Top 5 kritiske prosesskontroller for GIS installasjon og oppstart

Dette dokumentet gir en kortfattet oversikt over fordelene og de tekniske karakteristikkene til GIS (gassisoleret spenningsutstyr), og går i detalj gjennom flere kritiske kvalitetskontrollpunkter og prosesskontrolltiltak under påstedsinstallasjon. Det understreker at trykkhåndteringstester på stedet bare delvis kan reflektere den totale kvaliteten og installasjonskvaliteten av GIS-utstyr. Bare ved å styrke omfattende kvalitetskontroll gjennom hele installasjonsprosessen—spesielt i nøkkelpunkter som installasjonsmiljø, håndtering av absorbent, behandling av gasskammer og testing av sirkuitsmotstand—kan sikker og problemfri innsetting av GIS-utstyr være sikret.

Med utviklingen av kraftsystemer, settes det høyere krav til mekanisk og elektrisk ytelse av primært transformatorstasjonutstyr. Dermed blir mer avansert elektrisk utstyr i økende grad brukt i transformatorstasjoner. Blant disse er Gassisoleret Metallinneksede Spenningsutstyr (GIS) i økende bruk på grunn av sine mange fordeler. Dermed har påstedsinstallasjon og innsetting av GIS blitt et sentralt aspekt av transformatorstasjonbygging.

1. Tekniske egenskaper ved GIS-utstyr

• Kompakt struktur med liten arealbruk

• Høy driftsikkerhet og fremragende sikkerhetsytelse

• Eliminerer negative eksterne påvirkninger

• Kort installasjonsperiode

• Enkel vedlikehold og lange inspeksjonsintervaller

2. Nøkkelprosesskontrollpunkter og kontrolltiltak under GIS-installasjon

På grunn av høy integrasjon og kompakt design av GIS-utstyr, kan enhver oversettelse under påstedsinstallasjon etterlate skjulte risikoer som kan føre til utstyrsfeil eller enda verre nettaverier. Basert på erfaring fra flere GIS-transformatorstasjoninstallasjoner, er streng kontroll over følgende nøkkelpunkter essensiell under installasjon og innsetting.

2.1 Kontroll av installasjonsmiljø

SF₆-gass er svært følsom for fuktighet og urenheter, så installasjonsmiljøet på stedet må strengt kontrolleres. Siden gasskamre må åpnes under installasjon, bør arbeid kun utføres i tørt, klart vær med relativ fuktighet under 80%. Etter åpning av et kammer, bør vakuumbehandling fortsette uten avbrot for å minimere eksponeringstiden. For utendørs installasjoner, bør vindhastigheten ikke overstige Beaufort-skala 3. Hvis nødvendig, bør lokale skjermingsforanstaltninger implementeres rundt åpnet kammerområde, og støvproduksjon innenfor sikkerhetszonen må strengt kontrolleres. Installasjonsområdet må forbli rent og ordnet.

Personell bør ikke bruke løsefiberklær eller -handsker. Hår må fullstendig dekkes av en lue, og ansiktsmasker bør brukes. Under varme forhold, bør kjølingsforanstaltninger tas for å unngå at svette introduserer fuktighet i kammeret.

2.2 Håndtering av absorbent i GIS-gasskammer

Absorbent som brukes i GIS er typisk 4A molekylær siev, som er ikkeledende, har lav dielektrisk konstant, og er fri for støv. Den viser sterk absorbenskapasitet og kan tåle høye temperaturer og buelagring. Absorbenten bør tørkes i en vakuumovn ved 200–300°C i 12 timer. Umiddelbart etter tørking, bør den fjernes og installert i kammeret innen 15 minutter. Kammeret med installert absorbent må begynne vakuumbehandling umiddelbart for å minimere eksponering for luft.

Før installasjon, bør absorbenten veies og registreres for fremtidig referanse under vedlikehold. Hvis vekten øker med mer enn 25% under inspeksjon, indikerer dette betydelig fuktighetsabsorpsjon og krever regenerering. Absorbent fra buelukningskammer kan ikke regenereres.

2.3 Vakuumbehandling av gasskammer

Vakuumbehandling bør starte umiddelbart etter kammermontering. En checkventil må monteres i koblingsrørsystemet, og en dedikert person må overvåke prosessen for å forhindre tilbakestrømning av pumpeolje til kammeret i tilfelle strømtap. Vakumpumpen bør startes først for å verifisere riktig funksjon før alle rørventiler åpnes. Når stoppes, skal ventiler lukkes før pumpe slås av.

Etter å ha oppnådd en intern absolutt trykk under 133 Pa, bør vakumpumpen fortsette å kjøre i ytterligere 30 minutter, deretter stoppes og isoleres. Det absolute trykket (PA) registreres etter 30 minutters standstill. Etter en ytre 5-timers standstill, leses trykket (PB) igjen. Kammeret ansees som godt seglet hvis PB – PA < 67 Pa. Kun etter å ha bestått denne segletesten, kan godkjent SF₆-gass fylles inn i kammeret.

Under vakuumbehandling, unngå langvarige tilstander der én side av en disktype isolator er under normativ driftstrykk mens den andre siden er under høyt vakuum, da dette kan forårsake mekanisk skade. Hvis nødvendig, reduser trykket på pressurisert side til under 50% av normverdien.

2.4 Kabinett jordlegging

På grunn av den tette interne oppsettet i GIS, er elektrisk sperring mellom ledere og mellom ledere og metallkabinettet veldig liten. I tilfelle intern nedbryting, vil store feilstrømmer flyte gjennom jordingsledere til jordingsnettverket. I tillegg, da GIS-kabinettet er laget av lukket metallisk materiale, kan asymmetriske systemfeil inducere betydelige spenninger på kabinettet på grunn av magnetisk induksjon, potensielt skader utstyr eller truer personell.

Derfor må jordingsarbeidet møte høye standarder. Transformatorstasjoner som bruker GIS, anbefales å bruke kobber jordingsnettverk for å minimere total jordingsmotstand. Alle tilkoblinger mellom kabinettet og jordingsnettverket må også bruke kobbermaterialer. På grunn av tilstedeværelsen av disktype isolatorer og gummiring mellom gasskamre, må kobberbindinger installeres mellom kabinetter. Tverrsnittarealet av disse bindingene bør matche det hoved jordingsnettverket.

GIS bruker en flerpunkt jordingsløsning. Antall og lokalisering av jordingspunkter bør følge produsent- og designspesifikasjoner.

2.5 Testing av hovedsirkuitsmotstand

Testing av hovedsirkuitsmotstand er viktig under GIS-installasjon. Det bekrefter ikke bare integriteten av kontakttilkoblinger mellom moduler, men også korrekt faserekkefølge av hovedbus. For helt lukket spenningsutstyr, er riktig fasering og pålitelige tilkoblinger spesielt kritisk. I praksis har re-arbeid forekommet på grunn av feil fasering eller feil ledertilkobling.

Produsenter gir vanligvis standardkontaktmotstandsverdier for interne tilkoblinger. Sirkuitsmotstand bør testes seksjon for seksjon under montering, noe som tillater tidlig oppdagelse og retting av dårlige kontakter. Målte motstand for hver seksjon må ikke overstige summen av produsentens angitte verdier for alle tilkoblinger i den seksjonen.

Etter full montering, bør en komplett sirkuitsmotstandtest utføres, og resultatet må ikke overstige den teoretisk beregnede verdien.

Spesiell notis: Sirkuitsmotstandtesting må ikke utføres på kammer under vakuumbehandling. Under subatmosfæriske trykk, er dielektrisk styrke inne i kammeret ekstremt lav. Selv noen få desimaler kan forårsake overflatedebu ved disktype isolatorer, lafter debuspore som blir svake isoleringspunkter og potensielle feilkilder under drift. Derfor må nøyaktige sjekker gjennomføres før enhver motstandsmåling for å unngå testing på evakuerte kammer.

2.6 Trykkhåndteringstest

SF₆-gassens fremragende isoleringsegenskaper lar GIS oppnå kompakt design. GIS bruker jordet aluminiumslegerkabinett, og under driftstrykk, er sperringen mellom interne ledere eller mellom ledere og jordet kabinett veldig liten. På grunn av høy fabrikkpræmontasje, leveres kritiske komponenter forhåndsmontert. Imidlertid, komponentfordriv under transport eller innføring av små urenheter under påstedsinstallasjon, kan forvrengge intern elektrisk feltfordeling. I motsetning til porcelænsisolert utstyr, kan selv mindre sporer eller partikler i GIS-buelukkningsenheter forårsake uvanlig debu eller nedbryting.

Derfor, fungerer påsteds trykkhåndteringstesting som den endelige forsvarsbarriere for å verifisere GIS-ytelse og installasjonskvalitet.

Ifølge godkjenningsprøvereglene, er påsteds prøvestrykk 80% av fabrikksprøvestrykk. For eksempel, for en 110 kV GIS, er hovedsirkuitshåndteringsteststrykket 80% av fabrikksprøvestrykk: 230 kV × 80% = 184 kV, anvendt i 1 minutt. Prøven bør gjennomføres minst 24 timer etter full gassfylling. Overvoltagebeskyttelsesenheter og spenningsomformer bør ikke inkluderes i prøven. Høytrykk utgående kabler bør prøves sammen etter å være koblet til GIS. Før prøven, må isolasjonsmotstand måles og bekreftes tilfredsstillende.

Prøveprosedure: Øk spenning med en hastighet på 3 kV/s til normativ driftsspenning (63.5 kV), hold i 1–3 minutter for å observere utstyrsstatus, deretter øk til 184 kV og hold i 1 minutt. Gjenta denne prosedyren for hver fase.

GIS som består trykkhåndteringstest, kan settes i drift. Imidlertid, denne prøven kan ikke oppdage alle potensielle defekter. I drift, må GIS ikke bare tåle nettfrekvensspenning, men også lyn- og switch-overvoltage. Nedbrytningsfeltstyrken til SF₆-gass varierer med spennings type. For koaksial sylindrisk elektrod system, kan 50%-nedbrytnings spenning av SF₆ empirisk uttrykkes som:

U₅₀ = (AP + B)μd

Der:
P — Kammertrykk
d — Elektrisk sperring (mm)
μ — Elektrisk felt utiliseringsfaktor
A, B — Konstanter avhengig av spenningsbølgeform

Dermed, varierer nedbrytnings spenning med spennings type og polaritet. Forskjellige interne defekter viser ulike sensitiviteter for ulike spenningsbølgeformer. Nettfrekvens AC spenning er sensitiv for isolasjonsnedbryting forårsaket av fuktighet, urenheter eller metallsparer i SF₆, men mindre sensitiv for overflatespor eller dårlig lederoverflateforhold.

Derfor, kan nettfrekvens håndteringstester ikke oppdage alle interne defekter. Forbedring av prosesskontroller under installasjon og forbedring av den totale installasjonskvaliteten, er fortsatt de viktigste tiltakene for å sikre sikker GIS-drift.

3. Konklusjon

Dette dokumentet analyserer nøkkelprosess- og kvalitetskontrollpunkter under påstedsinstallasjon og innsetting av GIS-utstyr. Det demonstrerer at påsteds trykkhåndteringstesting bare delvis kan reflektere den totale kvaliteten og installasjonskvaliteten av installert GIS. Mer viktig, det fremhever at bare gjennom streng kontroll av hver installasjonsprosess—sikrer full overholdelse av prosedyrer og arbeidsinstruksjoner—kan GIS-utstyr settes i drift sikkert og pålitelig fra starten av.

Det håpes at denne oppsummeringen kan fungere som en nyttig referanse for kolleger i kraftbyggingindustrien.