Top 5 kritičnih procesnih kontrol za nameščanje in preizkušanje GIS

Ta razprava kratek navede prednosti in tehnološke značilnosti opreme GIS (gazovokrmilne preklopnice), ter podrobno razloži nekaj ključnih točk kontrole kakovosti in ukrepov za nadzor procesa med namestitvijo na mestu. Poudarja, da lahko preizkusi obdržnosti napetosti na mestu le delno odražajo splošno kakovost in izvedbo namestitve opreme GIS. Varno in gladko vključevanje opreme GIS je mogoče zagotoviti le s posodabljanjem celostne kontrole kakovosti skozi celoten postopek namestitve, zlasti v ključnih področjih, kot so okolje namestitve, ravnanje z adsorbentom, ravnanje z plinskih komor in preizkusi upornosti zanke.

S razvojem elektroenergetskega sistema se povečujejo zahteve glede mehaničnih in električnih lastnosti osnovne opreme pretvorne. Tako se v pretvorne vse bolj pogosto uporabljajo naprednejše električne naprave. Med njimi pridobiva Gas-Insulated Metal-Enclosed Switchgear (GIS) širšo uporabo zaradi svojih mnogih prednosti. Zato je namestitev in vključevanje GIS postalo centralni vidik gradnje pretvorne.

1. Tehnološke značilnosti opreme GIS

• Kompaktna struktura z majhnim površinjskim prostorom

• Visoka operativna zanesljivost in odlične varnostne lastnosti

• Odstranitev neprijetnih zunanjih vplivov

• Kratki čas namestitve

• Enostavno vzdrževanje in dolgi intervali preverjanja

2. Ključne točke nadzora procesa in ukrepi za nadzor pri namestitvi GIS

Zaradi visoke integracije in kompaktnega dizajna opreme GIS lahko kakršen koli pregled med namestitvijo na mestu pusti skrite tveganja, ki lahko vodijo do odpovedi opreme ali celo do nesreč omrežja. Na podlagi izkušenj z večkratno namestitvijo GIS pretvorne je ključno, da se strogo nadzorujejo naslednji ključni aspekti med namestitvijo in vključevanjem.

2.1 Nadzor okolja namestitve

Plin SF₆ je zelo občutljiv na vlago in onesnaženje, zato mora biti okolje namestitve na mestu strogo nadzorovano. Ker je treba med namestitvijo odpreti plinske komore, bi se delati morali samo v suhom, jasnem vremenu z relativno vlago okoliščin pod 80%. Ko je komora odprta, bi se morala vakuumna obravnava izvajati neprekinjeno, da se zmanjša čas izpostavljenosti. Za zunanje namestitve naj ne presežejo hitrosti vetra 3 stopnje po Beaufortovi lestvici. Če je potrebno, bi bilo treba okoli odprte komore uvesti lokalne štitne ukrepe in strogo nadzirati nastanek prahu v varnem območju. Območje namestitve mora ostati čisto in urejeno.

Osebje ne sme nositi obleke ali rokavic iz prožnih vlaken. Lasje mora biti popolnoma pokrito kapico, in bi se morale nositi maski. V višjih temperaturah bi bilo treba sprejeti hladilne ukrepe, da se prepreči vstop vlage v komoro zaradi pota.

2.2 Ravnjanje z adsorbentom v plinskih komorah GIS

Adsorbent, ki se uporablja v GIS, je tipično 4A molekulski sit, ki je netokoven, ima nizko dielektrično konstanto in je brez prahu. Ima močno adsorpcijsko sposobnost in lahko izdrži visoke temperature in izpostavljenost loku. Adsorbent bi moral biti sušen v vakuumni sušilnici pri 200–300°C za 12 ur. Takoj po sušenju ga je treba odstraniti in namestiti v komoro v 15 minutah. Komora z nameščenim adsorbentom mora začeti z vakuumsko obravnavo takoj, da se zmanjša izpostavljenost zraku.

Pred namestitvijo bi bil adsorbent treba tehtati in zabeležiti za prihodnje referenco pri vzdrževanju. Če masa naraste za več kot 25% med pregledom, to kaže na veliko absorpcijo vlage in zahteva regeneracijo. Adsorbent iz komor za uglaševanje loka se ne more regenerirati.

2.3 Vakuumna obravnava plinskih komor

Vakuumna obravnava bi morala začeti takoj po sestavljanju komore. V povezovalni cevi bi morala biti nameščena protitlačna ventila, in posvečena oseba bi morala nadzirati postopek, da se prepreči nazajtekanje pumpnega olja v komoro v primeru izpada struje. Najprej bi se morala zagnati vakuumna pumpa, da se preveri pravilno delovanje, preden se odprejo vse ventilne cevi. Pri ustavljanju bi se morale zapreti ventile pred izklopom pompe.

Po dosegu notranjega absolutnega tlaka pod 133 Pa bi morala vakuumna pumpa nadaljevati z delovanjem še 30 minut, nato pa se ustaviti in izolirati. Absolutni tlak (PA) se zabeleži po 30 minutah miru. Po dodatnih 5 urah miru se ponovno prebere tlak (PB). Komora je dobro zaprta, če je PB – PA < 67 Pa. Samo po uspešnem preizkusu tesnosti je mogoče v komoro napeljati kvalificiran plin SF₆.

Med vakuumsko obravnavo se je treba izogniti dolgemu stanju, ko je ena stran diska insulatorja pod nominalnim delovnim tlakom, druga pa pod visokim vakuumom, ker bi to lahko povzročilo mehansko poškodbo. Če je potrebno, zmanjšajte tlak na strani z tlakom pod 50% nominalne vrednosti.

2.4 Zazemljanje ohišja

Zaradi gosto notranje razporeditve GIS je električna razdalja med vodiči in med vodiči in metalnimi ohišji zelo majhna. V primeru notranje odpovedi bodo veliki krivuljni tokovi tekli skozi zazemljilne vodiče v zazemljilno omrežje. Poleg tega, ker je ohišje GIS izdelano iz zaprtih krožnih kovinskih materialov, lahko asimetrične sistemsko odpovedi inducirajo velike napetosti na ohišju zaradi magnetne indukcije, kar lahko poškoduje opremo ali ogroža osebje.

Zato mora biti zazemljanje izvedeno na visokem standardu. Predlagano je, da pretvorne, ki uporabljajo GIS, uporabljajo bakrene zazemljilne omrežja, da se zmanjša skupni upor zazemljanja. Vsi povezavi med ohišjem in zazemljilnim omrežjem morajo biti tudi iz bakrena materiala. Zaradi prisotnosti diskov insulatorjev in gumenih zategnutij med plinskimi komorami morajo biti med ohišji nameščeni povezovalni bakreni traki. Prečni prerezi teh povezovalnih trakov morajo biti enaki prečnim prerezom glavnega zazemljilnega omrežja.

GIS uporablja shemo z več zazemljilnimi točkami. Število in lokacija zazemljilnih točk morata slediti navodilom proizvajalca in projektanta.

2.5 Preizkus upornosti glavne zanke

Preizkus upornosti glavne zanke je ključen pri namestitvi GIS. Ne le preverja celost kontaktnih povezav med moduli, ampak tudi pravilnost faznega zaporedja glavne matnice. Za popolnoma zaprto preklopno opremo je pravilno faziranje in zanesljive povezave posebej kritično. V praksi se je že zgodilo, da je bilo potrebno ponovno opravljati delo zaradi napačnega faziranja ali napačnih povezav vodičev.

Proizvajalci običajno dajejo standardne vrednosti upornosti kontakta za notranje povezave. Upornost zanke bi morala biti preverjena delno med sestavljanjem, kar omogoča zgodnje odkrivanje in popravljanje slabišč. Merjena upornost vsakega odseka ne sme presegati vsote specifičnih vrednosti proizvajalca za vse povezave znotraj tega odseka.

Po popolnem sestavljanju bi mora biti izveden celosten preizkus upornosti zanke, in rezultat ne sme presegati teoretično izračunane vrednosti.

Posebna opomba: Preizkusa upornosti zanke ne smete izvajati na komorah, ki se vakuumirajo. Pod atmosferskim tlakom je dielektrična moč znotraj komore zelo nizka. Nekaj desetin voltov lahko povzroči površinsko razsevanje na diskovih insulatorjev, kar pusti sledi razsevanja, ki postanejo šibke izolacijske točke in potencialne viri odpovedi med delovanjem. Zato je treba izvesti previdne preglede pred kakršnim koli merjenjem upornosti, da se izogne preizkusu na vakuumiranih komorah.

2.6 Preizkus obdržnosti napetosti

Izjemne izolacijske lastnosti plina SF₆ omogočajo GIS, da doseže kompakten dizajn. GIS uporablja zazemljena aluminija legiranja ohišja, in pod delovnim tlakom je razmik med notranjimi vodiči ali med vodiči in zazemljeno ohišjem zelo majhen. Zaradi visoke pred-sestavljenosti v tovarni so ključne komponente dostavljene že nameščene. Vendar lahko premik komponent med prevozom ali uvoz malih onesnaženosti med namestitvijo na mestu distorira notranje električno polje. V nasprotju s porcelanskimi izolatorji lahko celo manjši bradek ali delci v GIS preklopnikih povzročijo neobičajno razsevanje ali odpoved.

Zato služi preizkus obdržnosti napetosti na mestu kot zadnja obramba za preverjanje zmogljivosti GIS in kakovosti namestitve.

Skupaj s predpisi za sprejemne preizkuse je testna napetost na mestu 80% tovarniskega testnega napetosti. Na primer, za 110 kV GIS je preizkus obdržnosti napetosti glavne zanke 80% tovarniskega testnega napetosti: 230 kV × 80% = 184 kV, ki se uporablja za 1 minuto. Preizkus bi moral biti izveden vsaj 24 ur po popolnem napolnju s plinom. Ograničevalniki nihanja in napetostne transformatorji ne bi smeli biti vključeni v preizkus. Visoko napetostne izhodne kabelske povezave bi morale biti preizkušene skupaj po povezavi z GIS. Pred preizkusom bi morala biti meritvena upornost izmerjena in potrjena.

Postopek preizkusa: Napetost povečujte z hitrostjo 3 kV/s do nominalne delovne napetosti (63,5 kV), držite 1-3 minute, da opazujete stanje opreme, nato povečajte do 184 kV in ohranite 1 minuto. Ponovite ta postopek za vsako fazo.

GIS, ki preide preizkus obdržnosti napetosti, se lahko vključi v delovanje. Vendar ta preizkus ne more zaznati vseh potencialnih defektov. V delovanju mora GIS izdrževati ne le frekvenčno napetost, temveč tudi napetosti zaradi gremlja in preklopov. Razpadno polje SF₆ plina se spreminja glede na vrsto napetosti. Za koaksialni cilindrični elektrosistem se 50% razpadna napetost SF₆ lahko empirično izrazi kot:

U₅₀ = (AP + B)μd

Kjer:
P — Tlak komore
d — Električna razdalja (mm)
μ — Faktor uporabe električnega polja
A, B — Konstante, odvisne od valovne oblike napetosti

Tako se razpadna napetost spreminja glede na vrsto napetosti in polariteto. Različni notranji defekti imajo različno občutljivost na različne valovne oblike napetosti. Frekvenčna AC napetost je občutljiva na izolacijske odpovedi zaradi vlage, onesnaženosti ali kovinskih delcev v SF₆, vendar manj občutljiva na površinske podcrtine ali slabe pogoje površine vodiča.

Zato frekvenčni preizkusi obdržnosti napetosti ne morejo zaznati vseh notranjih defektov. Okrepitve nadzora procesov med namestitvijo in izboljšave splošne kakovosti namestitve ostajajo najpomembnejši ukrepi za zagotavljanje varnega delovanja GIS.

3. Zaključek

Ta razprava analizira ključne točke nadzora procesa in kakovosti pri namestitvi in vključevanju opreme GIS na mestu. Pokazuje, da preizkusi obdržnosti napetosti na mestu lahko le delno odražajo splošno kakovost in izvedbo nameščene opreme GIS. Pomembneje pa je, da poudarja, da je le strog nadzor vsakega koraka namestitve - s popolnim spoštovanjem postopkov in navodil za delo - mogoče varno in zanesljivo vključevanje opreme GIS od samega začetka.

Upamo, da bo ta povzetek služil kot uporaben referenčni materijal za kolege v industriji gradnje elektroenergetske infrastrukture.