Új telepítésű 35 kV GIS Gázizolált Átkapcsolók Próbálási Módszerei

A gáz meghatározó (GIS) előnyeit, mint például a kompakt szerkezetét, rugalmasságát, megbízható zárását, hosszú élettartamát, karbantartást nem igénylő működését és kis területigényét, sok más ágazatban is használják. A GIS számos helyettesíthetetlen előnyt jelent izolációs teljesítmény, környezettudatos és energiatakarékos vonatkozások tekintetében, és egyre inkább alkalmazzák ipari és bányászati vállalatokban, repülőtereken, vasutakon, metrókban, szélerőműveken és más területeken.

Egy adott vállalat 35 kV belső átalakítóállomása eredetileg 10 üzemegységű levegőizolált kapcsolóeszközt tartalmazott. Ez a fejlesztés 4 új üzemegységet ad hozzá. Azonban az eredeti teleki terület nem képes elfogadni a kiterjesztett üzemegységek igényeit. Továbbá, figyelembe véve a berendezések használati idejét és a biztonsági teljesítményt, a 35 kV átalakítóállomást SF₆ gáz meghatározó fémmegkötött kapcsolóeszközökkel frissítik. A meglévő kapcsolószoba területe megfelel a kiterjesztési igényeknek, és a villamos berendezések teljes biztonsági teljesítménye jelentősen javul.

Ez a cikk a kapcsolóeszköz főbb összetevői alapján tanulmányozza a következő vizsgálatokat: burkolat és busz súlyizolációs vizsgálat, vakuum törésvédő vizsgálat, feszültség transzformátor vizsgálat, áramerősség transzformátor vizsgálat, fémmioxid védővizsgálat, és energia kábel vizsgálat.

1. Vizsgálati elemek osztályozása és sorrendje
Egy 35 kV átalakítóállomás III. Busz szakaszát 14 ZX2 típusú SF₆ gáz meghatározó kapcsolóeszköz egység formálja kettős busz rendszerben. A burkolatok belső, elsődleges élő részei lezárva vannak a gáz kitöltött burkolatokban, ami közvetlen megelőző vizsgálatot nehézzé tesz. A vizsgálatot azért kell elvégezni, hogy vizsgálati áramkört hozzanak létre szomszédos kapcsolóeszközökkel. Sok vezető rész, mint például a feszültség transzformátorok és a buszok, csatlakoztatási csatlakozókkal rendelkeznek. Ahhoz, hogy minden busz csatlakozó talajvonalnál jó kapcsolódás legyen, DC kapcsolódási ellenállás mérést kell elvégezni minden talajvonalon. A vizsgálat során idősebb vizsgálati csatlakozókat kell beépíteni a kábel csatlakozókba, hogy a vizsgálati hozzáférési pontokat adják, ami növeli a vizsgálati nehézséget és a munkaterhelést. Tehát a vizsgálati sorrendet ésszerűen kell elrendezni a munkaterhelés minimalizálása érdekében. Fentiek figyelembevételével a 35 kV III. Busz szakasz villamos berendezéseinek vizsgálata két módszerrel történik: belső burkolat vizsgálat és külső burkolat vizsgálat.

2. A kapcsolóeszközön belüli berendezések jellemző vizsgálatai
A belső burkolat vizsgálat két körben történik. Az első körben alacsony feszültségű áram behelyezési vizsgálati csatlakozókat használnak, amelyek könnyen telepíthetők, egyszerűen behelyezve a kapcsolóeszközön belüli kábeltelepítési csatlakozókba. A második körben magasfeszültségű vizsgálati csatlakozókat helyeznek a kapcsolóeszközön belüli kábeltelepítési csatlakozókba, és csavarokkal rögzítik, hogy a vizsgálandó eszközbe vezessék be a vizsgálati feszültséget.

2.1 Első kör vizsgálatok
2.1.1 Vakuum törésvédő vizsgálat
Ebben a korban először végzik a mechanikai jellemzők és működési mechanizmus vizsgálatát, mindkettőt törésvédő dinamikus jellemző vizsgálóval. Két szomszédos kapcsolóeszközt csoportosítanak. Háromfázis vizsgálati vezetékeket csatlakoztatnak az egyik végére, a másik végét pedig a földre kötni. A két sorosan kapcsolt törésvédők mechanikai jellemzőit és körtekenergia működési feszültségét külön-külön mérik - azaz, amikor a törésvédő egyik mechanikai jellemzőit mérik, a másik törésvédő zárva van, hogy a vizsgálati útvonalat adjon. A vizsgálati módszer azonos a standard eljárásokkal. A 9AH buszkapcsoló üzemegység, amely a kettős buszrendszer fő és segéd buszait köti össze, sorosan lehet kapcsolni a bal oldali 10AH és a jobb oldali 8AH (összesen három törésvédő) üzemegységgel, hogy felhasználhassák a 10AH és 8AH vizsgálati útvonalait.

2.1.2 DC kapcsolódási ellenállás vizsgálat vezető utakon és busz csatlakozóknál
Az összes vakuum törésvédő, fő/segéd busz kikapcsoló, és fő/segéd busz csatlakozó kapcsolódási ellenállásának méréséhez a szomszédos kapcsolóeszközök párokban csoportosulnak, de sorban vizsgálják - azaz 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Minden pár esetében, amikor a két szomszédos kapcsolóeszköz fő (vagy segéd) busz kikapcsolója zárva van, a megfelelő fő (vagy segéd) busz út háromfázis DC kapcsolódási ellenállását mérik. Hurok ellenállás vizsgálóját használják, amely körülbelül 100 A vizsgálati árammal rendelkezik. Például, a 9AH buszkapcsoló esetében hasonlóan kapcsolható sorba a bal oldali 10AH és a jobb oldali 8AH, hogy két vizsgálati útvonalat hozzon létre: 10AH–fő busz–9AH–segéd busz–8AH és 10AH–segéd busz–9AH–fő busz–8AH. A vizsgálati módszer ugyanaz, mint a többi kapcsolóeszköz esetében, a ellenállási értékek 200-300 μΩ között mozoghatnak.

2.1.3 Áramerősség transzformátor vizsgálat
A burkolatban telepített gáz meghatározó dedikált áramerősség transzformátorok elsődleges vezető részei lezárva vannak a burkolatban, ezért a vizsgálatukat a belső burkolat vizsgálat során kell elvégezni. Ebben a korban először arány vizsgálat, polaritás ellenőrzés, és izgatási jellemvonallal kapcsolatos vizsgálatokat végeznek. Ezek a vizsgálatok multifunkcionális teljesen automatikus általános transzformátor vizsgálóval történnek.

Az arány vizsgálat és a polaritás ellenőrzés esetében: a vizsgálati áramkör konfigurációja azonos a törésvédő mechanikai jellemző vizsgálattal - azaz két szomszédos kapcsolóeszközt csoportosítanak, a törésvédőket és a ugyanazon oldalon lévő busz kikapcsolókat zárva. Fázisonként nagy áramot beszúrnak, és a megfelelő másodlagos áram terminálból húzzák ki a másodlagos indukált áramot, hogy a hurokban sorosan kapcsolt összes áramerősség transzformátor arányát és polaritását mérjék. A vizsgálati módszer azonos a standard eljárásokkal.

Az izgatási jellemvonallal kapcsolatos vizsgálat esetében: ezen a vizsgálaton csak nyitott elsődleges áramkörrel lehet elvégezni, és bármikor elvégezhető. Mivel ugyanazt a vizsgálóberendezést használja, és ugyanazokat a másodlagos áram terminálokat osztja meg, mint az arány vizsgálat - azaz a vizsgálati áramot a megfelelő másodlagos áram terminálból szúrja be - egyidőben is elvégezhető az arány vizsgálattal, hogy a munkaeffektivitást javítsa.

2.2 A szekrények belső berendezések izolációs vizsgálata
A második vizsgálati sorozatban egyszerre végeznek izolációs vizsgálatokat a szekrények és a fővezetékek esetében, beleértve: a kapcsolók élő részeinek a földre való és a kapcsolópontok közötti izolációjának vizsgálatát, a fő/segéd busz-kapcsolók élő részeinek a földre való és a kapcsolópontok közötti izolációjának vizsgálatát, az áramerősség-átalakító elsődleges és másodlagos részeinek, valamint a földre való izolációjának vizsgálatát, és a belső összes fő/segéd busz-vezeték és vezető részek a földre való és fázis közötti izolációjának vizsgálatát.

Minden szekrény egységre kétszer alkalmazzák a feszültséget. Először, a tároló belső fő és segéd busz-vezetékeit egy kiválasztott szekrény egységen keresztül kötik földre – azaz a kiválasztott szekrény egység kapcsolója, illetve a fő (vagy segéd) busz-kapcsoló zárva van. Ezután a buszkapcsoló és a fő/segéd busz-kapcsolói zárva vannak, és egy ideiglenes földelő vezeték kerül a szekrény egység kábelelési csatlakozójára, ezzel a teljes fő és segéd busz-vezetéki rendszert kötik földre a tároló belső területén.

A vizsgált szekrény egység magasfeszültségű vizsgálati cseréppel rendelkezik, amely erősen behúzódik a kábelelési csatlakozóba, hogy bevezesse a vizsgálati feszültséget.

Az első feszültségalkalmazás során a szekrény egység kapcsolója nyitva áll, és a hárompozíciós fő busz-kapcsoló a fölkötési pozícióban (vagy szolgáltatási pozícióban, ha a busz máshol kötöttek földre), lehetővé téve a tolerálható feszültség vizsgálatát az áramerősség-átalakító elsődleges-másodlagos és elsődleges-föld között, valamint a kapcsolópontok között.

A második feszültségalkalmazás során a kapcsoló zárva van, és mind a fő, mind a segéd busz hárompozíciós kapcsolói nyitva állnak, lehetővé téve a teljes kapcsolóegység földre való és a fő/segéd busz-kapcsolópontok közötti tolerálható feszültség vizsgálatát.

A speciális 9AH buszkapcsoló szekrény esetében a vizsgálatokat össze lehet ütemezni a fő és segéd busz tolerálható feszültség vizsgálatával, összesen három feszültségalkalmazást igényelve. Az első feszültségalkalmazás során a buszkapcsoló és a fő busz-kapcsoló zárva van, míg a segéd busz-kapcsoló nyitva áll. A segéd busz egy másik szekrény egységen keresztül kötik földre, és a vizsgálati feszültséget a fő buszba bevezetik egy bizonyos szekrény egységen keresztül. Ekkor a fő busz rendszer, a teljes buszkapcsoló földre, és a segéd busz-kapcsoló pólusközi térének tolerálható feszültség vizsgálata történik, ahogy az Ábra 1-ben látható.

A második feszültségalkalmazás során a buszkapcsoló és a segéd busz-kapcsoló zárva van, míg a fő busz-kapcsoló nyitva áll. A fő busz egy másik szekrény egységen keresztül kötik földre, és a vizsgálati feszültséget a segéd buszba bevezetik egy bizonyos szekrény egységen keresztül. Ekkor a segéd busz rendszer, a teljes buszkapcsoló földre, és a fő busz-kapcsoló pólusközi térének tolerálható feszültség vizsgálata történik.

A harmadik feszültségalkalmazás során a buszkapcsoló pólusközi térének vizsgálata a segéd buszon keresztül történik. Konkrétan, a buszkapcsoló segéd busz-kapcsolója zárva van, a buszkapcsoló nyitva áll, és a buszkapcsoló fő busz-kapcsolója a "föld" pozícióban áll. A vizsgálati feszültséget a segéd buszba bevezetik egy bizonyos szekrény egységen keresztül, hogy elvégezzék a buszkapcsoló pólusközi térének tolerálható feszültség vizsgálatát.

3. A szekrényekön kívüli vizsgálatok
A villámlóvédelmi berendezések, feszültség-átalakítók és kábelek esetében a telepítés előtt végeznek minden vizsgálatot.

3.1 Oxidmetál-villámlóvédelmi berendezések vizsgálata
A 35 kV III. Busz szekció összes kapcsolóhelyén (a buszkapcsoló hely kivételével) oxidmetál, résszel nem ellátott, kitakarolt, beilleszthető villámlóvédelmi berendezéseket telepítettek. A vizsgálatot a villámlóvédelmi berendezések telepítése előtt végezik. Mérjük az izolációs ellenállást a vizsgálat előtt és után is. DC magasfeszültség-generátort használnak, és a gyártótól származó specifikációk szerint végeznek vizsgálatokat:

• DC referencia feszültség 1 mA-nál ≥ 73 kV

• Áramkitágulás 75%-on U₁ₘₐ ≤ 50 μA

A vizsgálat során a villámlóvédelmi berendezés magasfeszültségű termináljára dedikált izolációs rúhast kell felrakni; különben a nagy feszültség és a kis távolság miatt a környezeti levegőben felbukkanó felületi vízszintes tüzet érzékelhetünk, ami károsíthatja a villámlóvédelmi berendezés felületi izolációját, megnehezítve a vizsgálatot és kockázatot jelentve a berendezés sérülésére.

3.2 Feszültség-átalakító (VT) vizsgálatok
A 35 kV III. Busz szekcióra összesen 14 egyfázisú, beilleszthető, gáz-izolált szekrény-specifikus feszültség-átalakítót telepítettek. A busz feszültség-átalakítói eltérnek a vonallal kapcsolatos feszültség-átalakítóktól abban, hogy további reziduális tekercset tartalmaznak a nullsor feszültség mérésére.

• Arány és polaritás vizsgálat: Többfunkciós CT/VT tesztelőt használnak az elsődleges tekercs és minden másodlagos tekercs (beleértve a reziduális tekercset is) közötti feszültség arányának mérésére, valamint a polaritási viszonyok ellenőrzésére.

• Buzgó jellemző görbéje: Ugyanazzal a tesztelővel buzgó feszültséget alkalmaznak a másodlagos tekercsre, és a buzgó görbét rögzítik a másodlagos nominális feszültség 20%, 50%, 80%, 100% és 120%-án (azaz 20 V, 50 V, 80 V, 100 V, és 120 V).

A vizsgálat során ideiglenes izolációs hattyant (belső konus alakú izolátor) kell felrakni az elsődleges magasfeszültségű terminálra; különben felbukkanó felületi vízszintes tüzet érzékelhetünk, ami károsíthatja az izolációt, és megakadályozhatja, hogy a vizsgálati feszültség elérje a szükséges szintet.

• Tekercsek DC ellenállása: Minden VT elsődleges és másodlagos tekercsének DC ellenállását mérjük.

• AC Withstand Voltage Test: Mivel ezek a VT-k kifejezetten gáz-elhelyezett kapcsolókészülékekhez készültek, külső izolációjuk nem bírja a magas teszt-feszültségeket, ha a szekrényen kívül végzik a tesztet. Ezért nem végeznek hagyományos AC feszültségbizonyítvány-tesztet az elsődleges tekercsen. Ehelyett egy indukált feszültség-tesztet használnak. Ezt az indukált tesztet kombinálhatják az indítási jellemző-teszttel – 120 V-os feszültség alkalmazása 1 percig a másodlagos oldalon.

• 3 kV AC (hálózati frekvencia) alkalmazása 1 percig az elsődleges tekercs N terminálja és az összes többi tekercs/föld között.

• 2 kV AC (hálózati frekvencia) alkalmazása 1 percig minden másodlagos (vagy maradék) tekercs és az összes többi tekercs/föld között.

• Tesztek segédalkatrészekre: A VT-ek mindegyikének elsődleges oldali biztosítójának DC ellenállásának mérésével és a nullponti villanyszerű védő izolációs ellenállásának ellenőrzésével.

4.Megfigyelendő pontok a teszt során

4.1 Alapvető feltételek a teszt előtt

• Az SF₆ gáz nyomásmutatójának mutatnia kell a normál zöld tartományban.

• A kapcsolókészülék dobozának megbízhatóan le kell tereményezni, ahol a letereményezési ellenállás megfelel a követelményeknek.

• Ellenőrizze, hogy a hárompozíciós kapcsolók és átkapcsolók tényleges pozíciói és állapotjelzői helyesek-e.

• A teszt alatt álló eszközön lévő nem használt csatlakozók le kell fedni izoláló szivárral.

• Az AC feszültségbizonyítvány-tesztek során a kábelek végpontjainak lyukait, a villanytorkolók telepítési lyukait és a VT-ek telepítési lyukait a feszültségben részes bárokban le kell fedni dedikált izoláló szivárral; a nem feszültségben részes területek nem igényelnek lefedést.

• Ellenőrizze, hogy a buszvezeték végpontjai le vannak-e fedve izoláló szivárral, és hogy mindkét végdoboz teljesen be van-e zárva.

4.2 Magasfeszültségű tesztek különleges jellemzői
Mivel a VT-k külső izolációja a szekrényen kívül elégtelen, az elsődleges tekercsre vonatkozó indukált feszültség-tesztet az indítási teszttel kombinálva kell végezni csökkenő feszültséggel, ami nem teljesen utánozza a standard feszültségbizonyítvány feltételeit. Továbbá, a DC kapcsolódási ellenállás mérései a teljes soros útvonal teljes ellenállását tükrözik, beleértve az átkapcsolókat, a kapcsolókat, a buszkapcsoló csatlakozásokat és a CT-ek elsődleges tekercseit, ami nehézzé teszi annak pontos megállapítását, hogy mely konkrét alkatrész haladja meg a megengedett határértékeket, ha az összes érték nem felel meg a specifikációknak.

4.3 Magasfeszültségű teszmódszerek különleges jellege
Mivel a gázzal kitöltött zárókészülékek közvetlen tesztelése lehetetlen, a tesztáramakat a szomszédos kapcsolókészülékekkel és buszvezetékekkel kell formálni. Ezért a 35 kV Bus Section III egészének átfogó tesztelése csak akkor végezhető el, amikor a buszrendszer nincs feszültségben. Ugyanakkor bizonyos tesztek elvégezhetők egyenként letereményezett bárokon:

• Minden CT-teszt (kivéve az arány-teszteket)

• Feszültségbizonyítvány-tesztek az átkapcsoló kapcsolói és a vonaloldali szakaszokon

• Az átkapcsolók (a buszkapcsolót kivéve) mechanikai jellemző-tesztjei

• Minden olyan eltávolítható alkatrészek tesztje, mint például a kábelek, villanytorkolók és VT-ek

4.4 Különleges megfontolandók a tesztstandardokkal kapcsolatban
A belső AC feszültségbizonyítvány-tesztek során, mivel az átkapcsolók, kapcsolók, CT-ek és buszvezetékek egyszerre tesztelődnek, a teszt feszültségét a közülük a legalacsonyabb feszültségbizonyítvány-határértékhez kell korlátozni – 76 kV (a CT standard) – ami alacsonyabb stresszszintet eredményez más alkatrészeknél. A másodlagos tekercsek eltávolítása után a régi vezetékesítést gyorsan vissza kell állítani, hogy elkerülje a rossz kapcsolatokat vagy a nyílt áramköri helyzeteket.

5.Következtetés
A kompakt gáz-elhelyezett kapcsolókészülékek magasfeszültségű tesztelése egyedi kihívásokat és nagyon összetett üzemeltetési követelményeket jelent. Ezért a berendezések jellemzőinek alapos ismerete alapvető. A megfelelő tesztberendezések és módszerek kiválasztása, valamint a hatékony tesztelési eljárások és standardok összefoglalása értékes referenciát és technikai alapot ad hasonló mérnöki kihívások megoldásához.