Mga Paraan ng Pagsusulit para sa Bagong I-install na 35 kV GIS Gas-Insulated Switchgear
Ang GIS (Gas-Insulated Switchgear) ay nagbibigay ng mga abilidad tulad ng kompak na estruktura, paborable na operasyon, maaswang interlocking, mahabang serbisyo, walang pangangailangan sa pagpapanumbalik, at maliit na lugar. Ito rin ay may maraming hindi maaaring palitan na mga abilidad sa insulasyon, pag-aalamin ng kapaligiran, at pag-iipon ng enerhiya, at lalo na itong ginagamit sa industriya at pagmimina, mga paliparan, tren, subway, mga istasyon ng hangin, at iba pang mga larangan.
Ang isang tiyak na negosyo na 35 kV indoor substation ay orihinal na nakapagkakabit ng air-insulated switchgear na binubuo ng 10 bays. Ang pagbabago na ito ay idaragdag ang 4 bagong bay. Gayunpaman, ang orihinal na lugar ng lugar ay hindi maaaring akomodahin ang mga kinakailangang bay para sa paglalawak. Bukod dito, inuuri ang taon ng serbisyo ng mga kagamitan at kaligtasan, ang 35 kV substation ay pinagbabago gamit ang SF₆ gas-insulated metal-enclosed switchgear. Ang umiiral na silid ng switchgear ay maaaring makatugon sa mga kinakailangan para sa paglalawak, at ang kabuuang kaligtasan ng mga kagamitang elektrikal ay malaki ang pagbabago.
Ang artikulong ito ay nag-aaral, batay sa pangunahing bahagi ng switchgear, ang mga sumusunod na mga pagsusulit nang magkahiwalay: insulasyon ng enclosure at busbar, vacuum circuit breaker, voltage transformer, current transformer, metal oxide surge arrester, at power cable.
1.Pagkaklasipiko ng Test Item at Pagkakaayos 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 mga bahaging live na unang bahagi sa loob ng mga cabinet ay nakakabit sa loob ng sealed gas-filled enclosures, kaya mahirap ang direkta na preventive testing. Kaya kailangang gawin ang pagsusulit sa pamamagitan ng pagbuo ng test circuits gamit ang mga adjacent switchgear units. Maraming mga bahaging conductive, tulad ng voltage transformers at busbars, ay gumagamit ng plug-in connections. Upang masiguro ang magandang pakikipag-ugnayan sa lahat ng busbar plug joints, kailangang gawin ang DC contact resistance measurements sa lahat ng joints. Sa panahon ng pagsusulit, kailangang i-install ang temporary test plugs sa mga cable sockets upang magsilbing access points para sa pagsusulit, na nagdudulot ng dagdag na hirap at trabaho. Kaya, ang sekwensya ng pagsusulit ay dapat na maayos nang maayos upang mabawasan ang trabaho. Inuuri ang mga factor na ito, ang pagsusulit ng electrical equipment para sa 35 kV Bus Section III ay ipinapatupad sa pamamagitan ng dalawang paraan: internal cabinet tests at external cabinet tests.
2. Katangian ng Pagsusulit ng Kagamitan sa Loob ng Switchgear
Ang internal cabinet tests ay ginagawa sa dalawang round. Sa unang round, ang low-voltage current injection test plugs ay ginagamit; ang mga plugs na ito ay madali lang na i-install—simply inserted directly into the cable installation sockets inside the switchgear. Sa ikalawang round, ang high-voltage test plugs ay inilalagay sa mga cable installation sockets sa loob ng switchgear at secured with screws upang ipasok ang test voltage sa kagamitang sususlitin.
2.1 Unang Round ng Pagsusulit
2.1.1 Vacuum Circuit Breaker Tests
Sa round na ito, unang ginagawa ang mechanical characteristic tests at operating mechanism tests, parehong ginagamit ang circuit breaker dynamic characteristic tester. Dalawang adjacent switchgear units ay pinagsama-sama. Ang tatlong phase test leads ay konektado sa isa na dulo, at ang kabilang dulo ay grounded. Ang mechanical characteristics at coil operating voltages ng dalawang series-connected circuit breakers ay sinukat nang hiwa-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 connected in series sa 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 pinagsama pa rin sa pairs, ngunit sequential—i.e., 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Para sa bawat pair, 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 sinukat. 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 connected in series sa left-side 10AH at right-side 8AH upang bumuo ng dalawang test paths: 10AH–main bus–9AH–auxiliary bus–8AH at 10AH–auxiliary bus–9AH–main bus–8AH. Ang paraan ng pagsusulit ay katulad ng iba pang switchgear units, na ang resistance values ay nasa 200 to 300 μΩ.
2.1.3 Current Transformer Tests
Ang primary conductive parts ng gas-insulated dedicated current transformers na nakakabit sa loob ng cabinet ay sealed sa loob ng enclosure; kaya, ang kanilang mga pagsusulit ay dapat na matapos nang sabay-sabay sa panahon ng internal cabinet testing. Sa round na ito, una ang ratio tests, polarity checks, at excitation characteristic curve tests. 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 katulad ng sa circuit breaker mechanical characteristic tests—i.e., dalawang adjacent switchgear units ay pinagsama, at ang kanilang mga circuit breakers at same-side bus disconnect switches ay closed. Ang mataas na kuryente ay injected phase by phase, at secondary induced currents ay drawn mula sa corresponding secondary current terminals upang sukatin ang ratio at polarity ng lahat ng current transformers na connected in series 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. Inuuri na ito ay gumagamit ng parehong test equipment at shares ang parehong secondary current terminals bilang ang ratio test—i.e., ang test current ay injected through ang corresponding secondary current terminals—it ay maaaring gawin sabay-sabay sa ratio test upang mapabuti ang work efficiency.
2.2 Pagsubok sa Insulation ng mga Equipment sa Loob ng Switchgear
Sa ikalawang ronda ng mga subok, ang insulation tests ng switchgear at busbars ay isinasagawa nang sabay-sabay, kabilang dito: insulasyon tests ng live parts ng circuit breaker patungo sa lupa at sa pagitan ng mga contact, insulasyon tests ng main/auxiliary bus disconnect switch live parts patungo sa lupa at sa pagitan ng mga contact, insulasyon tests ng primary to secondary at patungo sa lupa ng current transformer, at insulasyon tests ng lahat ng panloob na main/auxiliary busbars at conductive parts patungo sa lupa at sa pagitan ng mga phase.
Bawat unit ng switchgear ay pinapalooban ng voltage dalawang beses. Una, ang main at auxiliary busbars sa loob ng cabinet ay inilalagay sa ground sa pamamagitan ng napiling unit ng switchgear—ibig sabihin, ang circuit breaker at ang main (o auxiliary) bus disconnect switch ng napiling unit ng switchgear 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 unit ng switchgear, na nagreresulta sa pag-ground ng buong main at auxiliary busbar system sa loob ng cabinet.
Ang unit ng switchgear na isusubok ay gumagamit ng high-voltage test plug, na inuugnay nang maigsi sa cable socket upang ipasok ang test voltage.
Sa unang pagpapaloob ng voltage sa unit ng switchgear, ang circuit breaker nito ay bukas, at ang tatlong posisyong main bus disconnect switch ay naka-set sa posisyong grounding (o naka-set sa service position 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 ikalawang pagpapaloob ng voltage, ang circuit breaker ay isinasara, at 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 subok ay maaaring isama sa main at auxiliary bus withstand voltage tests, na nangangailangan ng kabuuang tatlong pagpapaloob ng voltage. Sa unang pagpapaloob ng voltage, 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 ground sa pamamagitan ng ibang unit ng switchgear, at ang test voltage ay ipinasok sa main bus sa pamamagitan ng tiyak na unit ng switchgear. Ginagampanan ang withstand voltage tests 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 ikalawang pagpapaloob ng voltage, ang bus-tie circuit breaker at ang auxiliary bus disconnector ay isinasara, habang ang main bus disconnector ay binubuksan. Ang main bus ay inilalagay sa ground sa pamamagitan ng ibang unit ng switchgear, at ang test voltage ay ipinasok sa auxiliary bus sa pamamagitan ng tiyak na unit ng switchgear. 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 ikatlong pagpapaloob ng voltage, ang contact gap ng bus-tie circuit breaker ay isusubok sa pamamagitan ng auxiliary bus. Kaya, ang bus-tie auxiliary bus disconnector ay isinasara, ang bus-tie circuit breaker ay binubuksan, at ang bus-tie main bus disconnector ay naka-set sa posisyong “ground”. Ang test voltage ay ipinasok sa auxiliary bus sa pamamagitan ng tiyak na unit ng switchgear upang isagawa ang withstand voltage test sa contact gap ng bus-tie circuit breaker.
3.Mga Subok na Isinasagawa Sa Labas ng Switchgear
Para sa mga equipment tulad ng surge arresters, voltage transformers, at cables, lahat ng mga subok ay natatapos bago ang installation.
3.1 Mga Subok sa Metal-Oxide Surge Arrester
Lahat ng circuit breaker bays sa 35 kV Bus Section III (maliban sa bus-tie bay) ay may metal-oxide, walang gap, shielded, plug-in surge arresters. Ang testing ay isinasagawa bago ang installation ng arrester. Inaasahan ang pagsukat ng insulation resistance bago at pagkatapos ng subok. Ginagamit ang DC high-voltage generator, at ang mga subok 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 subok, kinakailangan ng isang dedicated insulating sleeve sa high-voltage terminal ng arrester; kung hindi, sa ambient air, magkakaroon ng surface flashover dahil sa mataas na voltage at maliit na clearance, na sisira sa surface insulation ng arrester—na gawing imposible ang subok at nagbabanta ng pinsala sa equipment.
3.2 Mga Subok sa Voltage Transformer (VT)
Kabuuang 14 single-phase, plug-in, gas-insulated cabinet-specific voltage transformers ang nai-install sa 35 kV Bus Section III. Ang bus VTs ay naiiba sa line VTs dahil mayroon itong 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, ipinapaloob 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 subok, kinakailangan ng isang temporary insulating cap (inner cone insulator) sa primary high-voltage terminal; kung hindi, magkakaroon ng surface flashover, na sisira sa insulation at hihindihan ang test voltage na maabot.
DC Resistance ng Windings: Inaasahan ang pagsukat ng DC resistance ng parehong primary at secondary windings ng bawat VT.
Pagsusulit ng Tagalakas na AC: Dahil ang mga VT na ito ay disenyo para sa gas-insulated switchgear, ang kanilang panlabas na insulation ay hindi maaaring tanggapin ang mataas na tagalakas ng pagsusulit kapag isinubok nang labas ng kabinet. Kaya, walang pagsusulit ng AC na may tagalakas na power frequency na isinasagawa sa primary winding. Sa halip, ginagamit ang induced voltage test. Ang induced test na ito ay maaaring ipagsama sa excitation characteristic test—paggamit ng tagalakas sa loob ng 1 minuto sa 120 V sa secondary side.
Ilapat ang 3 kV AC (power frequency) sa loob ng 1 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 1 minuto sa pagitan ng bawat secondary (o residual) winding at lahat ng iba pang windings/ground.
Mga Pagsusulit 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.Paghahanda sa Paglalapat ng Pagsusulit
4.1 Pamantayang Kalagayan Bago ang Pagsusulit
Ang gauge ng presyon ng SF₆ gas ay dapat na nasa normal na green range.
Ang switchgear enclosure ay dapat na maasahan na grounded, na may grounding resistance na sumasaklaw sa mga pamantayan.
Ipaglabas na tama ang aktwal na posisyon at status indicators ng three-position disconnectors at circuit breakers.
Lahat ng hindi ginagamit na sockets sa equipment under test ay dapat na sealed gamit ang insulating plugs.
Sa panahon ng AC withstand tests, ang mga cable termination holes, arrester mounting holes, at VT mounting holes sa mga bays na tumatanggap ng tagalakas ay dapat na sealed gamit ang dedicated insulating plugs; ang mga non-energized areas ay hindi nangangailangan ng sealing.
Kumpirmahin na ang mga dulo ng busbar ay sealed gamit ang insulating plugs at ang parehong end cabinets ay buong nakapaligid.
4.2 Espesyal na Katangian ng Mga Pagsusulit ng Mataas na Tagalakas
Dahil sa hindi sapat na lakas ng panlabas na insulation ng VTs sa labas ng kabinet, ang induced voltage test sa primary winding ay dapat na ipagsama sa excitation test sa mas mababang tagalakas, na hindi ganap na nagpapakita ng standard na withstand conditions. Bukod pa rito, 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 component ang lumalampas sa pinahihintulutang limitasyon kung ang kabuuang value ay nasa labas ng specification.
4.3 Espesyal na Katangian ng Mga Pamamaraan ng Pagsusulit ng Mataas na Tagalakas
Dahil hindi posible ang direkta na pagsusulit ng equipment na sealed sa loob ng gas-filled enclosures, ang mga test circuits ay dapat na gawing sariwa gamit ang adjacent switchgear units at busbars. Kaya, ang komprehensibong pagsusulit ng buong 35 kV Bus Section III ay maaari lamang isagawa kapag ang bus system ay de-energized. Gayunpaman, ang ilang mga pagsusulit ay maaaring isagawa sa mga individual na de-energized bays:
Lahat ng CT tests (maliban sa ratio tests)
Withstand tests sa circuit breaker contact gaps at line-side sections
Mechanical characteristic tests ng circuit breakers (maliban sa bus-tie breaker)
Lahat ng mga pagsusulit sa removable components tulad ng cables, surge arresters, at VTs
4.4 Espesyal na Konsiderasyon para sa Mga Pamantayan ng Pagsusulit
Sa panahon ng internal AC withstand tests, dahil ang circuit breakers, disconnectors, CTs, at busbars ay isinasama sa pagsusulit, ang test voltage 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 component. Matapos tanggalin ang secondary windings para sa pagsusulit, ang orihinal na wiring ay dapat na agad na ibalik upang maiwasan ang mahirap na contact o open circuits.
5.Kaligtasan
Ang pagsusulit ng mataas na tagalakas ng compact gas-insulated switchgear ay kasama ang mga espesyal na hamon at napakalaking operasyonal na pangangailangan. Kaya, mahalaga ang lubos na pag-unawa sa mga katangian ng equipment. Ang pagpili ng angkop na test equipment at methodologies na may kaugnayan sa mga katangian na ito, at ang pagsumary ng epektibong proseso at pamantayan ng pagsusulit, ay nagbibigay ng mahalagang sanggunian at teknikal na pundasyon para sa pagtugon sa mga katulad na engineering challenges.
