Mga Paraan ng Pagsusulit para sa Bagong Iinstal na 35 kV GIS Gas-Insulated Switchgear
Ang GIS (Gas-Insulated Switchgear) ay nagbibigay ng mga abilidad tulad ng kompak na estruktura, maluwag na operasyon, maaswang interlocking, mahabang serbisyo, walang pangangailangan sa pagpapanumbalik, at maliit na sukat. Ito rin ay may maraming hindi maaaring palitan na mga abilidad sa kakayahang mag-insulate, pagprotekta sa kapaligiran, at pag-iipon ng enerhiya, at lalo na itong ginagamit sa industriya at minahan, paliparan, tren, subway, wind power stations, at iba pang larangan.
Ang isang partikular na negosyo na may 35 kV indoor substation ay orihinal na nakapag-ekwipo ng air-insulated switchgear na binubuo ng 10 bays. Ang pag-upgrade na ito ay idinagdag ang 4 bagong bay. Gayunpaman, ang orihinal na lugar ng site ay hindi maaaring akomodahin ang mga kinakailangang expanded bay. Bukod dito, kasama ang taon ng serbisyo ng mga kagamitan at kaligtasan ng performance, ang 35 kV substation ay nasa proseso ng retrofitting gamit ang SF₆ gas-insulated metal-enclosed switchgear. Ang umiiral na switchgear room area ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng expansion, at ang kabuuang kaligtasan ng performance ng electrical equipment ay tatataas nang significant.
Ang artikulong ito ay nag-aaral, batay sa pangunahing bahagi ng switchgear, ng mga sumusunod na pagsusulit: enclosure at busbar insulation tests, vacuum circuit breaker tests, voltage transformer tests, current transformer tests, metal oxide surge arrester tests, at power cable tests.
1.Klasipikasyon ng Test Item at Pagkakasunud-sunod ng Sekwensya
Ang Bus Section III ng 35 kV substation ay binubuo ng double-bus system na nabuo ng 14 ZX2-type SF₆ gas-insulated switchgear units. Lahat ng primary live parts sa loob ng mga cabinet ay nakainstala sa loob ng sealed gas-filled enclosures, kaya mahirap ang direct preventive testing. Ang pagsusulit kaya ay dapat gawin sa pamamagitan ng pagbuo ng test circuits gamit ang adjacent switchgear units. Maraming conductive parts, tulad ng voltage transformers at busbars, ay gumagamit ng plug-in connections. Upang masiguro ang mabuting contact sa lahat ng busbar plug joints, kailangan ng DC contact resistance measurements sa lahat ng joints. Sa panahon ng pagsusulit, kailangan ng temporary test plugs na i-install sa cable sockets upang maging test access points, na nagdudulot ng karagdagang hirap at workload. Kaya, ang sekwensya ng pagsusulit ay dapat mapagkaisahan nang maayos upang mabawasan ang workload. Kasunod ng mga factor na ito, ang electrical equipment testing para sa 35 kV Bus Section III ay inilapat sa pamamagitan ng dalawang paraan: internal cabinet tests at external cabinet tests.
2. Characteristic Tests ng Equipment sa Loob ng Switchgear
Ang internal cabinet tests ay ginagawa sa dalawang round. Sa unang round, ang low-voltage current injection test plugs ang ginagamit; ang mga ito ay madali lang i-install—simply inserted directly into the cable installation sockets inside the switchgear. Sa ikalawang round, ang high-voltage test plugs ang inilalagay sa cable installation sockets inside the switchgear at secured with screws upang ipasok ang test voltage sa equipment under test.
2.1 Unang Round ng Pagsusulit
2.1.1 Vacuum Circuit Breaker Tests
Sa round na ito, ang mechanical characteristic tests at operating mechanism tests ang una na ginagawa, parehong gumagamit ng circuit breaker dynamic characteristic tester. Dalawang adjacent switchgear units ang pinagsasama-sama. Ang three-phase test leads ay konektado sa isa't isa, at ang kabilang dulo ay grounded. Ang mechanical characteristics at coil operating voltages ng dalawang series-connected circuit breakers ay sinukat nang hiwalay—i.e., kapag sinusukat ang mechanical characteristics ng isang circuit breaker, ang ibang circuit breaker ay closed upang maging test path. Ang paraan ng pagsusulit ay katulad ng standard procedures. Para sa bus-tie breaker bay 9AH, na nag-uugnay sa main at auxiliary buses ng double-bus system, ito ay maaaring konektado sa serye kasama ang left-side breaker 10AH at right-side breaker 8AH (tatlong breakers total) upang gamitin ang test paths ng 10AH at 8AH.
2.1.2 DC Contact Resistance Test ng Conductive Circuits at Bus Plug Joints
Upang sukatin ang contact resistance ng lahat ng vacuum circuit breakers, main/auxiliary bus disconnect switches, at main/auxiliary bus plug joints, ang adjacent switchgear units ay pinagsasama-sama pa rin nang magpares, ngunit sinusunod nang sunod-sunod—i.e., 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Para sa bawat pares, kapag ang main (o auxiliary) bus disconnect switches ng dalawang adjacent switchgear units ay closed, ang three-phase DC contact resistance ng corresponding main (o auxiliary) bus path ay sinusukat. Ginagamit ang loop resistance tester na may test current na humigit-kumulang 100 A. Halimbawa, para sa bus-tie breaker 9AH, ito ay maaari ring konektado sa serye kasama ang left-side 10AH at right-side 8AH upang mabuo ang dalawang test paths: 10AH–main bus–9AH–auxiliary bus–8AH at 10AH–auxiliary bus–9AH–main bus–8AH. Ang paraan ng pagsusulit ay pareho sa ibang switchgear units, na ang resistance values ay nasa 200 hanggang 300 μΩ.
2.1.3 Current Transformer Tests
Ang primary conductive parts ng gas-insulated dedicated current transformers na nakainstala sa loob ng cabinet ay sealed sa loob ng enclosure; kaya, ang kanilang mga pagsusulit ay dapat matapos nang sabay-sabay sa panahon ng internal cabinet testing. Sa round na ito, ang ratio tests, polarity checks, at excitation characteristic curve tests ang una na ginagawa. Ang mga pagsusulit na ito ay ginagawa gamit ang multifunctional fully automatic comprehensive transformer tester.
Para sa ratio tests at polarity checks: ang configuration ng test circuit ay consistent sa circuit breaker mechanical characteristic tests—i.e., dalawang adjacent switchgear units ang pinagsasama-sama, at ang kanilang mga circuit breakers at same-side bus disconnect switches ay closed. Ininject ang mataas na current phase by phase, at kinuha ang secondary induced currents mula sa corresponding secondary current terminals upang sukatin ang ratio at polarity ng lahat ng current transformers na konektado sa serye sa loop. Ang paraan ng pagsusulit ay katulad ng standard procedures.
Para sa excitation characteristic curve test: ang pagsusulit na ito lamang nangangailangan ng primary circuit na bukas at maaaring gawin kahit kailan. Kasunod na ito ay gumagamit ng parehong test equipment at nagbabahagi ng parehong secondary current terminals bilang ang ratio test—i.e., ininject ang test current sa pamamagitan ng corresponding secondary current terminals—ito ay maaaring gawin nang sabay-sabay sa ratio test upang mapataas ang work efficiency.
2.2 Pagsubok ng Insulation ng mga Equipment sa Loob ng Switchgear
Sa ikalawang round ng mga pagsubok, ang mga insulation test ng switchgear at busbars ay isinasagawa nang sabay-sabay, kabilang dito: insulation tests ng live parts ng circuit breaker patungo sa lupa at sa pagitan ng mga contact, insulation tests ng main/auxiliary bus disconnect switch live parts patungo sa lupa at sa pagitan ng mga contact, insulation tests ng primary to secondary at patungo sa lupa ng current transformer, at insulation tests ng lahat ng internal main/auxiliary busbars at conductive parts patungo sa lupa at sa pagitan ng phases.
Ang bawat unit ng switchgear ay pinapaloob sa voltage application dalawang beses. Una, ang main at auxiliary busbars sa loob ng cabinet ay inilalagay sa lupa sa pamamagitan ng napiling switchgear unit—i.e., ang circuit breaker at ang main (o auxiliary) bus disconnect switch ng napiling switchgear unit ay isinasara. Pagkatapos, ang bus-tie circuit breaker at ang kanyang main/auxiliary bus disconnect switches ay isinasara, at isinasagawa ang temporary grounding wire sa cable socket ng nasabing switchgear unit, na naglalagay ng buong main at auxiliary busbar system sa loob ng cabinet sa lupa.
Ang switchgear unit na isinubok ay gumagamit ng high-voltage test plug, na itinatakda nang mabuti sa cable socket upang ipasok ang test voltage.
Sa unang voltage application sa switchgear unit, ang kanyang circuit breaker ay bukas, at ang tatlong posisyon na main bus disconnect switch ay naka-set sa posisyong grounding (o naka-set sa posisyong service na may grounded bus sa ibang lugar), na nagbibigay-daan sa withstand voltage tests sa pagitan ng primary-to-secondary at primary-to-ground ng current transformer, at sa pagitan ng mga contact ng circuit breaker.
Sa pangalawang voltage application, ang circuit breaker ay isinasara, at ang parehong main at auxiliary bus three-position disconnect switches ay nasa posisyong bukas, na nagbibigay-daan sa withstand voltage tests ng buong circuit breaker assembly patungo sa lupa at sa pagitan ng mga contact ng main/auxiliary bus disconnect switch.
Para sa espesyal na bus-tie circuit breaker bay 9AH, ang mga pagsubok ay maaaring isama sa schedule kasama ang main at auxiliary bus withstand voltage tests, na nangangailangan ng kabuuang tatlong voltage applications. Sa unang voltage application, ang bus-tie circuit breaker at ang main bus disconnect switch ay isinasara, habang ang auxiliary bus disconnect switch ay bukas. Ang auxiliary bus ay inilalagay sa lupa sa pamamagitan ng isa pang switchgear unit, at ang test voltage ay ipapasok sa main bus sa pamamagitan ng tiyak na switchgear unit. Ang withstand voltage tests ay isinasagawa sa main bus system, sa buong bus-tie circuit breaker patungo sa lupa, at sa contact gap ng auxiliary bus disconnect switch, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.
Sa pangalawang voltage application, ang bus-tie circuit breaker at ang auxiliary bus disconnector ay isinasara, habang ang main bus disconnector ay binuksan. Ang main bus ay inilalagay sa lupa sa pamamagitan ng isa pang switchgear unit, at ang test voltage ay ipapasok sa auxiliary bus sa pamamagitan ng tiyak na switchgear unit. Isinasagawa ang withstand voltage test sa auxiliary bus system, sa buong bus-tie circuit breaker patungo sa lupa, at sa contact gap ng main bus disconnector.
Sa pangatloang voltage application, ang contact gap ng bus-tie circuit breaker ay isinasubok sa pamamagitan ng auxiliary bus. Kaya, ang bus-tie auxiliary bus disconnector ay isinasara, ang bus-tie circuit breaker ay binuksan, at ang bus-tie main bus disconnector ay itinatakda sa “ground” position. Ang test voltage ay ipapasok sa auxiliary bus sa pamamagitan ng tiyak na switchgear unit upang isagawa ang withstand voltage test sa contact gap ng bus-tie circuit breaker.
3.Mga Pagsubok na Isinasagawa Sa Labas ng Switchgear
Para sa mga equipment tulad ng surge arresters, voltage transformers, at cables, lahat ng mga pagsubok ay natatapos bago ang installation.
3.1 Mga Pagsubok ng Metal-Oxide Surge Arrester
Ang lahat ng circuit breaker bays sa 35 kV Bus Section III (maliban sa bus-tie bay) ay may metal-oxide, gapless, shielded, plug-in surge arresters. Ang testing ay isinasagawa bago ang installation ng arrester. Ang insulation resistance ay sinusukat bago at pagkatapos ng test. Ginagamit ang DC high-voltage generator, at ang mga pagsubok ay isinasagawa ayon sa specifications ng manufacturer:
DC reference voltage sa 1 mA ≥ 73 kV
Leakage current sa 75% ng U₁ₘₐ ≤ 50 μA
Sa panahon ng testing, kailangang ilagay ang dedikadong insulating sleeve sa high-voltage terminal ng arrester; kung hindi, sa ambient air, ang surface flashover ay mangyayari dahil sa mataas na voltage at maliit na clearance, na nagdudulot ng pinsala sa surface insulation ng arrester—na nagpapahirap sa pagsubok at nagpapanganib sa pinsala ng equipment.
3.2 Mga Pagsubok ng Voltage Transformer (VT)
Nakainstalla ang kabuuang 14 single-phase, plug-in, gas-insulated cabinet-specific voltage transformers sa 35 kV Bus Section III. Ang bus VTs ay iba sa line VTs dahil mayroon silang additional residual winding para sa zero-sequence voltage measurement.
Ratio at Polarity Tests: Ginagamit ang multifunctional CT/VT tester upang sukatin ang voltage ratio sa pagitan ng primary winding at bawat secondary winding (kabilang ang residual winding) at i-verify ang polarity relationships.
Excitation Characteristic Curve: Gamit ang parehong tester, ina-apply ang excitation voltage sa secondary winding, at inirecord ang excitation curve sa 20%, 50%, 80%, 100%, at 120% ng secondary rated voltage (i.e., 20 V, 50 V, 80 V, 100 V, at 120 V).
Sa panahon ng testing, kailangang ilagay ang temporary insulating cap (inner cone insulator) sa primary high-voltage terminal; kung hindi, ang surface flashover ay mangyayari, na nagdudulot ng pinsala sa insulation at nagpipigil sa pagabot ng test voltage.
DC Resistance ng Windings: Sinusukat ang DC resistance ng parehong primary at secondary windings ng bawat VT.
Pagsusubok sa AC Withstand Voltage: Dahil ang mga VT na ito ay tiyak na disenyo para sa gas-insulated switchgear, ang kanilang panlabas na insulasyon ay hindi maaaring tanggihan ang mataas na tensyon ng pagsusubok kapag ito ay isinubok nang labas ng kabinet. Kaya, walang pagsusubok ng power-frequency AC withstand sa primary winding. Sa halip, ginagamit ang pagsusubok ng induced voltage. Ang pagsusubok na ito ay maaaring pagsamahin sa pagsusubok ng excitation characteristic—paglalapat ng tensyon sa 120 V sa secondary side ng isang minuto.
Ilapat ang 3 kV AC (power frequency) sa loob ng isang minuto sa pagitan ng terminal N ng primary winding at lahat ng iba pang windings/ground.
Ilapat ang 2 kV AC (power frequency) sa loob ng isang minuto sa pagitan ng bawat secondary (o residual) winding at lahat ng iba pang windings/ground.
Mga Pagsusubok sa Auxiliary Components: Sukatin ang DC resistance ng primary-side fuse ng bawat VT at suriin ang insulation resistance ng neutral-point spark gap protector.
4.Mga Precautions Habang Isinasagawa ang Pagsusubok
4.1 Mga Basic Conditions Bago ang Pagsusubok
Ang SF₆ gas pressure gauge ay dapat na nagpapakita ng normal na green range.
Ang switchgear enclosure ay dapat na maasahan na grounded, may grounding resistance na sumasaklaw sa mga kinakailangan.
Tiyakin na tama ang aktwal na posisyon at status indicators ng three-position disconnectors at circuit breakers.
Lagyan ng insulating plugs ang lahat ng hindi ginagamit na sockets sa equipment under test.
Sa panahon ng AC withstand tests, lagyan ng dedicated insulating plugs ang cable termination holes, arrester mounting holes, at VT mounting holes sa mga bay na tumatanggap ng tensyon; ang mga non-energized areas ay hindi nangangailangan ng sealing.
Kumpirmahin na ang busbar ends ay sealed ng insulating plugs at ang parehong end cabinets ay buo na nakabalot.
4.2 Mga Espesyal na Katangian ng High-Voltage Tests
Dahil sa hindi sapat na lakas ng panlabas na insulasyon ng VTs labas ng kabinet, ang pagsusubok ng induced voltage sa primary winding ay dapat na pagsamahin sa pagsusubok ng excitation sa mas mababang tensyon, na hindi ganap na nagpapakita ng standard na withstand conditions. Bukod dito, ang DC contact resistance measurements ay nagpapakita ng kabuuang resistance ng buong series path—kabilang ang circuit breakers, disconnectors, bus plug joints, at CT primaries—na nagpapahirap na matukoy kung alin sa mga espesipikong komponente ang lumalampas sa pinahihintulutan na limitasyon kung ang kabuuang halaga ay labag sa specification.
4.3 Espesyal na Katangian ng Mga Paraan ng High-Voltage Test
Dahil hindi posible ang direkta na pagsusubok ng equipment na naka-seal sa loob ng gas-filled enclosures, ang mga test circuits ay dapat na mabuo gamit ang adjacent switchgear units at busbars. Kaya, ang komprehensibong pagsusubok ng buong 35 kV Bus Section III ay maaari lamang isagawa kapag ang bus system ay walang tensyon. Gayunpaman, ang ilang mga pagsusubok ay maaaring isagawa sa mga individual na de-energized bays:
Lahat ng CT tests (maliban sa ratio tests)
Pagsusubok sa circuit breaker contact gaps at line-side sections
Mechanical characteristic tests ng circuit breakers (maliban sa bus-tie breaker)
Lahat ng mga pagsusubok sa removable components tulad ng cables, surge arresters, at VTs
4.4 Espesyal na Konsiderasyon para sa Mga Standard ng Pagsusubok
Sa panahon ng internal AC withstand tests, dahil ang circuit breakers, disconnectors, CTs, at busbars ay isinasubok nang sabay-sabay, ang tensyon ng pagsusubok ay dapat na limitado sa pinakamababang withstand rating sa kanila—76 kV (ang CT standard)—na nagreresulta sa mas mababang stress levels para sa iba pang mga komponente. Pagkatapos tanggalin ang secondary windings para sa pagsusubok, ang orihinal na wiring ay dapat na agad na ibalik upang iwasan ang mahina o open circuits.
5.Kasimpulan
Ang high-voltage testing ng compact gas-insulated switchgear ay mayroong espesyal na hamon at napakomplikadong operational requirements. Kaya, mahalaga ang malalim na pag-unawa sa mga katangian ng equipment. Ang pagpili ng angkop na test equipment at methodologies na may tugma sa mga katangian na ito, at ang pagsumary ng epektibong proseso at standards ng pagsusubok, ay nagbibigay ng mahalagang sanggunian at teknikal na pundasyon para sa pagresolba ng mga katulad na engineering challenges.
