Top 5 kritických procesních ovládacích prvků pro instalaci a zprovoznění GIS

Tento článek stručně popisuje výhody a technické charakteristiky zařízení GIS (plynově izolované spínací zařízení) a podrobně rozebírá několik klíčových bodů kontroly kvality a opatření pro kontrolu procesu během montáže na místě. Důraz je kladen na to, že zkoušky odolnosti napětí provedené na místě mohou pouze částečně odrážet celkovou kvalitu a kvalitu montáže zařízení GIS. Pouze posílením komplexní kontroly kvality po celém procesu montáže, zejména v klíčových oblastech jako jsou podmínky instalace, zpracování absorbentu, ošetření plynových komor a měření odporu okruhu, lze zajistit bezpečné a hladké uvedení do provozu zařízení GIS.

V důsledku rozvoje elektrických systémů se na mechanické a elektrické vlastnosti primárního podstatačního vybavení klade stále vyšší nároky. V důsledku toho se ve stanicích čím dál více používají pokročilejší elektrické zařízení. Mezi ně patří také plynově izolované kovové uzavřené spínací zařízení (GIS), které získává širší uplatnění díky svým mnoha výhodám. V důsledku toho se stala montáž a uvedení do provozu GIS na místě centrálním aspektem výstavby stanic.

1. Technické charakteristiky zařízení GIS

• Kompaktní konstrukce s malou plochou zabrání

• Vysoká operační spolehlivost a vynikající bezpečnostní vlastnosti

• Eliminace nepříznivých vnějších vlivů

• Krátký čas instalace

• Snadná údržba a dlouhé intervaly mezi inspekčními kontrolami

2. Klíčové body kontroly procesu a opatření pro kontrolu při instalaci GIS

Díky vysoké integraci a kompaktnímu designu zařízení GIS může jakákoli přehlédnutí během montáže na místě zanechat skryté rizika, která by mohla vést k selhání zařízení nebo dokonce k havárii síťového systému. Na základě zkušeností s instalací několika GIS stanic je nezbytné při instalaci a uvedení do provozu striktně kontrolovat následující klíčové aspekty.

2.1 Kontrola prostředí instalace

Plyn SF₆ je velmi citlivý na vlhkost a nečistoty, proto musí být prostředí instalace na místě striktně kontrolováno. Protože během instalace musí být plynové komory otevřeny, práce by měly být prováděny pouze za suchého a jasněho počasí s relativní vlhkostí vzduchu nižší než 80%. Jakmile je komora otevřena, by měla být ihned zahájena vakuumová zpracování, aby byl čas expozice minimalizován. Pro externí instalace by měla být rychlost větru nižší než 3 stupně Beaufortovy stupnice. Pokud je třeba, by měly být implementovány lokální ochranná opatření kolem otevřené oblasti komory a prach v bezpečné zóně musí být striktně kontrolován. Oblast instalace musí zůstat čistá a uspořádaná.

Personál nesmí nosit oblečení nebo rukavice s volnými vlákny. Vlasy musí být plně zakryty čepicí a měly by být noseny roušky. Za vysokých teplot by měla být provedena chladicí opatření, aby bylo zabráněno vniknutí potu do komory.

2.2 Zpracování absorbentu v plynových komorách GIS

Absorbent používaný v GIS je obvykle molekulový síta 4A, které je nevodivé, má nízkou dielektrickou konstantu a je bez prachu. Má silnou absorpční kapacitu a snese vysoké teploty a expozici oblouku. Absorbent by měl být sušen v vakuumové troubě při 200–300°C po dobu 12 hodin. Okamžitě po sušení by měl být odebrán a nainstalován do komory do 15 minut. Komora s nainstalovaným absorbentem musí být ihned připravena k vakuumovému zpracování, aby byl čas expozice vzduchu minimalizován.

Před instalací by měl být absorbent vážen a zaznamenán pro budoucí referenci při údržbě. Pokud během kontroly dojde ke zvýšení hmotnosti o více než 25%, naznačuje to významnou absorpci vlhkosti a vyžaduje regeneraci. Absorbent z komor pro uhasení oblouku nelze regenerovat.

2.3 Vakuumové zpracování plynových komor

Vakuumové zpracování by mělo být zahájeno okamžitě po sestavení komory. V připojovací trubce musí být nainstalován jednosměrný ventil a proces musí být sledován speciální osobou, aby bylo zabráněno vracení oleje pumpa do komory v případě výpadku proudu. Nejprve by měla být zapnuta vakuumová pumpa, aby bylo ověřeno správné fungování, a poté by měly být otevřeny všechny ventily trubek. Při vypínání by měly být ventily zavřeny před vypnutím pumpa.

Po dosažení interního absolutního tlaku nižšího než 133 Pa by měla vakuumová pumpa běžet dalších 30 minut, poté by měla být zastavena a izolována. Po 30 minutách stání se zaznamená absolutní tlak (PA). Po dalších 5 hodinách stání se znovu čte tlak (PB). Komora je považována za dobře uzavřenou, pokud PB – PA < 67 Pa. Pouze po úspěšném projití tohoto testu hermetičnosti může být do komory nabit kvalifikovaný plyn SF₆.

Během vakuumového zpracování by se měly vyhnout situacím, kdy je jedna strana disku typu izolátoru pod nominálním pracovním tlakem, zatímco druhá strana je pod vysokým vakuumem, protože to může způsobit mechanické poškození. Pokud je třeba, by měl být tlak na straně s tlakem snížen na méně než 50% nominální hodnoty.

2.4 Zazemlení obalu

Díky hustému vnitřnímu rozvržení GIS je elektrostatický mezera mezi vodiči a mezi vodiči a kovovým obalem velmi malá. V případě vnitřního propadnutí budou velké poruchové proudy proudit přes zazemlovací vodiče do zazemlovací sítě. Kromě toho, protože obal GIS je vyroben z uzavřeného kovového materiálu, asymetrické systémové poruchy mohou indukovat významné napětí na obalu kvůli magnetické indukci, což může způsobit poškození zařízení nebo ohrozit osobní bezpečnost.

Proto musí být práce spojené se zazemlením splňovat vysoké standardy. Stance používající GIS by měly používat měděné zazemlovací sítě, aby byl minimalizován celkový odpor zazemlení. Všechny spojení mezi obalem a zazemlovací sítí musí být také vyrobeny z měděných materiálů. V důsledku existence diskových izolátorů a gumových těsnicích mezi plynovými komorami musí být mezi obaly nainstalovány spojovací měděné tyče. Průřez těchto spojovacích tyčí by měl odpovídat průřezu hlavní zazemlovací sítě.

GIS používá vícebodové schéma zazemlení. Počet a umístění zazemlovacích bodů by mělo být v souladu s výrobcovskými a návrhovými specifikacemi.

2.5 Měření odporu hlavního okruhu

Měření odporu hlavního okruhu je klíčové při instalaci GIS. Ověřuje nejen integritu kontaktových spojení mezi moduly, ale také správnost fázového pořadí hlavní sběrnice. Pro plně uzavřené spínací zařízení je správné fázování a spolehlivé spojení obzvláště důležité. V praxi se již vyskytly případy přepracování v důsledku nesprávného fázování nebo nesprávných spojení vodičů.

Výrobci obvykle poskytují standardní hodnoty kontaktního odporu pro vnitřní spojení. Odpor okruhu by měl být testován segment za segmentem během montáže, což umožňuje brzy detekovat a opravit špatné kontakty. Měřený odpor každého segmentu nesmí překročit součet specifikovaných hodnot výrobce pro všechna spojení v daném segmentu.

Po kompletní montáži by měl být proveden kompletní test odporu okruhu a výsledek nesmí překročit teoreticky vypočtenou hodnotu.

Poznámka: Test odporu okruhu nemůže být proveden na komorách, které procházejí vakuumovým zpracováním. Pod atmosférickým tlakem je dielektrická síla uvnitř komory extrémně nízká. I několik desítek voltů může způsobit povrchovou výbojkovou stopu na diskových izolátorech, která se stane slabým místem izolace a potenciálním zdrojem poruch během provozu. Proto je třeba provést pečlivé kontroly před jakýmkoli měřením odporu, abyste zabránili testování evakuovaných komor.

2.6 Zkouška odolnosti napětí

Vynikající izolační vlastnosti plynu SF₆ umožňují GIS dosáhnout kompaktního designu. GIS používá zazemlené obaly z hliníkových slitin, a při pracovním tlaku je mezera mezi vnitřními vodiči nebo mezi vodiči a zazemleným obalem velmi malá. V důsledku vysokého stupeň předmontáže v továrně jsou klíčové komponenty dodány předinstalované. Nicméně, posun komponent během transportu nebo zavedení malých nečistot během montáže na místě může deformovat vnitřní distribuci elektrického pole. Na rozdíl od keramických izolátorů mohou i malé ostří nebo částice v GIS přerušovačích způsobit neobvyklou výboj nebo propadnutí.

Proto slouží zkouška odolnosti napětí na místě jako konečná obrana pro ověření výkonu a kvality instalace GIS.

Podle přijímacích zkouškových předpisů je zkouškové napětí na místě 80% tovární zkouškové hodnoty. Například pro GIS 110 kV je zkouškové napětí hlavního okruhu 80% tovární zkouškové hodnoty: 230 kV × 80% = 184 kV, aplikované po dobu 1 minuty. Zkouška by měla být provedena alespoň 24 hodin po plném naplnění plynu. Protibleskové ochrany a transformátory napětí by neměly být zahrnuty do zkoušky. Vysokonapěťové vývodní kabely by měly být testovány společně po jejich připojení k GIS. Před zkouškou by měla být změřena a potvrzena izolační odpor.

Postup zkoušky: Zvýšte napětí rychlostí 3 kV/s na nominální pracovní napětí (63,5 kV), udržujte 1-3 minuty pro pozorování stavu zařízení, pak zvýšte na 184 kV a udržujte 1 minutu. Opakujte tento postup pro každou fázi.

GIS, které projdou zkouškou odolnosti napětí, mohou být uvedeny do provozu. Tato zkouška však nemůže detekovat všechny potenciální defekty. Během provozu musí GIS odolat nejen síťovému frekvenčnímu napětí, ale také bleskovým a přepínacím přetlakům. Prahové napětí prolomu plynu SF₆ se liší v závislosti na typu napětí. Pro soustavy s koaxiálními válcovými elektrodami lze empiricky vyjádřit 50% prahové napětí SF₆ jako:

U₅₀ = (AP + B)μd

Kde:
P — Tlak komory
d — Elektrická mezera (mm)
μ — Faktor využití elektrického pole
A, B — Konstanty závislé na tvary napětí

Tedy, prahové napětí se liší v závislosti na typu a polaritě napětí. Různé vnitřní defekty mají různou citlivost na různé tvary napětí. Síťové frekvenční střídavé napětí je citlivé na izolační propadnutí způsobené vlhkostí, nečistotami nebo kovovými částicemi v SF₆, ale méně citlivé na povrchové škrábance nebo špatný stav povrchu vodiče.

Proto nemohou zkoušky odolnosti síťové frekvence detekovat všechny vnitřní defekty. Posílení kontroly procesů během instalace a zlepšení celkové kvality instalace zůstávají nejdůležitějšími opatřeními pro zajištění bezpečného provozu GIS.

3. Závěr

Tento článek analyzuje klíčové body kontroly procesu a kvality při montáži a uvedení do provozu zařízení GIS na místě. Ukazuje, že zkoušky odolnosti napětí na místě mohou pouze částečně odrážet celkovou kvalitu a kvalitu montáže nainstalovaného GIS. Je důležitější zdůraznit, že pouze prostřednictvím striktní kontroly každého procesu instalace, zajištění plného souladu s postupy a pracovními instrukcemi, lze zařízení GIS bezpečně a spolehlivě uvest do provozu již od počátku.

Doufáme, že tento shrnutí může sloužit jako užitečná reference pro kolegy v odvětví výstavby elektrických sítí.