طرق اختبار المعدات الغازية المعزولة للجهد المتوسط 35 كيلوفولت حديثة التثبيت
تقدم معدات التحويل المعزولة بالغاز (GIS) مزايا مثل البنية المدمجة والتشغيل المرن والتوصيل الموثوق به والحياة الخدمة الطويلة والعمل بدون صيانة ومجال قليل من المساحة. كما تمتلك العديد من المزايا غير القابلة للتعويض في أداء العزل والود الصديق للبيئة وحفظ الطاقة، وتستخدم بشكل متزايد في الشركات الصناعية والمناجم والمطارات والسكك الحديدية والمترو وأماكن توليد الطاقة الرياح وغيرها.
كان لدى شركة معينة محطة تحويل داخلية بجهد 35 كيلو فولت مجهزة في الأصل بمعدات التحويل المعزولة بالهواء تتكون من 10 خانات. تم إضافة 4 خانات جديدة لهذا التحديث. ومع ذلك، لا يمكن لمساحة الموقع الأصلية أن تستوعب متطلبات الخانات الموسعة. بالإضافة إلى ذلك، مع الأخذ في الاعتبار سنوات الخدمة والأداء الأمني للمعدات، يتم تحديث محطة التحويل بجهد 35 كيلو فولت بمعدات التحويل المعزولة بالغاز SF₆ ذات الإغلاق المعدني. يمكن أن تلبي مساحة غرفة المعدات الموجودة متطلبات التوسعة، وسيتم تحسين الأداء الأمني الكلي للمعدات الكهربائية بشكل كبير.
تقوم هذه المقالة بدراسة، بناءً على المكونات الرئيسية للمعدات، الاختبارات التالية على التوالي: اختبارات العزل للغلاف والخط الرئيسي، واختبارات المفتاح القاطع ذو الفراغ، واختبارات المحول الجهد، واختبارات المحول الحالي، واختبارات مثبطات الشرارة من أكسيد المعادن، واختبارات الكابلات الكهربائية.
1. تصنيف بند الاختبار وترتيب التسلسل
يتكون الجزء الثالث من الخط الرئيسي بجهد 35 كيلو فولت من نظام خطين رئيسيين يتكون من 14 وحدة من معدات التحويل المعزولة بالغاز SF₆ نوع ZX2. جميع الأجزاء الحية الرئيسية داخل الخزانات مثبتة ضمن أغلفة مغلقة مليئة بالغاز، مما يجعل الاختبار الوقائي المباشر صعبًا. وبالتالي، يجب إجراء الاختبار عن طريق تشكيل دوائر اختبار باستخدام الوحدات المجاورة. تستخدم العديد من الأجزاء الموصلة، مثل المحولات الجهد والخطوط الرئيسية، اتصالات بتقنية الشحن. لضمان التواصل الجيد في جميع نقاط الشحن على الخطوط الرئيسية، يجب قياس مقاومة التواصل التيار المستمر على جميع النقاط. أثناء الاختبار، يجب تركيب مآخذ اختبار مؤقتة في مآخذ الكابلات لتكون نقاط الوصول للاختبار، مما يزيد من صعوبة الاختبار والحمل. لذلك، يجب ترتيب تسلسل الاختبار بشكل معقول لتقليل الحمل. مع الأخذ في الاعتبار العوامل أعلاه، يتم تنفيذ اختبار المعدات الكهربائية لجزء الخط الرئيسي بجهد 35 كيلو فولت عبر طريقتين: الاختبارات الداخلية للخزان والاختبارات الخارجية للخزان.
2. اختبارات خصائص المعدات داخل معدات التحويل
يتم إجراء الاختبارات الداخلية للخزان في جولتين. في الجولة الأولى، يتم استخدام مآخذ حقن التيار المنخفض التي سهلة التركيب - فقط يتم إدخالها مباشرة في مآخذ تثبيت الكابلات داخل معدات التحويل. في الجولة الثانية، يتم إدخال مآخذ الاختبار ذات الجهد العالي في مآخذ تثبيت الكابلات داخل معدات التحويل وتأمينها بالمسمار لإدخال الجهد تحت الاختبار إلى المعدات تحت الاختبار.
2.1 الاختبارات في الجولة الأولى
2.1.1 اختبارات المفتاح القاطع ذو الفراغ
في هذه الجولة، يتم أولاً إجراء اختبارات الخصائص الميكانيكية واختبارات آليات التشغيل، وكلاهما باستخدام جهاز اختبار الخصائص الديناميكية للمفاتيح القاطعة. يتم تجميع وحدتين متجاورتين من معدات التحويل معًا. يتم توصيل أسلاك الاختبار ثلاثية الطور في أحد النهايات، بينما يتم تأريض النهاية الأخرى. يتم قياس الخصائص الميكانيكية ولوازم تشغيل الملفات لكل من المفتاحين القاطعين المتصلين بالسلسلة بشكل منفصل - أي عند قياس الخصائص الميكانيكية لمفتاح قاطع واحد، يتم إغلاق المفتاح القاطع الآخر ليكون مسار الاختبار. طريقة الاختبار متطابقة مع الإجراءات القياسية. بالنسبة لخانة المفتاح القاطع الرابط بين الخطين الرئيسيين والفرعيين في نظام الخطين الرئيسيين (9AH)، يمكن توصيله بالسلسلة مع المفتاح القاطع الأيسر 10AH والمفتاح القاطع الأيمن 8AH (ثلاثة مفاتيح قاطعة إجماليًا) لاستخدام مسارات الاختبار 10AH و 8AH.
2.1.2 اختبار مقاومة التواصل التيار المستمر للدوائر الموصلة ونقاط الشحن على الخطوط الرئيسية
لقياس مقاومة التواصل لكل من المفاتيح القاطعة ذات الفراغ، ومحولات الخطوط الرئيسية/الفرعية، ونقاط الشحن على الخطوط الرئيسية/الفرعية، لا تزال الوحدات المجاورة تتم تجميعها بالأزواج ولكن يتم اختبارها بالتتابع - أي 1AH-2AH، 2AH-3AH، ...، 13AH-14AH. لكل زوج، عندما يتم إغلاق محولات الخط الرئيسي/الفرعي للوحدتين المجاورتين من معدات التحويل، يتم قياس مقاومة التواصل التيار المستمر الثلاثي للمسار المقابل للخط الرئيسي/الفرعي. يتم استخدام جهاز قياس مقاومة الدائرة مع تيار اختبار يبلغ حوالي 100 أمبير. على سبيل المثال، بالنسبة للمفتاح القاطع الرابط 9AH، يمكن توصيله بنفس الطريقة بالسلسلة مع الجانب الأيسر 10AH والجانب الأيمن 8AH لتشكيل مسارين للاختبار: 10AH-الخط الرئيسي-9AH-الخط الفرعي-8AH و 10AH-الخط الفرعي-9AH-الخط الرئيسي-8AH. طريقة الاختبار هي نفسها لوحدات معدات التحويل الأخرى، مع نطاق مقاومة يتراوح بين 200 إلى 300 ميكرو أوم.
2.1.3 اختبارات المحول الحالي
الأجزاء الموصلة الأساسية للمحولات الجهد المخصصة المعزولة بالغاز المثبتة داخل الخزان مغلقة ضمن الغلاف؛ لذا يجب إكمال اختباراتها أثناء الاختبارات الداخلية للخزان. في هذه الجولة، يتم أولاً إجراء اختبارات النسبة والتحقق من القطبية واختبارات منحنى الخصائص التحريضية. يتم إجراء هذه الاختبارات باستخدام جهاز اختبار محول متعدد الوظائف آلي تمامًا شامل.
بالنسبة لاختبارات النسبة والتحقق من القطبية: تكوين دائرة الاختبار متسق مع اختبارات الخصائص الميكانيكية للمفاتيح القاطعة - أي يتم تجميع وحدتين متجاورتين من معدات التحويل، ويتم إغلاق المفاتيح القاطعة ومحولات الخطوط الرئيسية من نفس الجانب. يتم حقن تيار عالي بشكل متتابع، ويتم سحب التيار الثانوي المستحث من الأطراف الثانوية المقابلة لقياس نسبة وقطبية جميع المحولات الجهد المتصلة بالسلسلة في الدائرة. طريقة الاختبار متطابقة مع الإجراءات القياسية.
بالنسبة لاختبار منحنى الخصائص التحريضية: هذا الاختبار يتطلب فقط أن يكون الدائرة الأولية مفتوحة ويمكن إجراؤه في أي وقت. مع الأخذ في الاعتبار أنه يستخدم نفس المعدات واشتراكه في نفس الأطراف الثانوية للتيار مثل اختبار النسبة - أي يتم حقن تيار الاختبار عبر الأطراف الثانوية المقابلة للتيار - يمكن إجراؤه في الوقت نفسه مع اختبار النسبة لتحسين كفاءة العمل.
2.2 اختبارات العزل للأجهزة داخل لوحة التوزيع
في الجولة الثانية من الاختبارات، يتم إجراء اختبارات العزل للوحة التوزيع والحافلات الكهربائية في نفس الوقت، بما في ذلك: اختبارات العزل لأجزاء الدائرة الكهربائية الحية إلى الأرض وعبر نقاط الاتصال، واختبارات العزل لأجزاء الفاصل الرئيسي/المساعد الحية إلى الأرض وعبر نقاط الاتصال، واختبارات العزل بين الطرف الأول والثاني للمحول الكهربائي وأرضي، واختبارات العزل لكل الحافلات الرئيسية/المساعدة الداخلية والأجزاء الموصلة إلى الأرض وبين الأطوار.
تتعرض كل وحدة من وحدات لوحة التوزيع لتطبيق الجهد مرتين. أولاً، تتم تأريض الحافلات الرئيسية والمساعدة داخل الخزانة عبر وحدة لوحة توزيع مختارة - أي أن القاطع الكهربائي والفواصل الرئيسية (أو المساعدة) للوحدة المختارة تكون مغلقة. ثم يتم إغلاق قاطع حافلة الوصل والفواصل الرئيسية/المساعدة الخاصة به، وتثبيت سلك تأريض مؤقت في مأخذ الكابل لتلك الوحدة، مما يؤدي إلى تأريض نظام الحافلات الرئيسية والمساعدة بالكامل داخل الخزانة.
تستخدم الوحدة تحت الاختبار مقبس اختبار عالي الجهد، والذي يُلصق بإحكام في مأخذ الكابل لإدخال جهد الاختبار.
خلال أول تطبيق للجهد على الوحدة، يكون القاطع الكهربائي مفتوحاً، ويتم ضبط الفاصل الثلاثي المواقع للحافلة الرئيسية في وضع التأريض (أو ضبطه في وضع الخدمة مع تأريض الحافلة في مكان آخر)، مما يسمح بإجراء اختبارات تحمل الجهد بين الطرف الأول والثاني للمحول الكهربائي وبين الطرف الأول وأرضي، وكذلك عبر نقاط الاتصال للقاطع الكهربائي.
خلال ثاني تطبيق للجهد، يكون القاطع الكهربائي مغلقاً، وكلا الفاصلين الثلاثي المواقع للحافلة الرئيسية والمساعدة في وضع مفتوح، مما يمكّن من إجراء اختبارات تحمل الجهد للجمعية الكاملة للقاطع الكهربائي إلى الأرض وعبر نقاط الاتصال للفاصلين الرئيسي/المساعد للحافلة.
بالنسبة لمكان القاطع الخاص بحافلة الوصل 9AH، يمكن جدولة الاختبارات مع اختبارات تحمل الجهد للحافلات الرئيسية والمساعدة، مما يتطلب ثلاثة تطبيقات للجهد. خلال أول تطبيق للجهد، يتم إغلاق قاطع حافلة الوصل والفواصل الرئيسية للحافلة، بينما يكون فاصل الحافلة المساعدة مفتوحاً. يتم تأريض الحافلة المساعدة عبر وحدة لوحة توزيع أخرى، ويتم إدخال جهد الاختبار إلى الحافلة الرئيسية عبر وحدة لوحة توزيع معينة. ثم يتم إجراء اختبارات تحمل الجهد لنظام الحافلة الرئيسية، والقاطع الكهربائي لحافلة الوصل بأكمله إلى الأرض، ومدى نقاط الاتصال لفاصل الحافلة المساعدة، كما هو موضح في الشكل 1.
خلال ثاني تطبيق للجهد، يتم إغلاق قاطع حافلة الوصل وفاصل الحافلة المساعدة، بينما يكون فاصل الحافلة الرئيسية مفتوحاً. يتم تأريض الحافلة الرئيسية عبر وحدة لوحة توزيع أخرى، ويتم إدخال جهد الاختبار إلى الحافلة المساعدة عبر وحدة لوحة توزيع معينة. ثم يتم إجراء اختبار تحمل الجهد لنظام الحافلة المساعدة، والقاطع الكهربائي لحافلة الوصل بأكمله إلى الأرض، ومدى نقاط الاتصال لفاصل الحافلة الرئيسية.
خلال ثالث تطبيق للجهد، يتم اختبار مدى نقاط الاتصال لقاطع حافلة الوصل عبر الحافلة المساعدة. تحديداً، يتم إغلاق فاصل الحافلة المساعدة لحافلة الوصل، ويتم فتح قاطع حافلة الوصل، ويتم ضبط فاصل الحافلة الرئيسية لحافلة الوصل في وضع "التأريض". يتم إدخال جهد الاختبار إلى الحافلة المساعدة عبر وحدة لوحة توزيع معينة لإجراء اختبار تحمل الجهد لمدى نقاط الاتصال لقاطع حافلة الوصل.
3.الاختبارات التي تجرى خارج لوحة التوزيع
بالنسبة للأجهزة مثل المانعات للصدمات الكهربائية، المحولات الكهربائية، والكابلات، يتم إكمال جميع الاختبارات قبل التركيب.
3.1 اختبارات المانعات للصدمات الكهربائية ذات الأكسيد المعدني
تُزود جميع أماكن القواطع على حافلة الجهد 35 كيلوفولت القسم الثالث (باستثناء مكان حافلة الوصل) بمانعات صدمات كهربائية ذات أكسيد معدني بدون فجوة ومحمية وقابلة للتوصيل. يتم إجراء الاختبارات قبل تركيب المانعات. يتم قياس مقاومة العزل قبل وبعد الاختبار. يستخدم مولد جهد عالي مستمر، ويتم إجراء الاختبارات وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة:
جهد المرجع المستمر عند 1 ميلي أمبير ≥ 73 كيلوفولت
تيار التسرب عند 75% من U₁ₘₐ ≤ 50 ميكرو أمبير
خلال الاختبار، يجب تثبيت كم عازل مخصص على الطرف العالي للمانع للصدمات الكهربائية؛ وإلا، فإن الهواء المحيط سيؤدي إلى حدوث تفريغ سطحي بسبب الجهد العالي والمدى الصغير، مما يضر بعزل السطح للمانع للصدمات الكهربائية - مما يجعل الاختبار غير ممكن ويزيد من خطر تلف المعدات.
3.2 اختبارات المحول الكهربائي (VT)
تم تثبيت ما مجموعه 14 محولاً كهربائياً أحادي الطور قابل للتوصيل ومحدد للخزانات العازلة بالغاز على حافلة الجهد 35 كيلوفولت القسم الثالث. تختلف المحولات الكهربائية للحافلة عن تلك الخطوط بأنها تتضمن ملفاً متبقياً إضافياً لقياس الجهد من التسلسل الصفري.
اختبارات النسبة والقطبية: يتم استخدام جهاز اختبار متعدد الوظائف CT/VT لقياس نسبة الجهد بين ملف الطرف الأول وكل ملف ثانوي (بما في ذلك الملف المتبقى) وتحقق العلاقات القطبية.
منحنى الخصائص التشغيلية: باستخدام نفس الجهاز، يتم تطبيق جهد التشغيل على ملف الثانوي، ويتم تسجيل منحنى التشغيل عند 20%، 50%، 80%، 100%، و120% من الجهد المقنن الثانوي (أي 20 فولت، 50 فولت، 80 فولت، 100 فولت، و120 فولت).
خلال الاختبار، يجب تثبيت غطاء عازل مؤقت (عازل مخروطي داخلي) على الطرف العالي الأساسي؛ وإلا، سيحدث تفريغ سطحي، مما يضر بالعزل ويمنع الوصول إلى جهد الاختبار.
مقاومة الدائرة المستمرة للملفات: يتم قياس مقاومة الدائرة المستمرة لكل من ملفي الطرف الأول والثاني لكل VT.
اختبار الجهد المتردد للتحمل: نظرًا لأن هذه المحولات مصممة خصيصًا للمعدات التبديلية المعزولة بالغاز، فإن العزل الخارجي لها لا يمكنه تحمل جهود الاختبار العالية عند اختبارها خارج الخزان. لذلك، لا يتم إجراء اختبار الجهد المتردد للتحمل على اللفيفة الأولية. بدلاً من ذلك، يتم استخدام اختبار الجهد المستحث. يمكن الجمع بين هذا الاختبار واختبار خصائص التشغيل - بتطبيق جهد لمدة دقيقة واحدة عند 120 فولت على الجانب الثانوي.
قم بتطبيق 3 كيلوفولت متردد (تردد الطاقة) لمدة دقيقة واحدة بين طرف اللفيفة الأولية N وكل اللفائف الأخرى/الأرض.
قم بتطبيق 2 كيلوفولت متردد (تردد الطاقة) لمدة دقيقة واحدة بين كل لفيفة ثانوية (أو باقي اللفائف) وكل اللفائف الأخرى/الأرض.
الاختبارات على المكونات المساعدة: قم بقياس المقاومة المباشرة للمفتاح الكهربائي على الجانب الأولي لكل محول وتحقق من مقاومة العزل لمحمّل الشرارة النقطة المحايدة.
4.الاحتياطات أثناء الاختبار
4.1 الشروط الأساسية قبل الاختبار
يجب أن يشير مؤشر ضغط غاز SF₆ إلى نطاق الأخضر الطبيعي.
يجب أن يكون هيكل المعدات التبديلية مثبتًا بشكل موثوق بالأرض، مع استيفاء مقاومة الأرض المتطلبات.
تحقق من أن المواقع الفعلية وأدوات الإشارة للقواطع الثلاثية والمفاتيح الكهربائية صحيحة.
يجب أن تكون جميع المقابس غير المستخدمة في الجهاز تحت الاختبار محكمة الغلق بأغطية عازلة.
خلال اختبارات الجهد المتردد للتحمل، يجب غلق فتحات نهاية الكابلات وفتحات تركيب المعتقات وفتحات تركيب المحولات في الأقسام التي تتلقى الجهد بأغطية عازلة متخصصة؛ الأقسام غير المشحونة لا تحتاج إلى الغلق.
تأكد من أن نهايات الحافلة محكمة الغلق بأغطية عازلة وأن كلا الخزانين في الأطراف محكم الغلق.
4.2 الخصائص الخاصة للاختبارات ذات الجهد العالي
بسبب قوة العزل الخارجي غير الكافية للمحولات خارج الخزان، يجب دمج اختبار الجهد المستحث على اللفيفة الأولية مع اختبار التشغيل عند جهد مخفض، مما لا يوفر تكرارًا كاملًا لظروف التحمل القياسية. بالإضافة إلى ذلك، تعكس قياسات مقاومة الاتصال المباشر المقاومة الكلية للمسار السلسلي بأكمله بما في ذلك المفاتيح الكهربائية والقواطع والحافلات الرئيسية ومفاتيح الربط الأولية، مما يجعل من الصعب تحديد أي مكون محدد يتجاوز الحدود المسموح بها إذا كان القيمة الكلية خارج المواصفات.
4.3 الطبيعة الخاصة لطرق الاختبار ذات الجهد العالي
نظرًا لعدم إمكانية اختبار المعدات المغلقة داخل الأغلفة المملوءة بالغاز مباشرة، يجب تشكيل دوائر الاختبار باستخدام الوحدات المجاورة للمعدات التبديلية والحافلات. لذا، يمكن فقط إجراء اختبار شامل لنظام حافلة 35 كيلوفولت القسم الثالث عندما يكون نظام الحافلة غير مشحون. ومع ذلك، يمكن إجراء بعض الاختبارات على الأقسام غير المشحونة بشكل فردي:
جميع اختبارات المحولات الحالية (باستثناء اختبارات النسب)
اختبارات الجهد المتردد للتحمل على فجوات أطراف المفاتيح الكهربائية والأقسام الجانبية للخط
اختبارات الخصائص الميكانيكية للمفاتيح الكهربائية (باستثناء المفتاح الكهربائي للحافلة)
جميع الاختبارات على المكونات القابلة للإزالة مثل الكابلات والمعتقات والمحولات
4.4 اعتبارات خاصة للمعايير الاختبارية
خلال اختبارات الجهد المتردد الداخلية، وبما أن المفاتيح الكهربائية والقواطع والحافلات ومحولات التيار يتم اختبارها في نفس الوقت، يجب أن يكون الجهد الاختباري محدودًا بأقل تصنيف للتحمل بينها - 76 كيلوفولت (المقاييس القياسية لمحولات التيار) - مما يؤدي إلى مستويات أقل من الضغط الأمثل للمكونات الأخرى. بعد إزالة اللفائف الثانوية للاختبار، يجب استعادة التوصيل الأصلي بسرعة لتجنب سوء التواصل أو الدوائر المفتوحة.
5.الخاتمة
يتضمن اختبار الجهد العالي للمعدات التبديلية المعزولة بالغاز ذات الحجم الصغير تحديات فريدة ومطالب تشغيلية معقدة للغاية. لذا، فإن فهمًا شاملاً لخصائص المعدات أمر ضروري. اختيار معدات الاختبار ومنهجيات الاختبار المناسبة لهذه الخصائص، وتلخيص الإجراءات والمعايير الاختبارية الفعالة، يوفر مرجعًا تقنيًا قيمة وأساسًا تقنيًا لحل التحديات الهندسية المماثلة.
