Методи за тестове на новоинсталирано 35 кВ GIS газово изолирано комутационно устройство
GIS (газово изолирано комутационно устройство) предлага предимства като компактна конструкция, гъвкава експлойтация, надеждно блокиране, дългосрочна служба, безподдръжност и малко пространствено заграждане. То също така притежава много незаменими предимства в изолационните характеристики, екологичността и спестяването на енергия, и все повече се прилага в индустриални и гориводобивни предприятия, летища, железопътни линии, метрополитен, вятърни электростанции и други области.
Едно определено предприятие разполага с вътрешна трансформаторна станция от 35 кВ, която изначално е била оборудвана с въздушно изолирани комутационни устройства, състоящи се от 10 секции. Това обновление добавя още 4 нови секции. Обачно, оригиналната площ на мястото не може да вместим разширенията. Освен това, като се има предвид годините на служба и безопасността на оборудването, 35-киловолтовата трансформаторна станция се модернизира с SF₆ газово изолирано метално затворено комутационно устройство. Съществуващата площ на помещението за комутационните устройства може да удовлетвори изискванията за разширение, а общата безопасност на електроустановките ще бъде значително подобрена.
Тази статия изучава, според основните компоненти на комутационното устройство, следните тестове: тестове на изолацията на корпуса и шините, тестове на вакуумния прекъсвач, тестове на напрегнатия трансформатор, тестове на тока трансформатор, тестове на металоксидния ограничител на перенапряжение и тестове на силовите кабели.
1. Класификация и подредба на тестовете
Секция III на 35-киловолтовата трансформаторна станция се състои от двоен системен шинен комплекс, формиран от 14 единици ZX2-типа SF₆ газово изолирано комутационно устройство. Всички активни части в кабинетите са монтирани в запечатани газови камери, което прави пряката профилактична проверка трудна. Проверката трябва да се извърши чрез формиране на пробни вериги, използвайки съседни комутационни устройства. Много проводими части, като напрегнатите трансформатори и шините, използват включващи се връзки. За да се осигури добра контактна повърхност на всички включващи се връзки на шините, трябва да се извършат мерки на DC контактното съпротивление на всички връзки. По време на тестовете, трябва да се инсталират временни пробни включващи се връзки в кабелните розетки, за да служат като точки за достъп до пробите, което увеличава трудността и работната нагрузка на тестовете. Следователно, редът на тестовете трябва да бъде рационално подреден, за да се намали работната нагрузка. С оглед на горепосочените фактори, тестовете на електроустановките за секция III на 35-киловолтовата шина се извършват чрез два метода: внутренни тестове на кабинета и външни тестове на кабинета.
2. Характеристични тестове на оборудването в комутационното устройство
Вътрешните тестове на кабинета се извършват в две фази. В първата фаза, се използват пробни включващи се връзки за нисковолтово вмъкване на ток; тези включващи се връзки са лесни за инсталиране – просто се включват директно в кабелните розетки в комутационното устройство. Във втората фаза, висковолтови пробни включващи се връзки се включват в кабелните розетки в комутационното устройство и се закрепват с винтове, за да се въведе пробното напрежение в устройството, което се тестира.
2.1 Първи цикъл от тестове
2.1.1 Тестове на вакуумния прекъсвач
В този цикъл, първо се извършват механични характеристични тестове и тестове на операционната система, използвайки динамичен тестер на прекъсвач. Две съседни комутационни устройства се групират заедно. Тритефазни пробни жици се свързват от едната страна, а другата страна се заземява. Измерват се механичните характеристики и напреженията на катушките на двата серийно свързани прекъсвача – т.е., когато се измерват механичните характеристики на един прекъсвач, другият прекъсвач се затваря, за да служи като пробен път. Методът на тестовете е идентичен на стандартните процедури. За секцията на свързващия прекъсвач 9AH, който свързва главната и помошната шина на двоен шинен комплекс, може да се свърже серийно с левия прекъсвач 10AH и десния прекъсвач 8AH (общо три прекъсвача), за да се използват пробните пътища на 10AH и 8AH.
2.1.2 Тест за DC контактно съпротивление на проводимите вериги и включващите се връзки на шините
За измерване на контактното съпротивление на всички вакуумни прекъсвачи, главни/помощни ключове за разединяване на шините и включващи се връзки на главната/помощната шина, съседните комутационни устройства се групират по двойки, но се тестват последователно – т.е., 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. За всяка двойка, когато ключовете за разединяване на главната (или помощната) шина на двата съседни комутационни устройства са затворени, се измерва трифазното DC контактно съпротивление на съответния път на главната (или помощната) шина. Използва се тестер за контурно съпротивление с пробен ток от около 100 А. Например, за свързващия прекъсвач 9AH, той може аналогично да се свърже серийно с левия 10AH и десния 8AH, за да се образуват два пробни пътя: 10AH–главна шина–9AH–помощна шина–8AH и 10AH–помощна шина–9AH–главна шина–8AH. Методът на тестовете е същият като за другите комутационни устройства, със стойности на съпротивлението в диапазона от 200 до 300 μΩ.
2.1.3 Тестове на токовите трансформатори
Основните проводими части на газово изолираните специализирани токови трансформатори, инсталирани в кабинета, са запечатани в камерата; следователно, техните тестове трябва да бъдат завършени едновременно с вътрешните тестове на кабинета. В този цикъл, първо се извършват тестове на соотношението, проверка на полярността и тестове на кривата на възбуда. Тези тестове се извършват с многоназначен автоматичен комплексен трансформаторен тестер.
За тестовете на соотношението и проверка на полярността: конфигурацията на пробната верига е същата, както при механичните характеристични тестове на прекъсвача – т.е., две съседни комутационни устройства се групират, с техните прекъсвачи и ключове за разединяване на шините от едната страна затворени. Висок ток се вмъква фаза по фаза, и вторични индуцирани токове се извличат от съответните вторични токови терминали, за да се измери соотношението и полярността на всички токови трансформатори, свързани в сериоза в веригата. Методът на тестовете е идентичен на стандартните процедури.
За теста на кривата на възбуда: този тест изисква само примарната верига да е отворена и може да се извърши във всякое време. При положение, че използва същото пробно оборудване и споделя същите вторични токови терминали, както теста на соотношението – т.е., пробният ток се вмъква през съответните вторични токови терминали, – той може да се извърши едновременно с теста на соотношението, за да се подобри производителността на работата.
2.2 Изолационни тестове на оборудването във吠断续输出，以下是完整翻译：
2.2 Изолационни тестове на оборудването вътре в разпределителната уредба Всяка единица разпределителна уредба се подлага на приложение на напрежение два пъти. Първо, основните и помощните шинопроводи вътре в кабината се свързват с земята чрез избрана единица разпределителна уредба - т.е., брекерът и или основният (или помощи) шинопровод на избраната единица разпределителна уредба са затворени. След това, шинопроводният брекер и неговите основни/помощни шинопроводни превключватели се затварят, и временен защитен проводник се инсталира на кабелния разетак на тази единица разпределителна уредба, което грунтува цялата система от основни и помощи шинопроводи вътре в кабината. Единицата разпределителна уредба, която се тестира, използва високонапрегов тестов плъг, който се завинчва здраво в кабелния разетак, за да внесе тестовото напрежение. По време на първото приложение на напрежение към единицата разпределителна уредба, брекерът е отворен, а трите-позиционен основен шинопроводен превключвател е поставен на позицията за грунт (или поставен на служебна позиция с грунтован шинопровод другаде), позволяващ извършване на тестове за издържане на напрежение между первичната и вторичната обмотка на тока преобразувател и между первичната и земята, както и между контактите на брекера. По време на второто приложение на напрежение, брекерът е затворен, а както основният, така и помощният шинопровод три-позиционни превключватели са в отворена позиция, което позволява извършване на тестове за издържане на напрежение на цялата сборка на брекера до земята и между контактите на основния/помощния шинопроводен превключвател. За специалния шинопроводен брекерен бокс 9AH, тестовете могат да бъдат запланувани заедно с тестовете за издържане на напрежение на основния и помощи шинопровод, които изискват общо три приложения на напрежение. По време на първото приложение на напрежение, шинопроводният брекер и основният шинопроводен превключвател са затворени, докато помощият шинопроводен превключвател е отворен. Помощният шинопровод е грунтован чрез друга единица разпределителна уредба, и тестовото напрежение се внася в основния шинопровод чрез определена единица разпределителна уредба. Тестове за издържане на напрежение се извършват върху системата от основен шинопровод, целия шинопроводен брекер до земята, и разстоянието между контактите на помощият шинопроводен превключвател, както е показано на Фигура 1. По време на второто приложение на напрежение, шинопроводният брекер и помощият шинопроводен превключвател са затворени, докато основният шинопроводен превключвател е отворен. Основният шинопровод е грунтован чрез друга единица разпределителна уредба, и тестовото напрежение се внася в помощият шинопровод чрез определена единица разпределителна уредба. Тест за издържане на напрежение се извършва върху системата от помощият шинопровод, целия шинопроводен брекер до земята, и разстоянието между контактите на основният шинопроводен превключвател. По време на третото приложение на напрежение, разстоянието между контактите на шинопроводния брекер се тестира чрез помощият шинопровод. Конкретно, помощният шинопроводен превключвател на шинопроводния брекер е затворен, шинопроводният брекер е отворен, и основният шинопроводен превключвател на шинопроводния брекер е поставен на позицията "грунт". Тестовото напрежение се внася в помощият шинопровод чрез определена единица разпределителна уредба, за да се извърши тест за издържане на напрежение върху разстоянието между контактите на шинопроводния брекер. 3.Тестове, извършвани извън разпределителната уредба 3.1 Тестове на ограничителите на перенапрежения от металоксид DC референтно напрежение при 1 mA ≥ 73 kV Паралелна течност при 75% от U₁ₘₐ ≤ 50 μA По време на тестовете, трябва да се инсталира специален изолационен рукав на високонапреговия терминал на ограничителя; в противен случай, в околна среда, ще се появи повърхностно пробиване поради високото напрежение и малкото разстояние, което ще повреди повърхностната изолация на ограничителя - правейки теста невъзможен и рискувайки с повреда на оборудването. 3.2 Тестове на напрежението преобразуватели (VT) Тестове на отношението и полярност: Използва се многфункционален CT/VT тестер, за да се измери отношениято на напрежението между первичната обмотка и всяка вторична обмотка (включително остатъчната обмотка) и да се провери полярността. Характеристична крива на намагничаване: Използвайки същия тестер, се прилага намагничаващо напрежение към вторичната обмотка, и се записва характеристичната крива на 20%, 50%, 80%, 100% и 120% от вторичното номинално напрежение (т.е. 20 V, 50 V, 80 V, 100 V, и 120 V). По време на тестовете, трябва да се инсталира временна изолационна капачка (внутрен конусен изолатор) на первичния високонапрегов терминал; в противен случай, ще се появи повърхностно пробиване, което ще повреди изолацията и не ще позволи достигането на тестовото напрежение. DC съпротивление на обмотките: Измерва се DC съпротивление на както первичната, така и вторичната обмотка на всеки VT. Изпитване на издръжливостта към променливо напрежение: Тъй като тези НТ са проектирани специално за газово изолирани комутационни устройства, техните външни изолатори не могат да издържат високи изпитвания при напрежение, когато се изпитват извън кабинета. Затова не се извършва изпитване на издръжливостта към променливо напрежение на основната обмотка. Вместо това се използва изпитване на индуцирано напрежение. Този индуциран тест може да бъде комбиниран с изпитването на характеристики на възбудителността – прилагане на напрежение от 120 V в продължение на 1 минута на вторичната страна. Приложете 3 kV AC (променливо напрежение) в продължение на 1 минута между терминала N на основната обмотка и всички останали обмотки/земя. Приложете 2 kV AC (променливо напрежение) в продължение на 1 минута между всяка вторична (или остатъчна) обмотка и всички останали обмотки/земя. Изпитвания на допълнителни компоненти: Измерете DC съпротивлението на предпазния ключ на основната страна на всеки НТ и проверете изолационната съпротивителност на защитителя на нейтралната точка. 4.Предпазни мерки по време на изпитванията 4.1 Основни условия преди изпитванията Указателят на налягането на SF₆ газа трябва да сочи в нормалния зелен диапазон. Кабинетът на комутационното устройство трябва да е надеждно заземен, със съпротивление на заземяването, отговарящо на изискванията. Потвърдете, че реалните позиции и индикаторите на статуса на трипозиционните разединители и прекъсвителите са коректни. Всички непотребувани разетки на изпитваното оборудване трябва да бъдат запечатани с изолационни плъгове. По време на изпитванията на издръжливостта към променливо напрежение, дупките за края на кабели, дупките за монтиране на ограничителите на перенапрежение и дупките за монтиране на НТ в секции, които получават напрежение, трябва да бъдат запечатани със специални изолационни плъгове; неподхранваните области не изискват запечатване. Потвърдете, че краищата на шината са запечатани с изолационни плъгове и че двете крайни кабинета са напълно затворени. 4.2 Специфични характеристики на изпитванията с високо напрежение 4.3 Специфична природа на методите за изпитвания с високо напрежение Всички изпитвания на ТТ (освен изпитванията на отношения) Изпитвания на издръжливостта към променливо напрежение на контактните разстояния на прекъсвителите и линейните секции Механични характеристики на прекъсвителите (освен прекъсвителя на шината) Всички изпитвания на сменяеми компоненти, такива като кабели, ограничители на перенапрежение и НТ 4.4 Специални разглеждания за стандарти на изпитванията 5.Заключение
В втория кръг от тестове, изолационните тестове на разпределителната уредба и шинопроводите се извършват едновременно, включително: изолационни тестове на живите части на брекера до земята и между контактите, изолационни тестове на живите части на основния/помощен шинопровод до земята и между контактите, изолационни тестове на первичната към вторичната обмотка на тока преобразувател и до земята, както и изолационни тестове на всички вътрешни основни/помощни шинопроводи и проводливи части до земята и между фазите.
За оборудване като ограничители на перенапрежения, напрежения преобразуватели и кабели, всички тестове са извършени преди монтажа.
Всички брекерни секции на 35 кV Шинопровод III (с изключение на шинопроводния бокс) са оборудвани с ограничители на перенапрежения от металоксид, без щели, с защитен покрив и плъгин тип. Тестовете се извършват преди монтажа на ограничителя. Измерва се изолационното съпротивление както преди, така и след теста. Използва се DC високонапрегов генератор, и тестовете се извършват според спецификациите на производителя:
Общо 14 еднофазни, плъгин, газово изолирани кабинни специфични напрежението преобразуватели са инсталирани на 35 кV Шинопровод III. Шинопроводните VT се различават от линейните VT, тъй като включват допълнителна остатъчна обмотка за измерване на нулевата последователност на напрежението.
Заради недостатъчната външна изолационна сила на НТ извън кабинета, изпитването на индуцирано напрежение на основната обмотка трябва да бъде комбинирано с изпитване на възбудителността при намалено напрежение, което не възпроизвежда напълно стандартните условия на издръжливост. Освен това, измерванията на DC контактната съпротивителност отразяват общата съпротивителност на целия пореден път - включително прекъсвители, разединители, контакти на шината и основните обмотки на ТТ, което прави трудно определянето, кой конкретен компонент надвишава допустимите граници, ако общата стойност е извън норма.
Тъй като директното изпитване на оборудване, запечатано във газово изпълнени кабинети, е невъзможно, изпитателните контури трябва да бъдат формирани с използване на съседни комутационни устройства и шини. Затова комплексното изпитване на цялата секция 35 kV Bus Section III може да бъде извършено само когато шиновата система е без напрежение. Въпреки това, определени изпитвания могат да бъдат проведени на отделни секции без напрежение:
По време на вътрешни изпитвания на издръжливостта към променливо напрежение, тъй като прекъсвителите, разединителите, ТТ и шините се изпитват едновременно, изпитното напрежение трябва да бъде ограничено до най-ниската издръжливост сред тях - 76 kV (стандартът за ТТ), което води до по-ниски стрес-уровни за другите компоненти. След премахването на вторичните обмотки за изпитване, оригинальната проводка трябва да бъде възстановена незабавно, за да се избегне лош контакт или разтворен контур.
Изпитванията с високо напрежение на компактни газово изолирани комутационни устройства включват уникални предизвикателства и много сложни оперативни изисквания. Затова е необходимо дълбоко разбиране на характеристиките на оборудването. Изборът на подходящо изпитателно оборудване и методологии, адаптирани към тези характеристики, и сумирането на ефективни процедури и стандарти за изпитвания, предоставя ценна справка и техническа основа за решаване на подобни инженерни предизвикателства.
