Pagsasaliksik sa Teknolohiya ng Pag-install ng GIS Equipment sa Pagtatayo ng 110 kV Substation

Ang Gas Insulated Switchgear (GIS) ay binubuo ng mga circuit breaker, disconnectors, earthing switches, current transformers, voltage transformers, surge arresters, busbars, connectors, at outlet terminals. Dahil sa mas mataas na katiwalaan, seguridad, at relatibong maliit na paggamit ng espasyo, ito ay malawakang ginagamit sa disenyo at konstruksyon ng mga high-voltage substation. Sa mga urban at makapal ang populasyon na lugar, ang GIS ang pinili dahil sa kanyang kompak na estruktura at kamangha-manghang kakayahang insulate.

Gayunpaman, ang mga 110 kV-class na substation ay nakaharap sa maraming hamon sa panahon ng pag-install ng mga kasangkapan ng GIS. Ito ay kinabibilangan ng eksaktong posisyon ng mga kasangkapan, mahirap na electrical connections, at sistema ng commissioning at testing. Bukod dito, ang disenyo ng inhenyeriya ng mga substation ay dapat din isipin ang espasyo para sa operasyon at pag-aayos ng mga kasangkapan, tiyakin na lahat ng electrical components ay tumataas nang maaring tulong at madaling i-upgrade o i-maintain sa hinaharap.

Mga Requisito sa Pag-install ng Mga Kasangkapan ng GIS sa 110 kV Substations

Ang pangunahing mga abilidad ng IEC 62271-203 Certified GIS equipment ay nasa kanyang kompak na disenyo at kamangha-manghang electrical performance, nagbibigay-daan ito upang magampanan ang transmisyon at distribusyon ng mataas na tensyon na kuryente sa limitadong espasyo. Kaya, sa panahon ng pag-install sa 110 kV substations, dapat na mapagmasdan nang eksakto ang configuration ng kasangkapan, spatial layout, at compatibility sa umiiral na mga sistema.

Una, bago ang pag-install, dapat sukatin ang sukat ng pre-determined na lokasyon ng pag-install, at siguruhin na ang lokasyong ito ay makakatugon sa environmental requirements para sa operasyon ng kasangkapan, tulad ng temperatura, humidity, at seismic performance. Mahalaga ang hakbang na ito, dahil ang performance ng IEC 62271-203 Certified GIS equipment ay lubhang naapektuhan ng environment ng pag-install.

Pangalawa, dapat gumawa ng mahigpit na plano para sa electrical installation scheme upang tiyakin na lahat ng electrical connections ay isinasagawa nang may pagsunod sa specifications ng manufacturer at compliant sa safety standards ng State Grid. Ito ay kinabibilangan ng disenyo at layout ng grounding system, cable routes, at protection systems para sa IEC 62271-203 Certified GIS equipment. Ang bawat aspeto ay dapat matumpakan upang iwasan ang anumang potensyal na mga risk sa seguridad.

Teknolohiya ng Pag-install ng Mga Kasangkapan ng GIS
Transportasyon at Paghahanda ng Kasangkapan

Sa panahon ng transportasyon, ang mga kasangkapan ng GIS—na binubuo ng mabigat na metal enclosures (karaniwang ilang tonelada) at sensitibong mga electrical components—nangangailangan ng kontrol sa vibrasyon sa loob ng 3–60 Hz at acceleration ≤0.3g (gravitational acceleration). Dapat sumunod ang transport protocols sa mga standard ng electrical equipment upang mabawasan ang mga shock sa sensitibong mga component at mabawasan ang pre-installation failure rates.

Dapat gamitin ang vibration-resistant at waterproof na materyales sa packaging. Halimbawa, ang main switches ay dapat buong balutan ng ≥10 cm thick na foam at ipagtibay ng rigid PVC shells, sumunod sa specifications ng manufacturer. Dapat ang desiccants ay panatilihin ang internal humidity ≤40% upang maiwasan ang pagpasok ng moisture.

Ang kondisyon ng storage ay nangangailangan ng kontrol sa temperatura sa pagitan ng -10°C at 40°C at relative humidity ≤70% upang protektahan ang metal at insulation materials. Dapat maging shielded ang mga lugar ng storage mula sa electromagnetic interference, dust, at corrosive agents. Dahil ang mga kasangkapan ng GIS ay karaniwang lumampas sa 25 tons, ang lifting equipment ay dapat may kapasidad na ≥30-ton at stability na sumasaklaw sa mga requirement ng konstruksyon. Ang bilis ng handling ay hindi dapat lumampas sa 2 m/min upang maiwasan ang impact damage.

Kritikal ang pre-installation on-site testing, kasama ang insulation resistance, grounding resistance, at phase checks. Dapat sumunod ang lahat ng resulta sa mga standard upang tiyakin na ang performance ng kasangkapan ay sumasaklaw sa design specifications. Ang teknikal na requirements para sa transportasyon at paghahanda ay detalyado sa Table 1. Bukod dito, ang presyo ng 145kV circuit breaker ay isang key factor sa procurement at overall project cost evaluation.

Handling at Positioning ng Kasangkapan
Kapag inililipat ang mga kasangkapan ng GIS, ang design load ng pangkaraniwang lifting equipment ay karaniwang higit sa 25% mas mataas kaysa sa self-weight ng kasangkapan upang tiyakin ang safety margin sa proseso ng paglipat. Halimbawa, kapag ang timbang ng GIS module ay 20 tons, kailangan ang crane na gagamitin ay dapat may kapasidad ng pag-lift na hindi bababa sa 25 tons. Sa parehong oras, dapat suriin ang stability ng crane upang iwasan ang pagtumba nito dahil sa paglabag sa load sa panahon ng operasyon. Sa aktwal na proseso ng transportasyon ng kasangkapan ng GIS, ang bilis ng transportasyon ay hindi dapat lumampas sa 2 m/min. Ito ay maaaring mabawasan ang vibrasyon at potensyal na pinsala sa kasangkapan dahil sa sobrang bilis. Bago bawat paglipat, kinakailangan suriin kung sapat ang espasyo at stable support surface sa daanan upang iwasan ang pagtilt o pagbagsak ng kasangkapan dahil sa operasyon sa hindi pantay na lupa. Sa proseso ng positioning, ang accuracy ay isang mahalagang factor. Ang positional deviation sa pag-install ng kasangkapan ng GIS ay dapat kontrolin sa loob ng ±5mm upang tiyakin ang tamang koneksyon ng mga interface ng kasangkapan at integrity ng sistema. Ang pagkamit ng precision na ito ay karaniwang tinutulungan ng high-precision laser rangefinders at electronic levels para sa positioning. Ang preparatory work sa installation point ay kinabibilangan ng pagsukat sa flatness ng lupa, na may pamantayan na hindi hihigit sa 3mm ang height difference bawat square meter. Ang environmental requirement para sa pag-install ng kasangkapan ng GIS ay ang bilang ng particles na may diameter na mas malaki kaysa 0.5 μm sa hangin ng area ng pag-install ay hindi dapat lumampas sa 352,000 per cubic meter. Dahil dito, karaniwang itinatayo ang temporary cleanroom environment sa installation site, at ginagamit ang high-efficiency particulate air (HEPA) filters upang panatilihin ang kalidad ng hangin at iwasan ang pagpasok ng dust at particles sa kasangkapan sa panahon ng proseso ng pag-install. Ang teknikal na requirements para sa handling at positioning ng kasangkapan ay ipinapakita sa Table 2.

Pag-assemble ng Components

Ang mga joint ng mga component ay dapat may napakataas na sealing performance upang maiwasan ang pag-leak ng gas. Para sa kasangkapan ng GIS, ang annual leakage rate ng SF₆ gas ay hindi dapat lumampas sa 0.5%. Ang indikador na ito ay direktang may kaugnayan sa insulation strength at arc-resistance ability ng kasangkapan. Upang matugunan ang requirement na ito, ang material ng sealing gasket na ginagamit sa proseso ng assembly ay dapat may kamangha-manghang temperature-resistant at pressure-resistant properties. Bukod dito, ang compression setting ng gasket ay dapat 35% - 50% upang tiyakin ang long-term sealing effectiveness.

Sa panahon ng spesipiko na operasyon ng pag-assemble ng mga component, lahat ng puntos ng koneksyon ay dapat ma tighten gamit ang torque wrench batay sa torque na iniharap ng manufacturer. Halimbawa, para sa connecting bolts na pangunahing nagdadala ng kuryente, ang torque ay dapat 100 - 120 N·m upang tiyakin ang stability at reliability ng electrical connection.

Electrical Connections

Ang pangunahing tungkulin ng electrical connections ay tiyakin na lahat ng conductive components at puntos ng koneksyon ay nagpapakita ng sapat na electrical conductivity at mechanical stability. Sa panahon ng proseso ng koneksyon, ang torque sa lahat ng puntos ng electrical connection ay dapat sumunod sa mga requirement na iniharap ng manufacturer upang tiyakin ang malakas at matagal na stable na mga koneksyon. Lahat ng mga bolt at contact surfaces ay dapat dumaan sa angkop na pagsisilid at pre-treatment, karaniwang kasama ang pag-alis ng oxide layers at ang application ng conductive lubricants upang mabawasan ang contact resistance.

Ang pagsukat ng contact resistance ay isang mahalagang hakbang sa quality control ng electrical connections. Ang contact resistance sa mga puntos ng koneksyon ay hindi dapat lumampas sa micro-ohm level, na ang specific values ay depende sa uri at laki ng joint [5]. Upang matugunan ang standard na ito, kailangan suriin ang bawat punto ng koneksyon gamit ang precision resistance tester upang tiyakin na lahat ng mga koneksyon ay nasa specified resistance range.

Sa high-voltage environments, ang electrical insulation ay isang vital aspect ng electrical connections. Bawat punto ng koneksyon at insulating component ay dapat matiis ang hindi bababa sa 1.5 times ang normal operating voltage. Para sa 110 kV GIS equipment, ito ay nangangahulugan ng pagtiis ng hindi bababa sa 165 kV. Ang waterproofing at moisture-proofing treatments para sa lahat ng electrical connections ay essential, lalo na para sa mga substation facilities na nag-ooperate sa outdoor o humid environments. Ang mga joints at terminal devices ay dapat gumamit ng sealing technologies na sumasaklaw sa IP65 o mas mataas na protection ratings upang iwasan ang pagpasok ng moisture at contaminants sa electrical system. Ang key technical requirements para sa electrical connections ay ipinapakita sa Table 3.

Commissioning Tests

Ang mga commissioning tests ay karaniwang nagsisimula sa unit-level tests at unti-unting lumilipat sa overall system tests. Sa insulation resistance tests, ang layunin ay tiyakin na lahat ng electrical insulation materials ay nananatiling nasa mahusay na kondisyon at walang potential na pinsala na nakuha sa panahon ng proseso ng pag-install. Upang suriin ang insulation strength ng kasangkapan ng GIS, kinakailangan ang withstand voltage tests. Para sa 110 kV GIS equipment, ang AC test voltage na inilapat sa withstand voltage test ay hindi bababa sa 230 kV, na may duration ng 1 minuto, upang suriin ang performance ng sistema sa ilalim ng high-voltage conditions.

Ang partial discharge (PD) tests ay partikular na mahalaga para sa pag-evaluate ng seguridad ng kasangkapan ng GIS. Ang partial discharge ay isang maagang senyas ng pag-degrade ng insulation material. Kaya, ang pag-monitor at pag-control ng PD activity ay mahalaga upang maiwasan ang mga pagkakamali ng kasangkapan. Ang halaga ng discharge na naitala sa panahon ng test ay hindi dapat lumampas sa 5 pC. Ang PD tests ay isinasagawa gamit ang acoustic emission detection devices sa tiyak na frequencies upang tiyakin na lahat ng natukoy na discharge activities ay maayos na identified at evaluated.

Ang mga mechanical operation tests ng mga circuit breakers ay bahagi rin ng mga commissioning tests. Ito ay kasama ang maraming consecutive na opening at closing operations ng mga circuit breakers. Karaniwan, ang hindi bababa sa 50 mechanical operations na walang pagkakamali ay kinakailangan upang veriphy ang kanilang operational reliability. Ang oras para sa bawat operasyon ay inirecord at ikumpara sa standard operation time na ibinigay ng manufacturer, na karaniwan ay nasa pagitan ng 30-50 ms. Ang system synchronization tests ay din indispensable. Ang test na ito ay ginagamit upang suriin ang synchronous performance ng mga component tulad ng circuit breakers at disconnectors sa panahon ng aktwal na operasyon. Ang synchronization error ay dapat kontrolin sa loob ng ±10 ms upang tiyakin na lahat ng operasyon ay matapos nang maayos sa loob ng time window na required ng power grid.

Sa huli, isinasagawa ang overall system function tests, kasama ang pagsuri ng mga protection at control systems. Ang hakbang na ito ay tiyakin na lahat ng protective relays, control modules, at communication devices ay maaring tama na tugon sa preset fault at operating conditions. Ipinapakita ang iba't ibang fault scenarios sa panahon ng test upang suriin ang response time at action accuracy ng sistema. Ang reaction time para sa lahat ng actions ay karaniwang required na nasa loob ng 100 ms.

Conclusion

Ang aplikasyon ng kasangkapan ng GIS sa 110 kV substations ay hindi lamang nag-optimize sa umiiral na proseso ng pag-install at nag-improve ng overall system performance, kundi nagbigay din ng malakas na suporta para sa teknikal na pag-unlad sa industriya ng enerhiya. Sa pamamagitan ng pagdaloy sa mga teknik ng pag-install ng kasangkapan ng GIS, maaari magbigay ng valuable reference materials para sa mga designer. Ito ay nagbibigay-daan sa kanila upang gumawa ng mas siyentipiko at epektibong mga desisyon sa harap ng komplikadong engineering challenges, na nagpapataas ng success rate ng mga proyekto ng substation.