Top 5 kritična upravljanja procesom za instalaciju i pustanje u rad GIS-a

Ovaj rad kratko iznosi prednosti i tehničke karakteristike GIS (Gas-Insulated Switchgear) opreme, te detaljno objašnjava nekoliko ključnih tačaka kontrole kvaliteta i mera kontrola procesa tokom montaže na terenu. Naglašava se da ispitivanje otpornosti na napon na mestu može samo djelomično odraziti ukupnu kvalitetu i radove montaže GIS opreme. Samo jačanjem kompletne kontrole kvaliteta tijekom cijelog procesa montaže - posebno u ključnim područjima poput okruženja montaže, rukovanja adsorbentima, obrade gasnih komora i testiranja otpornosti petlje - može se osigurati sigurno i bezbedno upravljanje GIS opremom.

Sa razvojem električnih sistema, sve više se stavlja naglasak na mehaničke i električne performanse primarnih transformatorskih oprema. Kao rezultat, sve naprednija električna oprema se sve češće koristi u transformatornicama. Među njima, Gas-Insulated Metal-Enclosed Switchgear (GIS) dobija sve širu primenu zbog svojih mnogo prednosti. Stoga je montaža i upravljanje GIS-a postalo centralni aspekt izgradnje transformatornice.

1. Tehničke karakteristike GIS opreme

• Kompaktna struktura s malim površinama zauzimanja

• Visoka operativna pouzdanost i odlične sigurnosne performanse

• Eliminacija negativnih vanjskih uticaja

• Kratki period montaže

• Lako održavanje i dugi intervali između pregleda

2. Ključne tačke kontrole procesa i mere kontrole u montaži GIS-a

Zbog visokog stepena integracije i kompaktnog dizajna GIS opreme, bilo kakva previdnost tokom montaže na mestu može ostaviti skrivene rizike koji bi mogli dovesti do kvara opreme ili čak nesreća u mreži. Na osnovu iskustva sa mnogo instalacija GIS transformatornica, stroga kontrola nad sljedećim ključnim aspektima je neophodna tokom montaže i upravljanja.

2.1 Kontrola okruženja montaže

SF₆ gas je vrlo osjetljiv na vlagu i prljavštine, stoga mora biti strogo kontrolisan okruženje na mestu montaže. Budući da se gasne komore moraju otvoriti tokom montaže, rad treba obavljati samo u suho i jasno vreme, s relativnom vlažnošću zraka ispod 80%. Nakon što se komora otvori, vakuum obrada treba nastaviti neprekidno kako bi se smanjio vremenski interval izlaganja. Za spoljašnje instalacije, brzina vetra ne smije premašiti Beaufort ljestvicu 3. Ako je potrebno, lokalne štitne mere treba implementirati oko otvorene područje komore, a generisanje prašine unutar sigurnog područja mora biti strogo kontrolisano. Područje montaže mora ostati čisto i uredno.

Osoblje ne sme nositi odeću ili rukavice od losih vlakana. Kosa mora biti potpuno pokrivena kapuljačom, a treba nositi masku za lice. U uslovima visoke temperature, treba poduzeti hladnjacijske mere kako bi se sprečilo da znoj uvodi vlagu u komoru.

2.2 Rukovanje adsorbentima u gasnim komorama GIS-a

Adsorbenti koji se koriste u GIS-u su tipično 4A molekularni sito, koji su nekonduktivni, imaju nisku dielektričnu konstantu i nemaju prašinu. Oni pokazuju snažnu apsorpcijsku sposobnost i mogu izdržati visoku temperaturu i izlaganje lukovima. Adsorbenti treba sušiti u vakuum sušilici pri 200–300°C tokom 12 sati. Surovci treba odmah nakon sušenja maknuti i instalirati u komoru unutar 15 minuta. Komora sa instaliranim adsorbentom treba početi vakuum obradu odmah kako bi se smanjio vremenski interval izlaganja vazduhu.

Prije instalacije, adsorbenti treba težiti i zabeležiti za buduće referencije tokom održavanja. Ako se masa poveća za više od 25% tokom inspekcije, to ukazuje na značajnu apsorpciju vlažnosti i zahteva regeneraciju. Adsorbenti iz gasnih komora za ugasevanje luka ne mogu biti regenerisani.

2.3 Vakuum obrada gasnih komora

Vakuum obrada treba početi odmah nakon montaže komore. U spojnom cevu mora biti instaliran check valve, a specifična osoba mora pratiti proces kako bi se sprečilo vraćanje pumpnog ulja u komoru u slučaju greške struje. Prvo treba pokrenuti vakuum pumpu kako bi se proverila pravilna operacija, zatim otvoriti sve ventile cevi. Kada se zaustavi, ventili treba zatvoriti pre nego što se isključi pumpa.

Nakon dostizanja apsolutnog pritiska unutra manjeg od 133 Pa, vakuum pumpa treba nastaviti raditi dodatnih 30 minuta, zatim se zaustaviti i izolovati. Apsolutni pritisak (PA) se beleži nakon 30 minuta stanja mira. Nakon dodatnih 5 sati stanja mira, pritisak (PB) se ponovo čita. Komora se smatra dobro zatvorena ako je PB – PA < 67 Pa. Samo nakon prolaska ovog ispita tesnosti, kvalifikovani SF₆ gas može biti punjen u komoru.

Tijekom vakuum obrade, treba izbjegavati dugotrajne situacije u kojima je jedna strana diskovskog izolatora pod nominiranim radnim pritiskom, dok je druga strana pod visokim vakuumom, jer to može dovesti do mehaničkog oštećenja. Ako je potrebno, pritisak na strani pod pritiskom treba smanjiti ispod 50% nominiranog vrednosti.

2.4 Zemljenje kućišta

Zbog gusto raspoređene interne strukture GIS-a, električni razmak između vodilaca i između vodilaca i metalne kućišta je vrlo mali. U slučaju unutrašnjeg propada, veliki strujni talasi će protjecati kroz zemljenje vodilace u zemljenje mrežu. Takođe, budući da je GIS kućište izrađeno od zatvorene petlje metala, asimetrični sistemski propadi mogu indukovati značajne napone na kućištu zbog magnetske indukcije, što može dovesti do oštećenja opreme ili opasnosti za osoblje.

Stoga, radovi zemljenja moraju ispunjavati visoke standarde. Transformatornice koje koriste GIS su preporučene da koriste bakrene zemljenje mreže kako bi se smanjila ukupna otpornost zemljenja. Sve veze između kućišta i zemljenje mreže takođe moraju koristiti bakrene materijale. Zbog prisustva diskovskih izolatora i gumenih sigurnosnih uzorka između gasnih komora, moraju biti instalirane vezujuće bakrene trake između kućišta. Presek površine ovih vezujućih traka treba da odgovara preseku glavne zemljenje mreže.

GIS koristi višetocku shemu zemljenja. Broj i lokacija zemljenja tačaka treba da slijede proizvođačevi i dizajnerski specifikacije.

2.5 Testiranje otpornosti glavne petlje

Testiranje otpornosti glavne petlje je ključno u montaži GIS-a. Ne samo da provjerava integritet kontaktne veze između modula, već potvrđuje i ispravnu faznu sekvenca glavne busbare. Za potpuno zatvorenu switchgear, ispravna fazna sekvenca i pouzdane veze su posebno važne. U praksi, došlo je do re-rada zbog pogrešne fazne sekvenca ili nepravilnih veza vodilaca.

Proizvođači tipično nude standardne vrednosti kontaktne otpornosti za interne veze. Otpornost petlje treba testirati segment po segment tokom montaže, omogućavajući ranu detekciju i ispravljanje loših kontakata. Mjerena otpornost svakog segmenta ne smije premašiti zbir proizvođačevih specificiranih vrednosti za sve veze unutar tog segmenta.

Nakon potpune montaže, treba obaviti kompletni test otpornosti petlje, a rezultat ne smije premašiti teorijsku izračunatu vrednost.

Posebna napomena: Testiranje otpornosti petlje ne smije se obavljati na komorama koje podliježu vakuum obradi. Pod sub-atmosferskim pritiskom, dielektrična snaga unutra komore je ekstremno niska. Čak i par desetak volti može dovesti do površinskog rasipanja na diskovskim izolatorima, ostavljajući tragove rasipanja koji postaju slabi izolacioni tačke i potencijalne izvore propada tijekom operacije. Stoga, moraju se provesti pažljive provere prije bilo kakvog merenja otpornosti kako bi se izbegao testiranje na evakuiranim komorama.

2.6 Ispitivanje otpornosti na napon

Odlične izolacione osobine SF₆ gasa omogućavaju GIS-u da dostigne kompaktni dizajn. GIS koristi zemljenje aluminijum legira kućišta, i pod radnim pritiskom, razmak između internih vodilaca ili između vodilaca i zemljenje kućišta je vrlo mali. Zbog visokog stupnja fabrične pre-montaže, ključni komponenti se isporučuju preinstalirani. Međutim, pomak komponenti tokom transporta ili uvođenje sitnih prljavština tokom montaže na mestu može distorzirati unutrašnje elektromagnetsko polje. Različito od porcelanskih izolatora, čak i manji burzi ili čestice u GIS prekidaci mogu dovesti do anormalnog rasipanja ili propada.

Stoga, ispitivanje otpornosti na napon na mestu služi kao posljednja linija obrane za potvrdu performansi i kvalitete montaže GIS-a.

Prema regulama prihvatnog testiranja, ispitni napon na mestu je 80% fabričnog ispitnog napona. Na primjer, za 110 kV GIS, ispitni napon glavne petlje je 80% fabričnog ispitnog napona: 230 kV × 80% = 184 kV, primjenjuje se tokom 1 minute. Test treba obaviti najmanje 24 sata nakon potpune punjenja gasa. Protuudarne uređaje i transformatori napona ne treba uključivati u test. Visokonaponske izlazne kabelske linije treba testirati zajedno nakon što su povezane sa GIS-om. Prije testa, treba izmeriti i potvrditi zadovoljavajuću izolacionu otpornost.

Postupak testiranja: Povećati napon stopom od 3 kV/s do nominiranog radnog napona (63.5 kV), zadržati 1–3 minute kako bi se promatrало состояние оборудования, затем повысить до 184 кВ и удерживать в течение 1 минуты. Повторите эту процедуру для каждой фазы.

GIS, который прошел испытание на прочность, может быть введен в эксплуатацию. Однако это испытание не может обнаружить все потенциальные дефекты. В эксплуатации GIS должен выдерживать не только сетевое напряжение, но и грозовые и коммутационные перенапряжения. Прочность пробоя SF₆ газа изменяется в зависимости от типа напряжения. Для коаксиальных цилиндрических электродных систем, 50%-ная прочность пробоя SF₆ может быть эмпирически выражена как:

U₅₀ = (AP + B)μd

Где:
P — Давление камеры
d — Электрический зазор (мм)
μ — Коэффициент использования электрического поля
A, B — Константы, зависящие от формы напряжения

Таким образом, напряжение пробоя изменяется в зависимости от типа и полярности напряжения. Различные внутренние дефекты имеют разную чувствительность к различным формам напряжения. Сетевое переменное напряжение чувствительно к пробою изоляции, вызванному влагой, примесями или металлическими частицами в SF₆, но менее чувствительно к поверхностным царапинам или плохому состоянию поверхности проводника.

Следовательно, испытания на прочность при сетевом напряжении не могут обнаружить все внутренние дефекты. Усиление контроля процессов при монтаже и улучшение общего качества монтажа остаются наиболее важными мерами для обеспечения безопасной эксплуатации GIS.

3. Заключение

В этой статье анализируются ключевые точки процесса и контроля качества при монтаже и вводе в эксплуатацию оборудования GIS. Она демонстрирует, что испытания на прочность на месте могут лишь частично отражать общее качество и мастерство установленного оборудования GIS. Более важно, она подчеркивает, что только через строгий контроль каждого этапа монтажа, обеспечивая полное соответствие процедурам и инструкциям по работе, можно безопасно и надежно ввести оборудование GIS в эксплуатацию с самого начала.

Надеемся, что этот обзор будет полезным справочным материалом для коллег в области строительства электроэнергетики.