Metode testiranja za novoinstalirani 35 kV GIS gasno izolirani prekidač

GIS (plinom izolirana aparatura) nudi prednosti poput kompaktnog dizajna, fleksibilnog rada, pouzdanog zaklopavanja, dugog vijeka trajanja, održavanja bez održavanja i mali prostorni zahtjev. Također ima mnoge neprijelazne prednosti u pogledu izolacijske performanse, prijateljstva prema okolišu i uštede energije, te se sve više primjenjuje u industriji i rudarskim poduzećima, zračnim lucama, željeznicama, metropolu, vjetroelektranama i drugim područjima.

U nekom poduzeću, unutarnja transformatorna postaja na 35 kV bila je originalno opremljena zračno izoliranom aparaturom s 10 skupina. Ova nadogradnja dodaje 4 nove skupine. Međutim, originalni prostor lokacije ne može primiti proširene zahtjeve za skupinama. Uz to, uzimajući u obzir godine u upotrebi opreme i sigurnosne performanse, 35 kV transformatorna postaja se nadograđuje SF₆ plinom izoliranom metalnom zatvorenom aparaturom. Postojeći prostor za aparaturu može zadovoljiti zahtjeve za proširenje, a ukupna sigurnosna performansa električne opreme bit će značajno poboljšana.

Ovaj članak istražuje, prema glavnim dijelovima aparature, sljedeće ispitivanje: ispitivanje izolacije oklopa i matičnih provodnika, ispitivanje vakuumskog prekidača, ispitivanje transformatora napona, ispitivanje transformatora struja, ispitivanje metal-oksidskih prekidaca prekooptere i ispitivanje električnih kabela.

1. Klasifikacija ispitivanih stavki i raspored
Treći odjeljak 35 kV transformatorne postaje sastoji se od dvostrukog matičnog sustava sastavljenog od 14 jedinica ZX2 tipa SF₆ plinom izolirane aparature. Svi primarni aktivni dijelovi unutar oklopova su instalirani unutar zapečaćenih plinopunih oklopova, što direktno preventivno ispitivanje teško omogućuje. Stoga ispitivanje mora biti provedeno formiranjem ispitnih krugova koristeći susjedne aparate. Mnogi vodići, kao što su transformatori napona i matični provodnici, koriste spojeve za umetanje. Da bi se osiguralo dobro kontaktiranje svih spojeva matičnih provodnika, moraju se izvršiti mjerenja DC kontaktnog otpora na svim spojevima. Tijekom ispitivanja, privremeni ispitni spojevi moraju biti instalirani na utičnice kabla kako bi poslužili kao točke pristupa za ispitivanje, što povećava težinu i radnu opterećenost ispitivanja. Stoga bi trebao biti razumno raspoređen redoslijed ispitivanja kako bi se smanjila radna opterećenost. Uzimajući u obzir gore navedene faktore, ispitivanje električne opreme za Treći odjeljak 35 kV matice provedeno je dvije metode: unutarnje ispitivanje oklopa i vanjsko ispitivanje oklopa.

2. Karakteristička ispitivanja opreme unutar aparature
Unutarnje ispitivanje oklopa vrši se u dvije faze. U prvoj fazi, koriste se ispitni spojevi za ubrizgavanje niske struje; ovi spojevi su lako instalirani - samo se umetnu u utičnice za instalaciju kabla unutar aparature. U drugoj fazi, visokonaponski ispitni spojevi umetnuti su u utičnice za instalaciju kabla unutar aparature i zategnuti vijcima kako bi se ispitni napon uvukao u ispitivano oprema.

2.1 Prva faza ispitivanja
2.1.1 Ispitivanje vakuumskog prekidača
U ovoj fazi, najprije se vrše ispitivanja mehaničkih karakteristika i ispitivanja radnog mehanizma, oba koristeći tester dinamičkih karakteristika prekidača. Dvije susjedne jedinice aparature su grupirane zajedno. Tri-fazni ispitni vodiči su spojeni na jednom kraju, a drugi kraj je zemljen. Mjeri se mehaničke karakteristike i radni naponi bobina za dva serijski spojena prekidača - tj. kada se mjeri mehanička karakteristika jednog prekidača, drugi prekidač je zatvoren kako bi služio kao ispitni put. Metoda ispitivanja je identična standardnim postupcima. Za polje prekidača 9AH, koji spaja glavnu i pomoćnu maticu dvostrukog matičnog sustava, može se serijski spojiti s lijevim prekidačem 10AH i desnim prekidačem 8AH (ukupno tri prekidača) kako bi se iskoristili ispitni putevi 10AH i 8AH.

2.1.2 Ispitivanje DC kontaktnog otpora vodljivih krugova i spojeva matičnih provodnika
Za mjerenje kontaktnog otpora svih vakuumskih prekidača, glavnih/pomoćnih matičnih prekidača i glavnih/pomoćnih matičnih spojeva, susjedne jedinice aparature su još uvijek grupirane parovima, ali se ispitivaju redom - tj. 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Za svaki par, kada su glavni (ili pomoćni) matični prekidači dvije susjedne jedinice aparature zatvoreni, mjeri se trofazni DC kontaktni otpor odgovarajućeg glavnog (ili pomoćnog) matičnog puta. Koristi se tester petlje otpora s ispitnim strujom oko 100 A. Na primjer, za prekidač 9AH, može se slično serijski spojiti s lijevim 10AH i desnim 8AH kako bi se formirali dva ispitna puta: 10AH–glavna matica–9AH–pomoćna matica–8AH i 10AH–pomoćna matica–9AH–glavna matica–8AH. Metoda ispitivanja je ista kao za druge jedinice aparature, s vrijednostima otpora u rasponu od 200 do 300 μΩ.

2.1.3 Ispitivanje transformatora struje
Primarni vodljivi dijelovi gasno izoliranih specifičnih transformatora struje instaliranih unutar oklopa su zapečaćeni unutar oklopa; stoga njihova ispitivanja moraju biti istodobno završena tijekom unutarnjeg ispitivanja oklopa. U ovoj fazi, najprije se vrše ispitivanja omjera, provjera polariteta i ispitivanja karakteristične krivulje pobude. Ova ispitivanja vrše se koristeći multifunkcijski potpuno automatizirani tester transformatora.

Za ispitivanje omjera i provjeru polariteta: konfiguracija ispitnog kruga je identična onoj za ispitivanje mehaničkih karakteristika prekidača - tj. dvije susjedne jedinice aparature su grupirane, s njihovim prekidačima i istostranim matičnim prekidačima zatvorenima. Visoka struja ubrizgava se faza po faza, a sekundarni inducirani strujevi se povuku iz odgovarajućih sekundarnih terminala struje kako bi se izmjerili omjer i polaritet svih transformatora struje serijski spojenih u krugu. Metoda ispitivanja je identična standardnim postupcima.

Za ispitivanje karakteristične krivulje pobude: ovo ispitivanje zahtijeva da primarni krug bude otvoren i može se izvesti u bilo kojem trenutku. Uzimajući u obzir da koristi istu ispitnu opremu i dijeli iste sekundarne terminalne struje kao ispitivanje omjera - tj. ispitna struja ubrizgava se kroz odgovarajuće sekundarne terminalne struje - može se izvesti istodobno s ispitivanjem omjera kako bi se povećala efikasnost rada.

2.2 Ispitivanje izolacije opreme unutar razvodnog ormara
U drugom krugu ispitivanja provode se istovremeno ispitivanja izolacije razvodnog ormara i sabirnica, uključujući: ispitivanje izolacije živih dijelova sklopnika prema zemlji i među kontaktima, ispitivanje izolacije živih dijelova glavnog/pomoćnog odvajača sabirnice prema zemlji i među kontaktima, ispitivanje izolacije primara strujnog transformatora prema sekundaru i prema zemlji te ispitivanje izolacije svih unutarnjih glavnih/pomoćnih sabirnica i vodljivih dijelova prema zemlji i među fazama.

Svaki razvodni ormar podvrgava se naponskom opterećenju dvaput. Prvo, glavne i pomoćne sabirnice unutar ormara uzemljuju se kroz odabrani razvodni ormar – to jest, sklopnik i glavni (ili pomoćni) odvajač sabirnice odabranog razvodnog ormara su zatvoreni. Zatim se zatvara sklopnik spojnice sabirnica i njegovi glavni/pomoćni odvajači sabirnica, a privremeni uzemljivački kabel instalira se na utičnicu kabla tog razvodnog ormara, time uzemljujući cijeli sustav glavnih i pomoćnih sabirnica unutar ormara.

Razvodni ormar koji se testira koristi visokonaponsku ispitnu utikačicu koja se čvrsto navija u utičnicu kabla kako bi se dovelo ispitno napajanje.

Tijekom prvog nanosa napona na razvodni ormar, njegov sklopnik je otvoren, a trostupanjski glavni odvajač sabirnice postavljen je u položaj uzemljenja (ili u radni položaj uz uzemljenje sabirnice na drugom mjestu), što omogućuje ispitivanje izdržljivosti napona između primara i sekundara strujnog transformatora, primara i zemlje te među kontaktima sklopnika.

Tijekom drugog nanosa napona, sklopnik je zatvoren, a oba trostupanjska odvajača glavne i pomoćne sabirnice nalaze se u otvorenom položaju, omogućavajući ispitivanje izdržljivosti napona cijele sklopke prema zemlji i među kontaktima odvajača glavne/pomoćne sabirnice.

Za posebni prostor sklopnika spajanja sabirnica 9AH, ispitivanja se mogu planirati zajedno s ispitivanjima izdržljivosti napona glavnih i pomoćnih sabirnica, što zahtijeva ukupno tri nanošenja napona. Tijekom prvog nanošenja napona, sklopnik spajanja sabirnica i odvajač glavne sabirnice su zatvoreni, dok je odvajač pomoćne sabirnice otvoren. Pomoćna sabirnica uzemljuje se kroz drugi razvodni ormar, a ispitni napon dovodi se u glavnu sabirnicu putem određenog razvodnog ormara. Zatim se provode ispitivanja izdržljivosti napona na sustavu glavne sabirnice, cijelom sklopniku spajanja sabirnica prema zemlji i rasporu kontakata odvajača pomoćne sabirnice, kao što je prikazano na slici 1.

Tijekom drugog nanošenja napona, sklopnik spajanja sabirnica i odvajač pomoćne sabirnice su zatvoreni, dok je odvajač glavne sabirnice otvoren. Glavna sabirnica uzemljuje se kroz drugi razvodni ormar, a ispitni napon dovodi se u pomoćnu sabirnicu putem određenog razvodnog ormara. Provodi se ispitivanje izdržljivosti napona na sustavu pomoćne sabirnice, cijelom sklopniku spajanja sabirnica prema zemlji i rasporu kontakata odvajača glavne sabirnice.

Tijekom trećeg nanošenja napona, raspor kontakata sklopnika spajanja sabirnica testira se putem pomoćne sabirnice. Konkretno, odvajač pomoćne sabirnice sklopnika spajanja sabirnica je zatvoren, sklopnik spajanja sabirnica je otvoren, a odvajač glavne sabirnice sklopnika spajanja sabirnica postavljen je u položaj „uzemljenje“. Ispitni napon dovodi se u pomoćnu sabirnicu putem određenog razvodnog ormara kako bi se izvršilo ispitivanje izdržljivosti napona na rasporu kontakata sklopnika spajanja sabirnica.

3. Ispitivanja provedena izvan razvodnog ormara
Za opremu poput gromobranskih odvodnika, transformatora napona i kabela, sva ispitivanja se obavljaju prije instalacije.

3.1 Ispitivanje metal-oksida gromobranskih odvodnika
Svi prostori sklopnika na 35 kV sekciji III sabirnice (osim prostora spajanja sabirnica) opremljeni su metal-oksida, beziskornim, ekraniranim, utikačastim gromobranskim odvodnicima. Ispitivanje se provodi prije instalacije odvodnika. Otpor izolacije mjeri se prije i nakon ispitivanja. Koristi se generator istosmjernog visokog napona, a ispitivanja se provode prema specifikacijama proizvođača:

• Referentni istosmjerni napon pri 1 mA ≥ 73 kV

• Struja curenja pri 75% U₁ₘₐ ≤ 50 μA

Tijekom ispitivanja, mora se instalirati posebna izolacijska navlaka na visokonaponskom priključku odvodnika; u suprotnom će zbog visokog napona i malog razmaka doći do površinskog proboja u okolišnom zraku, što oštećuje površinsku izolaciju odvodnika – čime je ispitivanje nemoguće, a postoji rizik oštećenja opreme.

3.2 Ispitivanje transformatora napona (TN)
Ukupno 14 jednofaznih, utikačastih, plinom izoliranih transformatora napona specifičnih za ormare instalirano je na 35 kV sekciji III sabirnice. Transformatori napona na sabirnicama razlikuju se od onih na linijama time što imaju dodatno ostatak namota za mjerenje nulte komponente napona.

• Ispitivanje omjera i polariteta: Koristi se multifunkcionalni tester CT/TN za mjerenje omjera napona između primarnog namota i svakog sekundarnog namota (uključujući ostatak namota) te za provjeru odnosa polariteta.

• Krivulja pobudne karakteristike: Koristeći isti tester, napon pobude se nanosi na sekundarni namot, a krivulja pobude bilježi se na 20%, 50%, 80%, 100% i 120% nazivnog sekundarnog napona (tj. 20 V, 50 V, 80 V, 100 V i 120 V).

Tijekom ispitivanja, mora se instalirati privremena izolacijska kapa (unutarnji konusni izolator) na primarni visokonaponski priključak; u suprotnom će doći do površinskog proboja, oštećujući izolaciju i sprječavajući dostizanje ispitnog napona.

• Otpor namota istosmjernom strujom: Mjeri se otpor istosmjernom strujom primarnih i sekundarnih namota svakog TN-a.

• Test strplinjenja na naponu AC: Budući da su ovi VT-ovi posebno dizajnirani za gas-insulativnu prekidačku opremu, njihova vanjska izolacija ne može podnijeti visoke probne napone kada se testira izvan stakla. Stoga se na primarnom zavojnicu ne obavlja test snalaženosti na mrežnom naponu AC. Umjesto toga, koristi se test induciranog napona. Taj inducirani test može se kombinirati s testom karakteristika navodnjenja—primjenjuje se napon od 120 V na sekundarnoj strani tijekom 1 minute.

• Primijenite 3 kV AC (mrežni napon) tijekom 1 minute između priključka N primarne zavojnice i svih ostalih zavojnica/tla.

• Primijenite 2 kV AC (mrežni napon) tijekom 1 minute između svake sekundarne (ili rezidualne) zavojnice i svih ostalih zavojnica/tla.

• Testovi pomoćnih komponenti: Izmjerite postotnu otpornost prekidača na primarnoj strani svakog VT-a i provjerite otpornost na izolaciju zaštitnika protiv iskričavanja na neutralnoj točki.

4.Precautions During Testing

4.1 Osnovne uvjete prije testiranja

• Brojiljak tlaka SF₆ plina mora pokazivati unutar normalnog zelene zone.

• Staklo prekidačke opreme mora biti pouzdano zemljano, s otpornosti zemljanja koja ispunuju zahtjeve.

• Provjerite jesu li zapravo položaji i indikatori statusa trostranih disjunktora i prekidača točni.

• Sva neiskorištena utičnica na opremi koja se testira moraju biti zatvorena izolacijskim čepcima.

• Tijekom testova strplinjenja na naponu AC, otvorice za krajnjice, otvorice za montažu zaštita od gremlina i otvorice za montažu VT-ova u sekcijama koje prima napajanje moraju biti zatvorene specifičnim izolacijskim čepcima; neenergizirane područja ne zahtijevaju zatvaranje.

• Potvrdite da su krajevi busa zatvoreni izolacijskim čepcima i da su obje rubne kutije potpuno zatvorene.

4.2 Posebne karakteristike visokonaponskih testova
Zbog nedostatka jačine vanjske izolacije VT-ova izvan stakla, test induciranog napona na primarnoj zavojnici mora biti kombiniran s testom navodnjenja na smanjenom naponu, što ne u potpunosti replikira standardne uvjete strplinjenja. Također, mjerenja DC kontaktne otpornosti odražavaju ukupnu otpornost cijele serije puteva, uključujući prekidače, disjunktore, spojeve bus plugova i primarne CT-e, što čini teškim odrediti koja specifična komponenta premašuje dopuštena ograničenja ako je ukupna vrijednost izvan norme.

4.3 Posebna priroda metoda visokonaponskog testiranja
Budući da je direktno testiranje opreme zapečaćene unutar gas-napolnjenih stakala nemoguće, testne krugove mora se formirati koristeći susjedne jedinice prekidačke opreme i busove. Stoga se sveobuhvatno testiranje cijele 35 kV Bus Section III može obaviti samo kada je bus sustav deenergiziran. Međutim, određeni testovi mogu se obaviti na pojedinačnim deenergiziranim sekcijama:

• Svi testovi CT-ova (osim testova omjera)

• Testovi strplinjenja na naponu na razmacima kontakata prekidača i strani linije

• Mehanički karakteristični testovi prekidača (osim prekidača za spajanje busa)

• Svi testovi na demontabilnim komponentama poput kabela, zaštita od gremlina i VT-ova

4.4 Posebne promatrajnosti za standardi testiranja
Tijekom internih testova strplinjenja na naponu AC, budući da se istodobno testiraju prekidači, disjunktore, CT-i i busovi, testni napon mora biti ograničen na najniže dopušteno strplinjenje među njima—76 kV (standard CT-a)—što rezultira nižim razinama stresa za druge komponente. Nakon uklanjanja sekundarnih zavojnica za testiranje, originalno žičanje mora se ubrzo vratiti kako bi se spriječili loši kontakti ili otvoreni krugovi.

5.Zaključak
Visokonaponsko testiranje kompaktnih gas-insulativnih prekidačkih oprema uključuje jedinstvene izazove i vrlo složene operativne zahtjeve. Stoga je temeljito razumijevanje karakteristika opreme neophodno. Odabir odgovarajuće testne opreme i metodologija prilagođenih tim karakteristikama, te sažimanje efektivnih postupaka i standarda testiranja, pruža vrijednu referencu i tehničku osnovu za rješavanje sličnih inženjerskih izazova.