Έρευνα στη Τεχνολογία Εγκατάστασης Συσκευών GIS κατά τη Διαδικασία Κατασκευής Υποσταθμίου 110 kV

Το Τεχνητό Σύστημα Απομόνωσης (GIS) αποτελείται από προστατικά, αποσυνδέστριες, συνδέστριες εδάφους, μετατροπείς ρεύματος, μετατροπείς τάσης, προστατευτικά από κορυφή, συνδετικές λωρίδες, συνδέσεις και εξόδους. Με υψηλότερη αξιοπιστία, ασφάλεια και σχετικά μικρή διαθέσιμη χώρα, είναι ευρέως χρησιμοποιούμενο στο σχεδιασμό και κατασκευή υψηλής τάσης υποσταθμίων. Σε αστικές και πυκνοκατοικημένες περιοχές, το GIS είναι η προτιμώμενη επιλογή λόγω της συμπαγούς δομής και της εξαιρετικής απομονωτικής απόδοσης.

Ωστόσο, οι υποσταθμοί τάξης 110 kV αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις κατά την εγκατάσταση εξοπλισμού GIS. Αυτές περιλαμβάνουν τον ακριβή θεσμό του εξοπλισμού, περίπλοκες ηλεκτρικές συνδέσεις, καθώς και την επιχειρησιακή εναρμόνιση και δοκιμή του συστήματος. Επιπλέον, το μηχανικό σχεδιασμό των υποσταθμίων πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τη χώρα για τη λειτουργία και συντήρηση του εξοπλισμού, εξασφαλίζοντας ότι όλα τα ηλεκτρικά συστατικά λειτουργούν αξιόπιστα και μπορούν να ενημερωθούν ή να συντηρηθούν εύκολα στο μέλλον.

Απαιτήσεις Εγκατάστασης Για Εξοπλισμό GIS σε Υποσταθμίες 110 kV

Οι βασικές πλεονεκτικές διαφορές του εξοπλισμού GIS που πιστοποιείται από το IEC 62271 - 203 βρίσκονται στο συμπαγή σχεδιασμό και την εξαιρετική ηλεκτρική απόδοση, που επιτρέπει τη μεταφορά και κατανομή υψηλής τάσης ρεύματος σε περιορισμένη χώρα. Συνεπώς, κατά την εγκατάσταση σε υποσταθμίες 110 kV, πρέπει να δίδεται ακριβής προσοχή στην διάταξη του εξοπλισμού, τη χωρική διάταξη και τη συμβατότητα με τα υφιστάμενα συστήματα.

Πρώτα, πριν από την εγκατάσταση, πρέπει να μετρηθούν τα διαστήματα της προκαθορισμένης θέσης εγκατάστασης και να εξασφαλιστεί ότι αυτή η θέση μπορεί να πληροί τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις για τη λειτουργία του εξοπλισμού, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και η σεισμοαντοχή. Αυτό το βήμα είναι κρίσιμο, καθώς η απόδοση του εξοπλισμού GIS πιστοποιημένου από το IEC 62271 - 203 επηρεάζεται σημαντικά από το περιβάλλον εγκατάστασης.

Δεύτερον, πρέπει να καταρτιστεί ένας προσεκτικός σχεδιασμός για την ηλεκτρική εγκατάσταση, ώστε όλες οι ηλεκτρικές συνδέσεις να εκτελούνται σε αυστηρή συμμόρφωση με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή και να συμμορφώνονται με τα πρότυπα ασφαλείας του Διαστήματος. Αυτό περιλαμβάνει το σχεδιασμό και τη διάταξη του συστήματος εδάφους, των διαδρομών καλωδίων και των συστημάτων προστασίας για τον εξοπλισμό GIS πιστοποιημένο από το IEC 62271 - 203. Κάθε πτυχή πρέπει να εφαρμοστεί ακριβώς, για να αποφευχθούν οποιαδήποτε δυνητικά ασφαλής προσωπικός κίνδυνος.

Τεχνολογία Εγκατάστασης Εξοπλισμού GIS
Μεταφορά και Προετοιμασία Εξοπλισμού

Κατά τη μεταφορά, ο εξοπλισμός GIS, που αποτελείται από βαριά μεταλλικά φυλακεία (συνήθως μερικά τόνοι) και ευαίσθητα ηλεκτρικά συστατικά, απαιτεί ελέγχο ταλάντωσης μέσα στο διάστημα 3-60 Hz και επιτάχυνση ≤0.3g (επιτάχυνση βαρύτητας). Οι πρωτοκόλλοι μεταφοράς πρέπει να συμμορφώνονται με τα πρότυπα ηλεκτρικού εξοπλισμού για να ελαχιστοποιηθούν οι σοκ σε ευαίσθητα συστατικά και να μειωθούν οι ποσοστώσεις προεγκαταστάσεων παραλείψεων.

Η συσκευασία πρέπει να χρησιμοποιεί αντισεισμικά και υδροστερή υλικά. Για παράδειγμα, οι κύριες στροφές πρέπει να είναι εντελώς περιβαλμένες με φούμι ≥10 cm πάχους και να ενισχύονται με ρυθμιζόμενα PVC σκελετά, σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή. Τα ανυγραντικά πρέπει να διατηρούν την εσωτερική υγρασία ≤40% για να αποτραπεί η εισαγωγή υγρασίας.

Οι συνθήκες αποθήκευσης απαιτούν ελέγχο θερμοκρασίας μεταξύ -10°C και 40°C με σχετική υγρασία ≤70% για την προστασία των μεταλλικών και απομονωτικών υλικών. Οι χώροι αποθήκευσης πρέπει να προστατεύονται από ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις, σκόνη και αντιδραστικά υλικά. Λόγω του ότι οι βάρη των εξοπλισμών GIS συχνά υπερβαίνουν 25 τόνους, το εξοπλισμός υψώσεων πρέπει να έχει δυνατότητα υψώσεων ≥30 τόνων με σταθερότητα που να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις κατασκευής. Η ταχύτητα χειρισμού δεν πρέπει να υπερβαίνει 2 m/min για να αποφευχθεί η ζημία από σύγκρουση.

Η προεγκατάσταση δοκιμής στο χώρο είναι κρίσιμη, περιλαμβανομένης της αντιστάσεως απομόνωσης, της αντίστασης εδάφους και των ελέγχων φάσης. Όλα τα αποτελέσματα πρέπει να συμμορφώνονται με τα πρότυπα για να εξασφαλιστεί ότι η απόδοση του εξοπλισμού ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές σχεδιασμού. Οι τεχνικές απαιτήσεις για τη μεταφορά και την προετοιμασία λεπτομερώς παρουσιάζονται στο Πίνακα 1. Επιπλέον, ο τιμής του 145kV προστατευτικού είναι ένας κρίσιμος παράγοντας στην αγορά και την αξιολόγηση του συνολικού κόστους του έργου.

Χειρισμός και Θέση Εξοπλισμού
Κατά τη μετακίνηση εξοπλισμού GIS, η σχεδιασμένη φορτία γενικών εξοπλισμών υψώσεων είναι συνήθως περισσότερο από 25% υψηλότερη από το βάρος του εξοπλισμού για να εξασφαλίσει ένα περιθώριο ασφάλειας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετακίνησης. Για παράδειγμα, όταν το βάρος του μοντούλου GIS είναι 20 τόνοι, τότε ο χρησιμοποιούμενος πολύνιος πρέπει να έχει δυνατότητα υψώσεων τουλάχιστον 25 τόνων. Ταυτόχρονα, πρέπει να αξιολογηθεί η σταθερότητα του πολύνιου για να αποφευχθεί η πτώση λόγω παραμόρφωσης της φορτίας κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Κατά την πραγματική μεταφορά του εξοπλισμού GIS, η ταχύτητα μεταφοράς δεν πρέπει να υπερβαίνει 2 m/min. Αυτό μπορεί να μειώσει την ταλάντωση και την πιθανή ζημία του εξοπλισμού λόγω υπερβολικής ταχύτητας. Πριν από κάθε μετακίνηση, είναι απαραίτητο να ελεγχθεί εάν υπάρχει αρκετός χώρος και σταθερή επιφάνεια υποστήριξης στη διαδρομή, για να αποφευχθεί η κλίνηση ή η πτώση του εξοπλισμού λόγω λειτουργίας σε ανεπίπεδο έδαφος. Κατά τη διαδικασία θέσης, η ακρίβεια είναι ένας κρίσιμος παράγοντας. Η απόκλιση θέσης κατά την εγκατάσταση εξοπλισμού GIS πρέπει να ελέγχεται μέσα σε ± 5mm για να εξασφαλίσει τη σωστή σύνδεση των διευθύνσεων του εξοπλισμού και την ακεραιότητα του συστήματος. Η επίτευξη αυτής της ακρίβειας συνήθως επιτελείται με τη βοήθεια υψηλής ακρίβειας λέιζερ μετρητών αποστάσεων και ηλεκτρονικών νικτήρων. Η προετοιμασία στο σημείο εγκατάστασης περιλαμβάνει το μέτρημα της επιπέδειας του έδαφους, με πρότυπο να μην υπερβαίνει 3mm το ύψος διαφορά ανά τετραγωνικό μέτρο. Η περιβαλλοντική απαίτηση για την εγκατάσταση εξοπλισμού GIS είναι ότι ο αριθμός των σωματιδίων με διάμετρο μεγαλύτερο από 0.5 μm στον αέρα της περιοχής εγκατάστασης δεν πρέπει να υπερβαίνει 352.000 ανά κυβικό μέτρο. Γι' αυτό, συνήθως δημιουργείται ένα προσωρινό περιβάλλον καθαρού χώρου στο σημείο εγκατάστασης, και χρησιμοποιούνται αποτελεσματικοί φίλτροι αερίων (HEPA) για να διατηρηθεί η ποιότητα του αέρα και να αποφευχθεί η εισαγωγή σκόνης και σωματιδίων στον εξοπλισμό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εγκατάστασης. Οι τεχνικές απαιτήσεις για την χειρισμό και θέση του εξοπλισμού παρουσιάζονται στο Πίνακα 2.

Συναρμολόγηση Συστατικών

Οι συνδέσεις των συστατικών πρέπει να έχουν εξαιρετική απομονωτική απόδοση για να αποτραπεί η διάρροια αερίου. Για τον εξοπλισμό GIS, η ετήσια διάρροια του αερίου SF₆ δεν πρέπει να υπερβαίνει 0.5%. Αυτό το δείκτη είναι άμεσα συνδεδεμένο με την απομονωτική ισχύ και την αντοχή στην ηλεκτρική φωτοπαγίδα του εξοπλισμού. Για να εκπληρωθεί αυτή η απαίτηση, το υλικό που χρησιμοποιείται στην συναρμολόγηση πρέπει να έχει εξαιρετική αντοχή στη θερμοκρασία και την πίεση. Επιπλέον, η συμπίεση της σφραγίδας πρέπει να είναι 35% - 50% για να εξασφαλίσει μακροχρόνια αποτελεσματικότητα απομόνωσης.

Κατά τη συγκεκριμένη λειτουργία συναρμολόγησης των συστατικών, όλα τα σημεία σύνδεσης πρέπει να συμπιέζονται με τον δασκάλιο της τροχής σύμφωνα με την τροχή που ορίζει ο κατασκευαστής. Για παράδειγμα, για τα συνδετικά βολτίδια που μεταφέρουν κυρίως ρεύμα, η τροχή πρέπει να είναι 100 - 120 N·m για να εξασφαλίσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της ηλεκτρικής σύνδεσης.

Ηλεκτρικές Συνδέσεις

Η κύρια εργασία των ηλεκτρικών συνδέσεων είναι να εξασφαλίσει ότι όλα τα συνδετικά συστατικά και σημεία σύνδεσης δείχνουν αρκετή ηλεκτρική συνεκτικότητα και μηχανική σταθερότητα. Κατά τη διαδικασία σύνδεσης, η τροχή σε όλα τα ηλεκτρικά σημεία σύνδεσης πρέπει να συμμορφώνεται με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για να εγγυηθεί ασφαλής και μακροχρόνια σταθερή σύνδεση. Όλα τα βολτίδια και επιφάνειες επαφής πρέπει να υποβληθούν σε κατάλληλη καθαρικότητα και προετοιμασία, συνήθως περιλαμβάνοντας την αφαίρεση οξειδωτικών στρωμάτων και την εφαρμογή συνεκτικών λιπαντικών για να μειωθεί η αντίσταση επαφής.

Το μέτρημα της αντίστασης επαφής είναι ένα κρίσιμο βήμα στον έλεγχο ποιότητας των ηλεκτρικών συνδέσεων. Η αντίσταση επαφής στα σημεία σύνδεσης δεν πρέπει να υπερβαίνει το επίπεδο μικροώμ, με συγκεκριμένες τιμές να καθορίζονται σύμφωνα με τον τύπο και το μέγεθος της σύνδεσης [5]. Για να εκπληρωθ