Métodos de proba para o novo instalado interruptor de gas aislado GIS de 35 kV
O GIS (Gas-Insulated Switchgear) ofrece vantaxes como estrutura compacta, operación flexible, interbloqueo fiable, longa vida útil, operación sen manutención e pequena pegada. Tamén posúe moitas vantaxes insubstituíveis en rendemento de aislamento, respeto ao medio ambiente e aforro enerxético, e está cada vez máis aplicado en empresas industriais e mineiras, aeroportos, ferrocarrís, metros, centrais eólicas e outros campos.
A subestación interior de 35 kV dunha determinada empresa estaba orixinalmente equipada con armarios de interruptores aislados por aire que comprendían 10 celas. Esta actualización engade 4 novas celas. No entanto, a área orixinal do sitio non pode acoitar os requisitos de expansión das celas. Ademais, tendo en conta os anos de servizo do equipo e o seu rendemento de seguridade, a subestación de 35 kV está sendo renovada con armarios de interruptores metálicos herméticos aislados por gas SF₆. A área existente da sala de interruptores pode satisfacer os requisitos de expansión, e o rendemento global de seguridade dos equipos eléctricos mellorará significativamente.
Este artigo estuda, segundo os compoñentes principais do armario de interruptores, as seguintes probas respectivamente: probas de aislamento do envolvente e das barras de distribución, probas de interruptores de circuito de vacío, probas de transformadores de tensión, probas de transformadores de corrente, probas de pararrayos de óxido metálico e probas de cables de enerxía.
1. Clasificación de Probas e Orde de Disposición
A Sección de Barras III dunha subestación de 35 kV consta dun sistema de dúas barras formado por 14 unidades de armarios de interruptores aislados por gas SF₆ tipo ZX2. Todos os elementos vivos primarios dentro dos armarios están instalados dentro de encerramentos selados cheos de gas, facendo que as probas preventivas directas sexan difíciles. As probas deben, polo tanto, realizarse formando circuitos de proba usando unidades de interruptores adxacentes. Moitos elementos conductivos, como transformadores de tensión e barras de distribución, usan conexións de conector. Para asegurar un bo contacto en todas as conexións de conector de barra, deben realizarse medidas de resistencia de contacto DC en todos os xuntos. Durante as probas, deben instalarse conectores de proba temporais nos soquetes de cable para servir como puntos de acceso á proba, o que aumenta a dificultade e a carga de traballo das probas. Polo tanto, a secuencia de probas debe ser razonablemente disposta para minimizar a carga de traballo. Tendo en conta os factores anteriores, as probas de equipos eléctricos para a Sección de Barras III de 35 kV implementanse mediante dous métodos: probas internas de armario e probas externas de armario.
2. Probas Características de Equipos Dentro do Armario de Interruptores
As probas internas de armario realizanse en dúas rodadas. Na primeira rodada, úsanse conectores de inxección de corrente de baixa tensión; estes conectores son fáciles de instalar, simplemente inseríndose directamente nos soquetes de instalación de cable dentro do armario de interruptores. Na segunda rodada, inseríronse conectores de proba de alta tensión nos soquetes de instalación de cable dentro do armario de interruptores e fixáronse con tornillos para introducir a tensión de proba no equipo a probar.
2.1 Probas da Primeira Rodada
2.1.1 Probas de Interruptores de Circuito de Vacío
Nesta rodada, realizanse primeiro as probas de características mecánicas e as probas de mecanismo de funcionamento, ambas usando un probador de características dinámicas de interruptores. Agrúpanse dúas unidades de interruptores adxacentes. Conéctanse os cabos de proba trifásica nun extremo e o outro extremo tábase a terra. Méntrense as características mecánicas e as tensións de funcionamento das bobinas dos dous interruptores en serie—isto é, cando se miden as características mecánicas dun interruptor, o outro interruptor está pechado para servir como camiño de proba. O método de proba é idéntico aos procedementos estándar. Para a cela de interruptor de unión de barras 9AH, que conecta as barras principal e auxiliar do sistema de dúas barras, pódese conectar en serie co interruptor esquerdo 10AH e o interruptor dereito 8AH (tres interruptores no total) para utilizar os camiños de proba de 10AH e 8AH.
2.1.2 Proba de Resistencia de Contacto DC de Circuitos Conductores e Xuntos de Conectores de Barra
Para medir a resistencia de contacto de todos os interruptores de vacío, interruptores separadores de barras principal/auxiliar e xuntos de conectores de barras principal/auxiliar, agrúpanse en parellas as unidades de interruptores adxacentes, pero probándose secuencialmente—isto é, 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Para cada parella, cando os interruptores separadores de barras principal (ou auxiliar) das dúas unidades de interruptores adxacentes están pechados, méntrese a resistencia de contacto DC trifásica do correspondente camiño de barras principal (ou auxiliar). Úsase un probador de resistencia de bucle cunha corrente de proba de aproximadamente 100 A. Por exemplo, para o interruptor de unión de barras 9AH, pódese conectar en serie de xeito semellante co esquerdo 10AH e o dereito 8AH para formar dous camiños de proba: 10AH–barras principal–9AH–barras auxiliar–8AH e 10AH–barras auxiliar–9AH–barras principal–8AH. O método de proba é o mesmo que para outras unidades de interruptores, cos valores de resistencia entre 200 e 300 μΩ.
2.1.3 Probas de Transformadores de Corrente
Os elementos conductores primarios dos transformadores de corrente dedicados aislados por gas instalados dentro do armario están selados dentro do envolvente; polo tanto, as súas probas deben completarse simultaneamente durante as probas internas de armario. Nesta rodada, realizanse primeiro as probas de relación, comprobacións de polaridade e probas de curva de característica de excitación. Estas probas realizanse usando un probador de transformadores multifuncional totalmente automático integral.
Para as probas de relación e comprobacións de polaridade: a configuración do circuito de proba é consistente coas probas de características mecánicas de interruptores—isto é, agrúpanse dúas unidades de interruptores adxacentes, con os seus interruptores e interruptores separadores de barras do mesmo lado pechados. Inxéctase corrente elevada fase por fase, e extraense correntes inducidas secundarias dos correspondentes terminais de corrente secundaria para medir a relación e a polaridade de todos os transformadores de corrente conectados en serie no bucle. O método de proba é idéntico aos procedementos estándar.
Para a proba de curva de característica de excitación: esta proba só require que o circuito primario estea aberto e pode realizarse en calquera momento. Tendo en conta que usa o mesmo equipo de proba e comparte os mesmos terminais de corrente secundaria que a proba de relación—isto é, a corrente de proba inxéctase a través dos correspondentes terminais de corrente secundaria—pode realizarse simultaneamente coa proba de relación para mellorar a eficiencia do traballo.
2.2 Probas de aislamento do equipo no interior do armario
Nesta segunda ronda de probas, realizanse simultaneamente as probas de aislamento do armario e das barras colectoras, incluíndo: probas de aislamento das partes activas do interruptor ao chou e entre contactos, probas de aislamento das partes activas do interruptor seccionador principal/auxiliar ao chou e entre contactos, probas de aislamento da corrente transformadora primaria a secundaria e ao chou, e probas de aislamento de todas as barras colectoras principais/auxiliares internas e partes condutoras ao chou e entre fases.
Cada unidade de armario está suxeita á aplicación de tensión dúas veces. Primeiro, as barras colectoras principais e auxiliares dentro do armario están aterradas a través dunha unidade de armario seleccionada—é dicir, o interruptor e o interruptor seccionador principal (ou auxiliar) da unidade de armario seleccionada están pechados. A continuación, o interruptor de acoplamento de barras e os seus interruptores seccionadores principal/auxiliar están pechados, e instálase un cable de aterramento temporal no conector de cable desta unidade de armario, aterrándose así todo o sistema de barras colectoras principal e auxiliar dentro do armario.
A unidade de armario en proba utiliza unha ficha de proba de alta tensión, que se atornilla firmemente no conector de cable para introducir a tensión de proba.
Durante a primeira aplicación de tensión na unidade de armario, o interruptor está aberto, e o interruptor seccionador principal de tres posicións está posto na posición de aterramento (ou na posición de servizo con a barra aterrada noutro lugar), permitindo as probas de resistencia a tensión entre a corrente transformadora primaria-secundaria e primaria-chou, así como entre os contactos do interruptor.
Durante a segunda aplicación de tensión, o interruptor está pechado, e ambos os interruptores seccionadores principal e auxiliar de tres posicións están na posición aberta, permitindo as probas de resistencia a tensión de todo o ensamblaxe do interruptor ao chou e entre os contactos do interruptor seccionador principal/auxiliar.
Para a baía especial do interruptor de acoplamento de barras 9AH, as probas poden programarse xuntas coas probas de resistencia a tensión principal e auxiliar, requiríndose un total de tres aplicacións de tensión. Durante a primeira aplicación de tensión, o interruptor de acoplamento de barras e o interruptor seccionador principal están pechados, mentres que o interruptor seccionador auxiliar está aberto. A barra auxiliar está aterrada a través doutra unidade de armario, e a tensión de proba é introducida na barra principal a través dunha determinada unidade de armario. Realízanse entón as probas de resistencia a tensión no sistema de barras principal, no interruptor de acoplamento de barras completo ao chou e na separación de contactos do interruptor seccionador auxiliar, como se mostra na Figura 1.
Durante a segunda aplicación de tensión, o interruptor de acoplamento de barras e o interruptor seccionador auxiliar están pechados, mentres que o interruptor seccionador principal está aberto. A barra principal está aterrada a través doutra unidade de armario, e a tensión de proba é introducida na barra auxiliar a través dunha determinada unidade de armario. Realízase entón unha proba de resistencia a tensión no sistema de barras auxiliar, no interruptor de acoplamento de barras completo ao chou e na separación de contactos do interruptor seccionador principal.
Durante a terceira aplicación de tensão, a separación de contactos do interruptor de acoplamento de barras é probada a través da barra auxiliar. Especificamente, o interruptor seccionador auxiliar do acoplamento de barras está pechado, o interruptor de acoplamento de barras está aberto, e o interruptor seccionador principal do acoplamento de barras está posto na posición “aterrado”. A tensión de proba é introducida na barra auxiliar a través dunha determinada unidade de armario para realizar a proba de resistencia a tensión na separación de contactos do interruptor de acoplamento de barras.
3.Probas realizadas fóra do armario
Para equipos como pararrayos, transformadores de tensión e cables, tódalas probas completáronse antes da instalación.
3.1 Probas de pararrayos de óxido metálico
Todas as baías de interruptor na Sección III da Barra de 35 kV (excepto a baía de acoplamento de barras) están equipadas con pararrayos de óxido metálico, sen brecha, blindados e de inserción. Realízanse probas antes da instalación dos pararrayos. Métese a resistencia de aislamento tanto antes como despois da proba. Empregase un xerador de alta tensión en corrente continua, e as probas realizanse segundo as especificacións do fabricante:
Tensión de referencia en corrente continua a 1 mA ≥ 73 kV
Corrente de fuga ao 75% de U₁ₘₐ ≤ 50 μA
Durante a proba, debe instalar-se unha mangueta de aislamento específica no terminal de alta tensión do pararrayos; de lo contrario, no aire ambiente, ocorrerá un descenso superficial debido á alta tensión e pequeno espazo, danando o aislamento superficial do pararrayos—facer a proba imposible e ariscando o dano do equipo.
3.2 Probas de transformadores de tensión (VT)
Instálanse un total de 14 transformadores de tensión monofásicos, de inserción, específicos para armarios de aislamento a gas na Sección III da Barra de 35 kV. Os VT da barra difiren dos VT de liña no sentido de que inclúen un devanado residual adicional para a medida de tensión de secuencia cero.
Probas de relación e polaridade: Utilízase un probador multifuncional CT/VT para medir a relación de tensión entre o devanado primario e cada devanado secundario (incluíndo o devanado residual) e verificar as relacións de polaridade.
Curva característica de excitación: Utilízase o mesmo probador, aplicándose a tensión de excitación ao devanado secundario, e rexistrándose a curva de excitación ao 20%, 50%, 80%, 100% e 120% da tensión nominal secundaria (é dicir, 20 V, 50 V, 80 V, 100 V e 120 V).
Durante a proba, debe instalar-se unha tapa de aislamento temporal (isolador de cono interno) no terminal de alta tensión primario; de lo contrario, ocorrerá un descenso superficial, danando o aislamento e impedindo que a tensión de proba sexa alcanzada.
Resistencia en corrente continua dos devanos: Métese a resistencia en corrente continua de ambos os devanos primario e secundario de cada VT.
Proba de Tensión CA Soportada: Dado que estes TC están deseñados especificamente para centrais de interruptores con illamento en gas, o seu illamento exterior non pode soportar altas tensións de proba cando se fan fóra do armario. Por tanto, non se realiza ningunha proba de soporte de tensión CA de frecuencia industrial no enrolamento primario. En troques, úsase unha proba de tensión inducida. Esta proba inducida pode combinarse coa proba das características de excitación—aplicando tensión durante 1 minuto a 120 V no lado secundario.
Aplicar 3 kV CA (frecuencia industrial) durante 1 minuto entre o borne primario N e todos os demais enrolamentos/toma de terra.
Aplicar 2 kV CA (frecuencia industrial) durante 1 minuto entre cada enrolamento secundario (ou residual) e todos os demais enrolamentos/toma de terra.
Probas en Compoñentes Auxiliares: Medir a resistencia CC do fusible do lado primario de cada TC e comprobar a resistencia de illamento do protector de brecha de centella do punto neutro.
4.Precaucións Durante as Probas
4.1 Condicións Básicas Antes das Probas
O manómetro da presión do gas SF₆ debe indicar dentro do rango normal verde.
A envoltura da central de interruptores debe estar conectada fiadamente á terra, coa resistencia de terra cumprindo os requisitos.
Verificar que as posicións reais e os indicadores de estado dos desconectores de tres posicións e dos interruptores son correctos.
Tódolos enchufes non utilizados no equipo baixo proba deben ser sellados con tapóns illantes.
Durante as probas de soporte de CA, os orificios de terminación de cable, os orificios de montaxe do pararrayos e os orificios de montaxe do TC nas celas que reciban tensión deben ser sellados con tapóns illantes específicos; as zonas sen enerxía non requiren sellado.
Confirmar que as extremidades do barramento están selladas con tapóns illantes e que ambos os armarios extremos están completamente pechados.
4.2 Características Especiais das Probas de Alta Tensión
Debido á insuficiente resistencia de illamento exterior dos TC fóra do armario, a proba de tensión inducida no enrolamento primario debe combinarse coa proba de excitación a tensión reducida, o que non replica completamente as condicións normais de soporte. Ademais, as medicións de resistencia de contacto en CC reflicten a resistencia total de todo o camiño en serie—incluíndo interruptores, desconectores, xuntas de conexión do barramento e primarios dos TC—o que dificulta determinar que compoñente específico excede os límites permitidos se o valor total está fóra de especificación.
4.3 Natureza Especial dos Métodos de Proba de Alta Tensión
Dado que non é posíbel probar directamente o equipo pechado dentro de envoltas con gas, os circuítos de proba deben formarse utilizando unidades adxacentes da central de interruptores e barramentos. Polo tanto, só é posíbel realizar unha proba completa de toda a Sección III do Barramento de 35 kV cando o sistema de barramento está desenergizado. Con todo, poden realizarse certas probas en celas individuais desenergizadas:
Todas as probas nos TC (excepto as probas de relación)
Probas de soporte nos espazos de contacto do interruptor e nas seccións do lado liña
Probas das características mecánicas dos interruptores (excepto o interruptor de acoplamento de barramento)
Todas as probas en compoñentes extraíbeis como cables, pararrayos e TC
4.4 Consideracións Especiais para os Estándares de Proba
Durante as probas internas de soporte de CA, dado que os interruptores, desconectores, TC e barramentos se proban simultaneamente, a tensión de proba debe limitarse á clasificación máis baixa de soporte entre eles—76 kV (o estándar do TC)—resultando en niveis de esforzo inferiores aos óptimos para outros compoñentes. Despois de retirar os enrolamentos secundarios para a proba, debe restaurarse inmediatamente a conexión orixinal para evitar mal contacto ou circuítos abertos.
5.Conclusión
A proba de alta tensión en centrais de interruptores compactas con illamento en gas implica retos únicos e requirimentos operativos moi complexos. Por tanto, é esencial un coñecemento exhaustivo das características do equipo. A selección de equipos e metodoloxías de proba axeitadas a estas características, e o resumo de procedementos e estándares de proba efectivos, proporcionan unha referencia valiosa e unha base técnica para resolver retos de enxeñaría semellantes.
