Yeni Kurulan 35 kV GIS Gaz İzole Anahtarlı Tesisat İçin Test Yöntemleri

Gaz yalıtlı anahtarlama ekipmanları (GIS), kompakt yapı, esnek operasyon, güvenilir kilitlenme, uzun ömür, bakımsız çalışma ve küçük alana ihtiyaç duyma gibi avantajlar sunar. Ayrıca, yalıtım performansı, çevre dostu özellikleri ve enerji tasarrufu açısından birçok değiştirilemez avantaja sahiptir ve giderek endüstriyel ve madencilik işletmeleri, havaalanları, demiryolları, metro hatları, rüzgar güç istasyonları ve diğer alanlarda kullanılmaktadır.

Bir işletmenin 35 kV iç mekanlı trafiği, orijinal olarak 10 bölmeden oluşan hava yalıtlı anahtarlama ekipmanlarıyla donatılmıştı. Bu yükseltme ile 4 yeni bölme ekleniyor. Ancak, orijinal alan genişletilmiş bölme gereksinimlerini karşılayamıyor. Ayrıca, ekipmanın hizmet yılları ve güvenlik performansı göz önünde bulundurulduğunda, 35 kV trafiği SF₆ gaz yalıtlı metal kaplı anahtarlama ekipmanlarıyla yeniden donatılıyor. Mevcut anahtar odası alanı genişleme gereksinimlerini karşılayabilir ve elektrik ekipmanlarının genel güvenlik performansı önemli ölçüde iyileşecektir.

Bu makale, anahtarlama ekipmanın ana bileşenlerine göre aşağıdaki testleri incelemektedir: kasalama ve anabara yalıtım testleri, vakum kesici testleri, gerilim transformatörü testleri, akım transformatörü testleri, metali oksit sertlik koruyucu testleri ve güç kablo testleri.

1. Test Öğesi Sınıflandırması ve Sıralama
35 kV trafiğinin Üçüncü Ana Barı, 14 ZX2 tipi SF₆ gaz yalıtlı anahtarlama ekipmanından oluşan çift anabar sisteminden oluşmaktadır. Kabinlerin içindeki tüm birincil canlı parçalar, kapalı gaz dolu kasalardan içeri monte edilmiştir, bu nedenle doğrudan önleyici testler zordur. Bu nedenle, testler bitişik anahtarlama ekipmanlarını kullanarak test devreleri oluşturulmasıyla gerçekleştirilmelidir. Gerilim transformatörleri ve anabara gibi birçok iletken parça, takılı bağlantılar kullanır. Tüm anabar takma bağlantı noktalarında iyi temas sağlamak için, tüm bağlantı noktalarında DC temas direnci ölçümleri yapılmalıdır. Test sırasında, kablosuz soketlere geçici test takımları monte edilerek test erişim noktaları oluşturulmalıdır, bu da test zorluğunu ve iş yükünü artırır. Bu nedenle, test sırası, iş yükünü minimize etmek için uygun şekilde düzenlenmelidir. Yukarıdaki faktörleri göz önünde bulundurarak, 35 kV Üçüncü Ana Bar'ın elektrik ekipmanları testi, kabin içi testler ve kabin dışı testler olmak üzere iki yöntemle gerçekleştirilir.

2. Anahtarlama Ekipmanı İçindeki Ekipmanların Özellik Testleri
Kabin içi testler iki turda yapılır. İlk turda, düşük voltajlı akım enjeksiyonu test takımları kullanılır; bu takımlar, anahtarlama ekipmanının içindeki kablo montaj soketlerine doğrudan takılabilir. İkinci turda, yüksek voltajlı test takımları, anahtarlama ekipmanının içindeki kablo montaj soketlerine monte edilip vidalayarak test edilen ekipmana test voltajı getirilir.

2.1 İlk Tur Testleri
2.1.1 Vakum Kesici Testleri
Bu turda, önce mekanik özellik testleri ve çalışma mekanizması testleri, bir kesici dinamik özellik test cihazı kullanılarak gerçekleştirilir. İki bitişik anahtarlama ekipmanı gruplandırılır. Üç faz test kabloları bir ucuna bağlanır, diğer ucu yere bağlanır. İki seri bağlı kesicilerin mekanik özellikleri ve bobin çalışma gerilimleri ayrı ayrı ölçülür—yani, bir kesicinin mekanik özelliklerini ölçerken, diğer kesici test yolu olarak kapalı tutulur. Test yöntemi standart prosedurlarla aynıdır. Çift anabar sisteminin ana ve yardımcı anabara köprü görevi gören 9AH anabara kesici, sol taraftaki 10AH ve sağ taraftaki 8AH (toplam üç kesici) ile seri bağlantılı olarak, 10AH ve 8AH'nin test yollarından faydalanabilir.

2.1.2 Iletken Devreler ve Anabar Takma Bağlantı Noktalarının DC Temas Direnci Testi
Tüm vakum kesicilerin, ana/yardımcı anabar ayracının ve ana/yardımcı anabar takma bağlantı noktalarının temas direncini ölçmek için, bitişik anahtarlama ekipmanları hala ikili gruplar halinde toplanır, ancak sırayla test edilir—yani, 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Her ikili için, iki bitişik anahtarlama ekipmanın ana (veya yardımcı) anabar ayracı kapalıyken, karşılık gelen ana (veya yardımcı) anabar yolunun üç fazlı DC temas direnci ölçülür. Bir döngü direnci test cihazı yaklaşık 100 A test akımı ile kullanılır. Örneğin, 9AH anabara kesici, benzer şekilde sol taraftaki 10AH ve sağ taraftaki 8AH ile seri bağlantılı olarak iki test yolu oluşturabilir: 10AH–ana anabar–9AH–yardımcı anabar–8AH ve 10AH–yardımcı anabar–9AH–ana anabar–8AH. Test yöntemi diğer anahtarlama ekipmanları için olduğu gibi, direnç değerleri 200 ila 300 μΩ arasındadır.

2.1.3 Akım Transformatörü Testleri
Kabinetin içinde monte edilmiş gaz yalıtlı özel akım transformatörlerinin birincil iletken parçaları, kasalama içinde kapalıdır; bu nedenle, testleri kabinet içi testlerle eş zamanlı olarak tamamlanmalıdır. Bu turda, ilk olarak oran testleri, polarite kontrolleri ve tahrik karakteristik eğri testleri gerçekleştirilir. Bu testler, çok fonksiyonlu tam otomatik kapsamlı transformatör test cihazı kullanılarak yapılır.

Oran testleri ve polarite kontrolleri için: test devre yapılandırması, kesici mekanik özellik testlerininkine benzerdir—yani, iki bitişik anahtarlama ekipmanı gruplandırılır, kesicileri ve aynı tarafındaki anabar ayraçları kapalı tutulur. Yüksek akım faz bazında enjekte edilir ve karşılık gelen ikincil akım terminallerinden ikincil indüklenmiş akımlar çekilerek, döngüde seri bağlantılı olan tüm akım transformatörlerinin oranı ve polaritesi ölçülür. Test yöntemi standart prosedurlarla aynıdır.

Tahrik karakteristik eğri testi için: bu test, yalnızca birincil devrenin açık olması ve herhangi bir zamanda gerçekleştirilebilmesi gerekmektedir. Oran testiyle aynı test ekipmanını ve aynı ikincil akım terminallerini kullanarak—yani, ilgili ikincil akım terminallerinden test akımı enjekte ederek—oran testiyle eş zamanlı olarak gerçekleştirilebilir, böylece çalışma verimliliği artırılır.

2.2 Anahtarlama Kabinindeki Ekipmanların yalıtım Testleri
İkinci test turunda, anahtarlama kabininin ve otobüs çubuklarının yalıtım testleri aynı anda gerçekleştirilir, bunlar şunları içerir: devre kesicinin canlı parçalarının toprağa ve temas noktaları arasında olan yalıtım testleri, ana/yardımcı otobüs ayrılma anahtarı canlı parçalarının toprağa ve temas noktaları arasında olan yalıtım testleri, akım transformatörünün birincil-ikincil ve toprağa olan yalıtım testleri, ve tüm iç ana/yardımcı otobüs çubuklarının ve iletken parçaların toprağa ve fazlar arası olan yalıtım testleri.

Her anahtarlama kabini iki kez gerilime maruz bırakılır. İlk olarak, kabinden içeriye bulunan ana ve yardımcı otobüs çubukları, seçilmiş bir anahtarlama kabini yoluyla topraklanır—yani, seçilen anahtarlama kabininin devre kesicisi ve ya ana (veya yardımcı) otobüs ayrılma anahtarı kapalı konumdadır. Ardından, otobüs bağlantısı devre kesicisi ve ana/yardımcı otobüs ayrılma anahtarları kapalı konuma getirilir ve bu anahtarlama kabininin kablo soketine geçici bir topraklama kablosu takılır, böylece kabitten içeriye giren tüm ana ve yardımcı otobüs çubuğu sistemi topraklanır.

Test edilen anahtarlama kabini, yüksek gerilimli test fişi kullanır, bu fiş sıkıca kablo soketine takılarak test gerilimi uygulanır.

Anahtarlama kabinine ilk gerilim uygulaması sırasında, devre kesicisi açık konumdadır ve üç pozisyonlu ana otobüs ayrılma anahtarı topraklamaya ayarlanır (veya başka bir yerde topraklanmış olacak şekilde hizmet pozisyonuna ayarlanır), böylece akım transformatörünün birincil-ikincil ve birincil-toprak arasındaki dayanıklılık testleri ile devre kesicinin temas noktaları arasında dayanıklılık testleri gerçekleştirilir.

İkinci gerilim uygulaması sırasında, devre kesicisi kapalı konumdadır ve hem ana hem de yardımcı otobüs üç pozisyonlu ayrılma anahtarları açık konumdadır, bu durum tam devre kesici montajının toprağa ve ana/yardımcı otobüs ayrılma anahtarlarının temas noktaları arasında dayanıklılık testlerini mümkün kılar.

Özel otobüs bağlantı devre kesici bölmesi 9AH için, testler ana ve yardımcı otobüs dayanıklılık testleriyle birlikte planlanabilir, toplamda üç gerilim uygulaması gerektirir. İlk gerilim uygulaması sırasında, otobüs bağlantı devre kesicisi ve ana otobüs ayrılma anahtarı kapalı konumdadır, ancak yardımcı otobüs ayrılma anahtarı açık konumdadır. Yardımcı otobüs başka bir anahtarlama kabini yoluyla topraklanır ve test gerilimi belirli bir anahtarlama kabini yoluyla ana otobüse uygulanır. Bu süreçte, ana otobüs sisteminin, tüm otobüs bağlantı devre kesicisinin toprağa olan ve yardımcı otobüs ayrılma anahtarı temas boşluğunun dayanıklılık testleri gerçekleştirilir, Şekil 1'de gösterildiği gibidir.

İkinci gerilim uygulaması sırasında, otobüs bağlantı devre kesicisi ve yardımcı otobüs ayracısı kapalı konumdadır, ancak ana otobüs ayracısı açıktadır. Ana otobüs başka bir anahtarlama kabini yoluyla topraklanır ve test gerilimi belirli bir anahtarlama kabini yoluyla yardımcı otobüse uygulanır. Bu süreçte, yardımcı otobüs sisteminin, tüm otobüs bağlantı devre kesicisinin toprağa olan ve ana otobüs ayracısının temas boşluğunun dayanıklılık testleri gerçekleştirilir.

Üçüncü gerilim uygulaması sırasında, otobüs bağlantı devre kesicisinin temas boşluğu yardımcı otobüs üzerinden test edilir. Özellikle, otobüs bağlantı yardımcı otobüs ayracısı kapalı konumdadır, otobüs bağlantı devre kesicisi açıktadır ve otobüs bağlantı ana otobüs ayracı "toprak" pozisyonuna getirilmiştir. Test gerilimi belirli bir anahtarlama kabini yoluyla yardımcı otobüse uygulanarak, otobüs bağlantı devre kesicisinin temas boşluğunun dayanıklılık testi gerçekleştirilir.

3.Anahtarlama Kabini Dışında Gerçekleştirilen Testler
Yıldırım tutucular, gerilim transformatörleri ve kablolar gibi ekipmanlar, kurulumdan önce tüm testlerini tamamlar.

3.1 Metal Oksit Yıldırım Tutucusu Testleri
35 kV Otobüsü Üçüncü Bölümündeki tüm devre kesici bölümler (otobüs bağlantı bölümü hariç) metal oksit, boşluksız, koruyucu, takılabilir yıldırım tutucularıyla donatılmıştır. Testler, yıldırım tutucusu kurulumundan önce gerçekleştirilir. Test öncesi ve sonrası yalıtım direnci ölçülür. DC yüksek gerilimli jeneratör kullanılır ve üretici spesifikasyonlarına göre testler yapılır:

• 1 mA'da DC referans gerilimi ≥ 73 kV

• U₁ₘₐ'nın %75'inde sızıntı akımı ≤ 50 μA

Test sırasında, yıldırım tutucusunun yüksek gerilimli terminaline özel bir yalıtım kılıfı takılmalıdır; aksi halde, çevresel havada, yüksek gerilim ve küçük mesafe nedeniyle yüzey patlaması meydana gelir, bu da yıldırım tutucusunun yüzey yalıtımını hasarlandırır—testi imkansız hale getirir ve ekipman hasarına yol açar.

3.2 Gerilim Transformatörü (GT) Testleri
35 kV Otobüsü Üçüncü Bölümünde toplam 14 tane tek fazlı, takılabilir, gaz yalıtımlı dolap özel gerilim transformatörü kurulmuştur. Otobüs GT'leri, hat GT'lerinden farklı olarak sıfır dizisel gerilim ölçümü için ek bir arta sarımı içerir.

• Oran ve Kutuplık Testleri: Çok işlevli CT/GT test cihazı, birincil sarım ile her ikincil sarım (artas sarımı dahil) arasındaki gerilim oranını ölçmek ve kutuplık ilişkilerini doğrulamak için kullanılır.

• Baskılanma Karakteristik Eğrisi: Aynı test cihazı kullanılarak, ikincil sarıma baskılanma gerilimi uygulanır ve ikincil nominal gerilimin %20, %50, %80, %100 ve %120'inde (yani 20 V, 50 V, 80 V, 100 V ve 120 V) baskılanma eğrisi kaydedilir.

Test sırasında, birincil yüksek gerilimli terminaline geçici bir yalıtım kapağı (iç koni yalıtıcı) takılmalıdır; aksi halde, yüzey patlaması meydana gelir, yalıtım hasar görür ve test gerilimi ulaşamaz.

• Sarımların DC Direnci: Her GT'nin birincil ve ikincil sarımlarının DC direnci ölçülür.

• Alternatif Gerilim Dayanıklılık Testi: Bu VT'ler gaz yalıtımlı anahtar kabineleri için özel olarak tasarlandığından, kabın dışındaki yüksek test gerilimlerine karşı dış yalıtım dayanamaz. Bu nedenle, birincil bobin üzerinde güç frekanslı alternatif gerilim dayanıklılık testi gerçekleştirilmez. Bunun yerine, indüklenmiş gerilim testi kullanılır. Bu indirgenmiş test, tahrik karakteristik testiyle birleştirilebilir - ikincil tarafta 1 dakika boyunca 120 V gerilim uygulanır.

  • Birincil bobin terminali N ile tüm diğer bobinler/yer arasında 3 kV alternatif (güç frekansı) gerilim 1 dakika boyunca uygulanır.

  • Her bir ikincil (veya arta kalan) bobin ile tüm diğer bobinler/yer arasında 2 kV alternatif (güç frekansı) gerilim 1 dakika boyunca uygulanır.

• Yardımcı Bileşenlere İlişkin Testler: Her VT'nin birincil taraf sigortasının DC direncini ölçün ve nötr nokta kıvılcım aralığı koruyucusunun yalıtım direncini kontrol edin.

4.Test Sırasında Önlem Alınması

4.1 Test Öncesi Temel Koşullar

• SF₆ gaz basıncı göstergesi normal yeşil aralıkta olmalıdır.

• Anahtar kabininin kaplaması güvenilir şekilde yerdene bağlanmalı ve yerdene bağlama direnci gereklilikleri karşılamalıdır.

• Üç pozisyonlu ayrac ve devre kesicilerin gerçek konumlarının ve durum göstergelerinin doğru olduğunu doğrulayın.

• Test edilen ekipmanın kullanılmayan tüm soketleri yalıtım tıpları ile kapatılmalıdır.

• Alternatif gerilim dayanıklılık testleri sırasında, voltaj alan bölümlerdeki kablo sonlandırma delikleri, hafifletici montaj delikleri ve VT montaj delikleri özel yalıtım tıpları ile kapatılmalıdır; enerji almayan alanlar kapatma gerektirmez.

• Anabara uçlarının yalıtım tıpları ile kapatıldığını ve her iki uç kabinin tamamen kapandığını onaylayın.

4.2 Yüksek Gerilim Testlerinin Özel Özellikleri
Kabın dışındaki VT'lerin dış yalıtım gücünün yetersiz olması nedeniyle, birincil bobinde indirgenmiş gerilim testi, standart dayanıklılık koşullarını tam olarak yansıtmayan azaltılmış gerilimde tahrik testiyle birleştirilmelidir. Ayrıca, DC temas direnci ölçümleri, devre kesiciler, ayracalar, anabar bağlantı noktaları ve CT birincil bobinler dahil olmak üzere tüm seri yolu direncini yansıttığından, toplam değer belirlenen sınırların dışında olduğunda hangi spesifik bileşenin izin verilen sınırları aşacağını belirlemek zordur.

4.3 Yüksek Gerilim Test Yöntemlerinin Özel Doğası
Gaz dolu kapalı ekipmanların doğrudan test edilmesi mümkün olmadığından, test devreleri bitişik anahtar kabin birimleri ve anabarlardan oluşturulmalıdır. Bu nedenle, 35 kV Anabara Bölümü III'nin kapsamlı testi, anabara sistemi devre dışı bırakıldığında sadece gerçekleştirilebilir. Ancak, belli de-enerjize edilmiş bölümler üzerinde bazı testler gerçekleştirilebilir:

• Tüm CT testleri (oran testleri hariç)

• Devre kesici temas boşlukları ve hat yanındaki bölümler üzerinde dayanıklılık testleri

• Devre kesicilerin mekanik özellik testleri (anabara bağlantısı devre kesicisi hariç)

• Kabolar, hafifleticiler ve VT'ler gibi çıkarılabilir bileşenler üzerindeki tüm testler

4.4 Test Standartları İçin Özel Dikkat Edilmesi Gerekenler
İç alternatif gerilim dayanıklılık testleri sırasında, devre kesiciler, ayracalar, CT'ler ve anabarlardan oluşan sistem aynı anda test edildiğinden, test geriliminin en düşük dayanıklılık derecesine sahip olan bileşenin (CT standardı olan 76 kV) dayanıklılık derecesine sınırlı olması gerekir. Diğer bileşenler için bu, optimal stres seviyelerinin altında kalmasına neden olur. İkincil bobinler test amacıyla çıkarıldıktan sonra, orijinal kablolama hemen yeniden kurulmalıdır, böylece kötü temasa veya açık devrelere engel olunur.

5.Sonuç
Sıkıştırılmış gaz yalıtımlı anahtar kabinetlerinin yüksek gerilim testi, benzersiz zorluklar ve çok karmaşık operasyonel gereksinimleri içerir. Bu nedenle, ekipman özellikleri hakkında kapsamlı bir anlayış elzemdir. Bu özelliklere uygun test ekipmanları ve yöntemler seçimi, etkili test prosedürlerinin ve standartlarının özetlenmesi, benzer mühendislik sorunlarının çözülmesi için değerli referans ve teknik temel sağlar.