Top 5 kluczowych kontroli procesowych dla montażu i uruchomienia GIS

Ten artykuł krótko omawia zalety i cechy techniczne sprzętu GIS (gazowo-izolowanej aparatury przełącznikowej) oraz szczegółowo opisuje kilka kluczowych punktów kontroli jakości i środków kontrolnych procesu podczas montażu na miejscu. Podkreśla, że próby wytrzymałościowe na miejscu mogą jedynie częściowo odzwierciedlać ogólne jakość i wykonanie montażowe sprzętu GIS. Tylko przez wzmocnienie kompleksowej kontroli jakości w całym procesie montażowym - szczególnie w kluczowych obszarach takich jak środowisko montażowe, obsługa sorbentów, obróbka komór gazowych i pomiary oporu pętli - można zapewnić bezpieczny i gładki uruchomienie sprzętu GIS.

Wraz z rozwojem systemów energetycznych stawiane są wyższe wymagania dotyczące wydajności mechanicznej i elektrycznej głównego sprzętu stacji transformatorowych. W rezultacie coraz szerzej stosowane są bardziej zaawansowane urządzenia elektryczne w stacjach transformatorowych. Spośród nich, Gazowa Aparatura Przełącznikowa w Obrębie Metalicznym (GIS) zdobywa coraz szersze zastosowanie ze względu na wiele jej zalet. W konsekwencji, montaż i uruchomienie GIS stały się centralnym aspektem budowy stacji transformatorowych.

1. Cechy techniczne sprzętu GIS

• Zwarty układ o małym zasięgu powierzchni

• Wysoka niezawodność pracy i doskonała wydajność bezpieczeństwa

• Eliminacja niekorzystnych wpływów zewnętrznych

• Krótki okres montażu

• Łatwa konserwacja i długie interwały między przeglądem

2. Kluczowe punkty kontroli procesu i środki kontroli w montażu GIS

Ze względu na wysoką integrację i zwarty projekt sprzętu GIS, jakiekolwiek przeoczenie podczas montażu na miejscu może pozostawić ukryte ryzyko, które może prowadzić do awarii sprzętu lub nawet awarii sieci. Na podstawie doświadczeń z wielu instalacji GIS, podczas montażu i uruchamiania niezbędna jest ścisła kontrola następujących kluczowych aspektów.

2.1 Kontrola środowiska montażowego

Gaz SF₆ jest bardzo wrażliwy na wilgoć i zanieczyszczenia, dlatego należy surowo kontrolować środowisko montażowe na miejscu. Ponieważ komory gazowe muszą być otwarte podczas montażu, prace powinny być prowadzone tylko w suche i jasne dni, przy wilgotności powietrza poniżej 80%. Po otwarciu komory przetwarzanie próżniowe powinno być prowadzone ciągle, aby zminimalizować czas ekspozycji. Dla montażu na zewnątrz, prędkość wiatru nie powinna przekraczać skali Beauforta 3. Jeśli to konieczne, należy wprowadzić lokalne środki osłonowe wokół otwartych obszarów komor, a generowanie kurzu w strefie bezpieczeństwa musi być surowo kontrolowane. Obszar montażowy musi pozostać czysty i uporządkowany.

Personel nie powinien nosić luźnych ubrań ani rękawiczek z włóknem. Włosy muszą być całkowicie zakryte czapką, a twarz maską. W warunkach wysokiej temperatury należy podjąć środki chłodzące, aby zapobiec wprowadzeniu wilgoci do komory poprzez pot.

2.2 Obsługa sorbentów w komorach gazowych GIS

Sorbent używany w GIS to zwykle 4A siwa molekularna, która jest nietkona, ma niską stałą dielaktyczną i jest wolna od pyłu. Wykazuje silną pojemność adsorpcyjną i może wytrzymać wysokie temperatury i narażenie na łuki. Sorbent powinien być suszony w piecu do suszenia próżniowego w temperaturze 200–300°C przez 12 godzin. Natychmiast po wysuszeniu, powinien być usunięty i zamontowany do komory w ciągu 15 minut. Komora z zamontowanym sorbentem powinna być natychmiast poddana przetwarzaniu próżniowemu, aby zminimalizować ekspozycję na powietrze.

Przed montażem sorbent powinien być ważony i zapisany dla przyszłej referencji podczas konserwacji. Jeśli masa wzrośnie o więcej niż 25% podczas inspekcji, oznacza to znaczne pochłanianie wilgoci i wymaga regeneracji. Sorbent z komór gaszenia łuku nie może być regenerowany.

2.3 Przetwarzanie próżniowe komór gazowych

Przetwarzanie próżniowe powinno rozpocząć się natychmiast po złożeniu komory. W rurociągu łączącym należy zainstalować zawór zaporowy, a osobę odpowiedzialną powinien monitorować proces, aby zapobiec cofaniu się oleju pompowego do komory w przypadku awarii zasilania. Najpierw należy uruchomić pompę próżniową, aby sprawdzić prawidłowe działanie, przed otwarciem wszystkich zaworów rurociągów. Gdy zatrzymujemy, zawory powinny być zamknięte przed wyłączeniem pompy.

Po osiągnięciu wewnętrznego ciśnienia bezwzględnego poniżej 133 Pa, pompa próżniowa powinna działać dodatkowo przez 30 minut, a następnie zatrzymać się i izolować. Ciśnienie bezwzględne (PA) jest zapisywane po 30-minutowym postoju. Po kolejnym 5-godzinnym postoju, ciśnienie (PB) jest ponownie odczytywane. Komora jest uznana za dobrze szczelną, jeśli PB – PA < 67 Pa. Tylko po przejściu tego testu szczelności można załadować kwalifikowany gaz SF₆ do komory.

Podczas przetwarzania próżniowego, należy unikać długotrwałych warunków, gdy jedna strona izolatora typu tarcza jest pod obciążeniem roboczym, a druga strona jest pod wysoką próżnią, ponieważ może to spowodować uszkodzenia mechaniczne. Jeśli to konieczne, należy zmniejszyć ciśnienie na stronie obciążonej do mniej niż 50% wartości nominalnej.

2.4 Ziemienie obudowy

Ze względu na gęsty układ wewnętrzny GIS, odległość elektryczna między przewodami i między przewodami a metalową obudową jest bardzo mała. W przypadku wewnętrznego zniszczenia, duże prądy awaryjne będą przepływać przez przewody ziemienia do siatki ziemienia. Ponadto, ponieważ obudowa GIS jest wykonana z zamkniętego pierścienia materiału metalicznego, asymetryczne uszkodzenia systemu mogą indukować znaczne napięcia na obudowie ze względu na indukcję magnetyczną, co może prowadzić do uszkodzenia sprzętu lub zagrożenia dla personelu.

Dlatego prace ziemienne muszą spełniać wysokie standardy. Stacje transformatorowe korzystające z GIS powinny używać siatek ziemienia miedzianych, aby zminimalizować całkowity opór ziemienia. Wszystkie połączenia między obudową a siatką ziemienia powinny również używać materiałów miedzianych. Ze względu na obecność izolatorów typu tarcza i uszczelnień gumowych między komorami gazowymi, należy zainstalować pasy ziemienia miedziane między obudowami. Przekrój tych pasów powinien odpowiadać przekrojowi głównej siatki ziemienia.

GIS używa wielopunktowego schematu ziemienia. Liczba i lokalizacja punktów ziemienia powinna być zgodna z specyfikacjami producenta i projektu.

2.5 Pomiary oporu pętli główna

Pomiary oporu pętli głównej są kluczowe w montażu GIS. Nie tylko sprawdzają integralność połączeń kontaktowych między modułami, ale także potwierdzają poprawną sekwencję faz głównego busa. Dla całkowicie zamkniętej aparatury przełącznicowej, poprawne fazowanie i niezawodne połączenia są szczególnie krytyczne. W praktyce, rework pojawił się z powodu niepoprawnego fazowania lub nieprawidłowych połączeń przewodników.

Producenci zwykle dostarczają standardowe wartości oporu kontaktowego dla połączeń wewnętrznych. Opór pętli powinien być testowany segment po segmencie podczas montażu, co pozwala na wczesne wykrycie i korektę słabych połączeń. Pomierzony opór każdego segmentu nie powinien przekraczać sumy wartości określonych przez producenta dla wszystkich połączeń w tym segmencie.

Po pełnym montażu, powinien zostać wykonany kompleksowy test oporu pętli, a wynik nie powinien przekraczać teoretycznie obliczonej wartości.

Specjalna uwaga: Pomiary oporu pętli należy wykonywać na komorach poddanych przetwarzaniu próżniowemu. W podatmosferycznym ciśnieniu, wytrzymałość dielektryczna wewnątrz komory jest ekstremalnie niska. Nawet kilkadziesiąt volt może spowodować powierzchniowy rozładowanie na izolatorach typu tarcza, zostawiając ślady rozładowania, które staną się słabymi punktami izolacyjnymi i potencjalnymi źródłami awarii podczas działania. Dlatego należy przeprowadzać ostrożne kontrole przed jakimkolwiek pomiarem oporu, aby uniknąć testowania na komorach poddanych próżniowaniu.

2.6 Próba wytrzymałościowa

Doskonałe właściwości izolacyjne gazu SF₆ umożliwiają GIS osiągnięcie zwartego projektu. GIS używa obudowy z aluminium stopionego, a pod ciśnieniem roboczym, odstęp między wewnętrznymi przewodami lub między przewodami a obudową ziemionej jest bardzo mały. Dzięki wysokiemu stopniowi pre-zmontowania w fabryce, kluczowe komponenty są wysyłane już zainstalowane. Jednakże przemieszczenie komponentów podczas transportu lub wprowadzenie drobnych zanieczyszczeń podczas montażu na miejscu może zniekształcać rozkład pola elektrycznego wewnątrz. W przeciwieństwie do sprzętu z izolacją porcelanową, nawet małe kolce lub cząsteczki w przerzutnikach GIS mogą powodować nieprawidłowe rozładowanie lub zniszczenie.

Dlatego próba wytrzymałościowa na miejscu służy jako ostatnia lina ratunkowa do weryfikacji wydajności GIS i jakości montażu.

Zgodnie z przepisami testów przyjęcia, napięcie testowe na miejscu wynosi 80% napięcia testowego w fabryce. Na przykład, dla GIS 110 kV, napięcie wytrzymałościowe pętli głównej wynosi 80% napięcia testowego w fabryce: 230 kV × 80% = 184 kV, zastosowane przez 1 minutę. Test powinien być przeprowadzony co najmniej 24 godziny po pełnym wypełnieniu gazu. Urządzenia chroniące przed przepięciami i transformatory napięcia nie powinny być włączone w test. Wysoko napięte kablice wychodzące powinny być testowane razem po połączeniu z GIS. Przed testem, opór izolacyjny powinien być zmierzony i potwierdzony jako zadowalający.

Procedura testu: Zwiększ napięcie z szybkością 3 kV/s do napięcia roboczego (63,5 kV), utrzymuj przez 1-3 minuty, aby obserwować stan sprzętu, a następnie podnieś do 184 kV i utrzymuj przez 1 minutę. Powtórz tę procedurę dla każdej fazy.

GIS, który przeszedł próbę wytrzymałościową, może być wdrożony do użytku. Jednak ten test nie może wykryć wszystkich potencjalnych defektów. W trakcie eksploatacji GIS musi wytrzymywać nie tylko napięcie częstotliwości przemysłowej, ale także napięcia przepięciowe i przełącznicowe. Siła pola elektrycznego zniszczenia gazu SF₆ różni się w zależności od typu napięcia. Dla systemów elektrod cylindrycznych współosiowych, 50% napięcia zniszczenia SF₆ może być empirycznie wyrażone jako:

U₅₀ = (AP + B)μd

Gdzie:
P — ciśnienie komory
d — odległość elektryczna (mm)
μ — współczynnik wykorzystania pola elektrycznego
A, B — stałe zależne od kształtu napięcia

Zatem, napięcie zniszczenia różni się w zależności od typu napięcia i polaryzacji. Różne wewnętrzne defekty mają różne wrażliwości na różne kształty napięcia. Napięcie częstotliwości przemysłowej jest wrażliwe na zniszczenie izolacji spowodowane przez wilgoć, zanieczyszczenia lub cząsteczki metaliczne w SF₆, ale mniej wrażliwe na drapania powierzchniowe lub złe warunki powierzchni przewodnika.

Dlatego próby wytrzymałościowe częstotliwości przemysłowej nie mogą wykryć wszystkich wewnętrznych defektów. Wzmocnienie kontroli procesów podczas montażu i poprawa ogólnej jakości montażu pozostają najważniejszymi środkami zapewniającymi bezpieczne działanie GIS.

3. Podsumowanie

Ten artykuł analizuje kluczowe punkty kontroli procesu i jakości w montażu i uruchamianiu sprzętu GIS na miejscu. Pokazuje, że próby wytrzymałościowe na miejscu mogą jedynie częściowo odzwierciedlać ogólne jakość i wykonanie montażowe zainstalowanego GIS. Co ważniejsze, podkreśla, że jedynie poprzez ścisłą kontrolę każdego procesu montażowego - zapewnianie pełnego zgodności z procedurami i instrukcjami pracy - sprzęt GIS może być bezpiecznie i niezawodnie uruchomiony od samego początku.

Mamy nadzieję, że ten podsumowanie będzie użytecznym odniesieniem dla kolegów w branży budowy energetycznej.