontkoppelskakelaars van die twee aangrensende skakelaareenhede toegemaak is, word die driefase gelykstroomkontakweerstand van die ooreenstemmende hoof (of hulp) buspad gemeet. 'n Lusweerstandtoetser word gebruik met 'n toetsstroom van ongeveer 100 A. Byvoorbeeld, vir die buskoppelskakelaar 9AH, kan dit op soortgelyke wyse in serie geskakel word met die linker 10AH en regter 8AH om twee toetspaaie te vorm: 10AH–hoofbus–9AH–hulpbus–8AH en 10AH–hulpbus–9AH–hoofbus–8AH. Die toetsmetode is dieselfde as vir ander skakelaareenhede, met weerstandwaardes wat wissel van 200 tot 300 μΩ.

2.1.3 Stroombonstransformertoetse
Die primêre geleidende dele van die gasgeïsoleerde spesiale stroombonstransformators wat binne die kas geïnstalleer is, is versegel binne die omhulsel; daarom moet hul toetse gelyktydig tydens interne kastoetsing voltooi word. In hierdie rondte word verhoudingstoetse, polariteitskontroles en opwekkingskenmerkkurwetoetse eers uitgevoer. Hierdie toetse word uitgevoer met behulp van 'n multifunksionele voloutomatiese omvattende transformertoetser.

Vir verhoudingstoetse en polariteitskontroles: die toetskringkonfigurasie is konsekwent met dié van die skermskakelaar meganiese kenmerktoetse—dit wil sê, twee aangrensende skakelaareenhede word gegroepeer, met hul skermskakelaars en dieselfde-kant busontkoppelskakelaars toegemaak. Hoë stroom word fase-vir-fase ingespuit, en sekondêre geïnduseerde strome word getrek vanaf die ooreenstemmende sekondêre stroombaaneindeë om die verhouding en polariteit van alle in serie geskakelde stroombonstransformators in die lus te meet. Die toetsmetode is identies aan standaardprosedures.

Vir die opwekkingskenmerkkurwetoets: hierdie toets vereis slegs dat die primêre krering oop is en kan op enige tydstip uitgevoer word. Aangesien dit dieselfde toetsapparatuur gebruik en dieselfde sekondêre stroombaaneindeë deel as die verhoudingstoets—dit wil sê, toetsstroom word ingespuit deur die ooreenstemmende sekondêre stroombaaneindeë—kan dit gelyktydig met die verhoudingstoets uitgevoer word om die werkdoeltreffendheid te verbeter.

2.2 Insulasietoetse van Toerusting binne die Skakelaarpaneel
In die tweede rondte toetse word insulasietoetse van die skakelaarpaneel en busstrome gelyktydig uitgevoer, insluitend: insulasietoetse van lewende dele van die stroombreekder tot grond en oor kontakte, insulasietoetse van hoof/hulpbesonderings-skakelaar lewende dele tot grond en oor kontakte, insulasietoetse van primêre tot sekondêre en tot grond van stroomtransformator, en insulasietoetse van alle interne hoof/hulpbusstrome en geleidende dele tot grond en tussen fases.

Elke skakelaarpaneleenheid ondergaan twee keer spanningsaanleg. Eerstens word die hoof- en hulpbusstrome binne die kabinet geaard deur 'n gekose skakelaarpaneelenheid—d.w.s. die stroombreekder en of die hoof (of hulp) busstroom besonderingsskakelaar van die gekose eenheid word toegemaak. Dan word die buskoppeling-stroombreekder en sy hoof/hulpbus-besonderingsskakelaars toegemaak, en word 'n tydelike aarddraad by die kabelsteekskakel van daardie skakelaarpaneelenheid geïnstalleer, wat sodoende die volledige hoof- en hulpbusstroomsisteem binne die kabinet aarde.

Die skakelaarpaneelenheid wat getoets word, gebruik 'n hoë-spenningstoetsprop, wat stewig in die kabelsteekskakel geskroef word om die toetspanning in te voer.

Tydens die eerste spanningsaanleg op die skakelaarpaneelenheid is die stroombreekder oop, en die drie-posisie hoofbus-besonderingsskakelaar word in die aardposisie ingestel (of in diensposisie met die bus elders geaard), wat toelaat dat weerstands-toetse uitgevoer kan word tussen die primêre-tot-sekondêre en primêre-tot-grond van die stroomtransformator, sowel as oor die stroombreekderkontakte.

Tydens die tweede spanningsaanleg word die stroombreekder toegemaak, en beide die hoof- en hulpbus drie-posisie besonderingsskakelaars word in die oop posisie gehou, wat weerstandstoetse van die volledige stroombreekderopstelling tot grond en oor die hoof/hulpbus-besonderingsskakelaarkontakte moontlik maak.

Vir die spesiale buskoppeling-stroombreekder paneel 9AH, kan die toetse saamgeskeduleer word met die hoof- en hulpbus weerstandstoetse, en vereis dit 'n totaal van drie spanningsaanlegte. Tydens die eerste spanningsaanleg word die buskoppeling-stroombreekder en die hoofbus-besonderingsskakelaar toegemaak, terwyl die hulpbus-besonderingsskakelaar oop is. Die hulpbus word geaard deur 'n ander skakelaarpaneelenheid, en die toetspanning word ingevoer in die hoofbus via 'n sekere skakelaarpaneelenheid. Weerstandstoetse word dan uitgevoer op die hoofbussisteem, die volledige buskoppeling-stroombreekder tot grond, en die kontakspeling van die hulpbus-besonderingsskakelaar, soos aangedui in Figuur 1.

Tydens die tweede spanningsaanleg word die buskoppeling-stroombreekder en die hulpbusontkopper toegemaak, terwyl die hoofbusontkopper oopgemaak word. Die hoofbus word geaard deur 'n ander skakelaarpaneelenheid, en die toetspanning word ingevoer in die hulpbus via 'n sekere skakelaarpaneelenheid. 'n Weerstandstoets word dan uitgevoer op die hulpbussisteem, die volledige buskoppeling-stroombreekder tot grond, en die kontakspeling van die hoofbusontkopper.

Tydens die derde spanningsaanleg word die kontakspeling van die buskoppeling-stroombreekder getoets via die hulpbus. Spesifiek word die buskoppeling-hulpbusontkopper toegemaak, die buskoppeling-stroombreekder oopgemaak, en die buskoppeling-hoofbusontkopper ingestel op die “grond”-posisie. Die toetspanning word ingevoer in die hulpbus deur 'n sekere skakelaarpaneelenheid om die weerstandstoets op die kontakspeling van die buskoppeling-stroombreekder uit te voer.

3. Toetse Uitgevoer Buite die Skakelaarpaneel
Vir toerusting soos boogvangers, spanningstransformators en kabelleidings, word alle toetse voltooi voor installasie.

3.1 Metaaloksied Boogvanger Toetse
Alle stroombreekder panele op die 35 kV Bus Afdeling III (behalwe die buskoppelingpaneel) is toegerus met metaaloksied, sonder gaping, geskermde, steek-in boogvangers. Toetsing word uitgevoer voor installasie van die boogvanger. Isolasieweerstand word gemeet voor en na die toets. 'n Gelykstroom hoë-spenning generator word gebruik, en toetse word uitgevoer volgens vervaardiger se spesifikasies:

• Gelykstroom verwysingsspanning by 1 mA ≥ 73 kV

• Lekkasie stroom by 75% van U₁ₘₐ ≤ 50 μA

Tydens toetsing moet 'n toegewyde isolerende suier op die hoë-spenning terminaal van die boogvanger geïnstalleer word; anders sal oppervlakvonk oor kom weens hoë spanning en klein afstand in omgewingslug, wat die isolasie van die boogvanger se oppervlak beskadig—waardeur die toets onmoontlik word en apparatuurskade moontlik is.

3.2 Spanningstransformator (VT) Toetse
'n Totaal van 14 eenfase, steek-in, gasgeïsoleerde kabinet-spesifieke spanningstransformators is geïnstalleer op die 35 kV Bus Afdeling III. Bus VT's verskil van lyn VT's in dat hulle 'n addisionele residuale winding bevat vir nulkomponent-spenningmeting.

• Verhouding en Polariteit Toetse: 'n Multifunksionele CT/VT-toetser word gebruik om die spanningsverhouding tussen die primêre winding en elke sekondêre winding (insluitend die residuale winding) te meet en polariteitsverhoudinge te verifieer.

• Uitlokkarakteristieke Kromme: Met dieselfde toetser word uitlokspanning op die sekondêre winding toegepas, en word die uitlokkromme opgeneem by 20%, 50%, 80%, 100% en 120% van die sekondêre nominalespanning (d.w.s. 20 V, 50 V, 80 V, 100 V en 120 V).

Tydens toetsing moet 'n tydelike isolerende dop (binnekegel-isoleerder) op die primêre hoë-spenning terminaal geïnstalleer word; anders sal oppervlakvonk oor kom, wat die isolasie beskadig en verhoed dat die toetspanning bereik word.

• Gelykstroomweerstand van Windings: Die gelykstroomweerstand van beide primêre en sekondêre windings van elke VT word gemeet.

• AC Spanningsverdurflikheidstoets: Aangesien hierdie VT's spesifiek vir gasgeïsoleerde skakeltoerusting ontwerp is, kan hul buite-insulasie nie hoë toetsspanning verdra wanneer dit buite die kabinet getoets word nie. Daarom word geen kragfrequentie AC spanningsverdurflikheidstoets op die primêre winding uitgevoer nie. In plaas daarvan word 'n geïnduseerde spannings-toets gebruik. Hierdie geïnduseerde toets kan gekombineer word met die opwondingskenmerketoets - deur 1 minuut by 120 V op die sekondêre kant spanning toe te pas.

• Pas 3 kV AC (kragfrequentie) vir 1 minuut tussen die primêre winding terminal N en al die ander windings/grond toe.

• Pas 2 kV AC (kragfrequentie) vir 1 minuut tussen elke sekondêre (of residuele) winding en al die ander windings/grond toe.

• Toetse op Bykomende Komponente: Meet die DC weerstand van die primêre-kant se veer van elke VT en kontroleer die insulasieweerstand van die neutrale punt vonkspagbeskymer.

4.Vorsigte Tydens Toetse

4.1 Basiese Voorwaardes Voordat Toetse Gedoen Word

• Die SF₆ gasdrukmeter moet binne die normale groen area wys.

• Die skakeltoerusting omhulsel moet betroubaar afgelaai wees, met afgelaaimweerstand wat vereistes voldoen.

• Verifieer dat die werklike posisies en statusaanduiders van drie-posisie afbreekers en skakele in orde is.

• Al die ongebruikte sokkels op die toetsapparaat moet met isolerende doppe gesluit word.

• Tydens AC spanningsverdurflikheidstoetse, moet kabelafsluitgatre, onwederspanningsmonteringgatre, en VT monteringgatre in bae wat spanning ontvang, met spesiale isolerende doppe gesluit word; nie-energieerde areas behoef nie gesluit te word nie.

• Bevestig dat die busbalansuiteindes met isolerende doppe gesluit is en dat beide eindkabinette volledig afgesluit is.

4.2 Spesiale Kenmerke van Hoogspanningstoetse
As gevolg van onvoldoende buite-insulasie sterkte van VT's buite die kabinet, moet die geïnduseerde spannings-toets op die primêre winding gekombineer word met die opwondingstoets by verminderde spanning, wat nie volledig standaard verdurflikheidsvoorwaardes repliseer nie. Verder reflekteer DC-kontakweerstandmetings die totale weerstand van die hele reeks pad, insluitend skakele, afbreekers, busstekplugverbindinge, en CT primêres, wat dit moeilik maak om spesifieke komponente te identifiseer as die totale waarde buite spesifikasie val.

4.3 Spesifieke Natuur van Hoogspanningstoetsmetodes
Omdat direkte toetse van apparaat wat binne gasgevulde omsluitings versigel is, onmoontlik is, moet toetssirkels gevorm word deur gebruik te maak van aangrensende skakeltoerustings en busbars. Daarom kan slegs omvattende toetse van die hele 35 kV Bus Sektor III uitgevoer word wanneer die busstelsel afgeskakel is. Echter, bepaalde toetse kan op individuele afgeskakelde bae gedoen word:

• Al CT toetse (behalwe verhoudingstoetse)

• Spanningsverdurflikheidstoetse op skakelekontakgare en lynsy seksies

• Meganiese kenmerketoetse van skakele (behalwe die buskoppel skakele)

• Al toetse op verwyderbare komponente soos kabels, onwederspanners, en VT's

4.4 Spesiale Oorwegings vir Toetsstandaarde
Tydens interne AC spanningsverdurflikheidstoetse, aangesien skakele, afbreekers, CT's, en busbars gelyktydig getoets word, moet die toetsspanning beperk word tot die laagste verdurflikheidsrating onder hulle - 76 kV (die CT standaard) - wat resulteer in lager as optimale stressvlakke vir ander komponente. Na verwering van sekondêre windings vir toetse, moet die oorspronklike bedrading spoedig herstel word om swak kontak of oop sirkels te vermy.

5.Sluiting
Hoogspanningstoetse op kompak gasgeïsoleerde skakeltoerusting behels unieke uitdagings en hoog komplekse operasionele vereistes. Daarom is 'n grondige begrip van apparaateienskappe noodsaaklik. Die keuse van gepaste toetsapparatuur en metodologieë aangepas aan hierdie eienskappe, en die opsomming van effektiewe toetsprosedures en standaarde, bied waardevolle verwysing en tegniese basis vir die oplossing van soortgelyke ingenieurswese-uitdagings.