110 kV áramelosztó telepítésében szereplő GIS-eszközök telepítési technológiájának kutatása

A gázizolált kapcsolókészülék (GIS) áramköri törésvédőkből, szekciókapcsolókból, földelő kapcsolókból, áramerősségekből, feszültségerősségekből, villámlásvédelmi eszközökből, buszledek, csatlakozókból és kimeneti végpontokból áll. Magasabb megbízhatóságával, biztonságosságával és viszonylag kis térigényűségével széles körben használják a magasfeszültségű alakulók tervezésében és építésében. A városi és sűrűn lakott területeken a GIS a preferált választás kompakt szerkezete és kiváló izoláló teljesítménye miatt.

Azonban a 110 kV-os osztályú alakulók GIS-berendezéseinek telepítése során sok kihívással találkoznak. Ezek közé tartozik a berendezések pontos elhelyezése, összetett elektromos csatlakozások, valamint a rendszer beüzemelése és tesztelése. Ezenkívül az alakulók mérnöki tervezése figyelembe kell vennie a berendezések üzemeltetésének és karbantartásának helyét is, hogy minden elektromos komponens megbízhatóan működjön, és jövőben könnyen frissíthető vagy karbantartandó legyen.

A 110 kV-os alakulók GIS-berendezéseinek telepítési követelményei

Az IEC 62271-203 tanúsított GIS-berendezések alapvető előnyei a kompakt tervezés és kiváló elektromos teljesítmény, amely lehetővé teszi a magasfeszültségű áram továbbítását és elosztását korlátozott térben. Ezért a 110 kV-os alakulókban történő telepítés során pontos figyelmet kell fordítani a berendezések konfigurációjára, térbeli elrendezésére és a meglévő rendszerekkel való kompatibilitására.

Először is, a telepítés előtt meg kell mérni a meghatározott telepítési hely méreteit, és biztosítani kell, hogy ez a hely kielégítse a berendezések működéséhez szükséges környezeti követelményeket, mint például a hőmérséklet, a páratartalom és a seismikus teljesítmény. Ez a lépés létfontosságú, mivel az IEC 62271-203 tanúsított GIS-berendezések teljesítménye jelentősen befolyásolódik a telepítési környezeten.

Másodszor, óvatos terveket kell készíteni az elektromos telepítési séma számára, hogy minden elektromos csatlakozást a gyártó előírásai és az Állami Hálózat biztonsági normái szerint hajtjanak végre. Ez magában foglalja a földelő rendszer, a kábelek útvonalai és a védelmi rendszerek tervezését és elrendezését az IEC 62271-203 tanúsított GIS-berendezések számára. Minden aspektust pontosan kell végrehajtani, hogy elkerülje a potenciális biztonsági kockázatokat.

GIS-berendezések telepítési technológiája
Berendezések szállítása és előkészítése

A szállítás során a GIS-berendezések – amelyek nehéz fémmel borított dobozokat (általában több tonna) és érzékeny elektromos komponenseket tartalmaznak – 3–60 Hz-es rezgéskontrollra és ≤0,3g (gravitációs gyorsulás) szükségesek. A szállítási protokollok megfelelnek az elektromos berendezések normáinak, hogy minimalizálják a szokkolást az érzékeny komponenseken, és csökkentsék a telepítés előtti hibaelőfordulási rátát.

A csomagolás rezgésszünetes és vízárt anyagokat kell használnia. Például a főkapcsolókat ≥10 cm vastagságú habbal kell teljesen bepakolni, és merev PVC-légyekkel erősíteni a gyártó előírásai szerint. A szárítóanyagok garantálnak belső páratartalmat ≤40%-ot, hogy megelőzzék a nedvesség betolakodását.

A tárolási feltételek -10°C és 40°C közötti hőmérséklet-ellenőrzést és ≤70% relatív páratartalmat igényelnek, hogy védjék a fémes és izoláló anyagokat. A tárolóterületeknek vízhangulat-védő, pormentes és korrodáló hatású anyagoktól mentesnek kell lenniük. Mivel a GIS-berendezések tömege gyakran meghaladja a 25 tonnát, a felemelő berendezéseknek legalább 30 tonnás kapacitásuk és stabilizációjuk kell megfeleljen a szerkezeti követelményeknek. A kezelési sebesség nem haladhatja meg a 2 m/perc értéket, hogy elkerülje a hatásokat okozó sérüléseket.

A telepítés előtti helyszíni tesztelés kulcsfontosságú, beleértve az izolációs ellenállás, a földelő ellenállás és a fázisellenőrzést. Az összes eredménynek meg kell felelnie a normáknak, hogy a berendezések teljesítménye megfeleljen a tervezési specifikációknak. A szállítás és előkészítés műszaki követelményei részletesen szerepelnek a 1. táblázatban. Ezenkívül a 145 kV-os áramköri törésvédő ára kulcsfontosságú tényező a beszerzésben és az egész projekt költségbecslésében.

Berendezékek kezelése és elhelyezése
A GIS-berendezések mozgatásakor a felemelő berendezések tervezési terhelése általában 25%-kal nagyobb, mint a berendezések saját súlya, hogy biztosítson biztonsági margót a mozgatási folyamat során. Például, ha a GIS modul súlya 20 tonna, akkor a használt darócra legalább 25 tonna felemelő kapacitásra van szükség. Ugyanakkor a darócra stabilitását is ki kell értékelni, hogy elkerülje a fordulási veszélyt a terhelés eltérése miatt a művelet során. A GIS-berendezések tényleges szállítása során a szállítási sebesség nem haladhatja meg a 2 m/perc értéket. Ez csökkenti a berendezések rezgései és a túl nagy sebesség miatti potenciális sérüléseket. Minden mozgatás előtt ellenőrizni kell, hogy elegendő-e a tér és stabil-e a támogató felület az úton, hogy elkerülje a berendezések ferde állását vagy leesését egyenletlen talajon. Az elhelyezési folyamat során a pontosság kulcsfontosságú tényező. A GIS-berendezések telepítési pozícionálási hiba ± 5 mm-nél kisebbnek kell lennie, hogy biztosítsa a berendezések interfészei helyes kapcsolódását és a rendszer integritását. A pontosság elérése általában magas pontosságú lézeres távolságmérők és elektronikus szintmérők segítségével történik. A telepítési pont előkészítése a talaj egyenletlenségének mérését is magában foglalja, ahol a szabvány a négyzetméterenkénti magasságváltozás maximum 3 mm. A GIS-berendezések telepítésének környezeti követelménye, hogy a telepítési terület levegőjében a 0,5 μm-nél nagyobb átmérőjű részecskék száma ne haladja meg a 352 000-et a köbméterenként. Ezért általában ideiglenes tiszta szobakörnyezetet állítanak fel a telepítési helyszínen, és magas hatékonyságú részecskés levegőszűrőket (HEPA) használnak a levegőminőség fenntartására, és annak megelőzésére, hogy por és részecskék kerüljenek be a berendezésekbe a telepítés során. A berendezékek kezelésének és elhelyezésének technikai követelményei a 2. táblázatban láthatók.

Alkatrészek összeszerelése

Az alkatrészek csatlakozásainak rendkívül magas zárhatósága kell legyen, hogy megelőzze a gáz kifolyását. A GIS-berendezések esetében az SF₆ gáz éves kifolyási aránya nem haladhatja meg a 0,5%-ot. Ez a mutató közvetlenül összefügg az eszközök izolációs erejével és ívkitörlési képességével. Ahhoz, hogy ez a követelmény teljesüljön, az összeszerelés során használt szigetelőhenger anyaga rendkívül hő- és nyomásálló tulajdonságokkal kell rendelkezzen. Továbbá a szigetelőhenger nyomásbeállítása 35% - 50% között kell legyen, hogy garantálja a hosszú távú zárhatóságot.

Az alkatrészek összeszerelésének konkrét műveletében minden csatlakozási pontot forgatónyomaték-kulccsal kell behúzni a gyártó által előírt forgatónyomatékkal. Például a főleg áramviselő csatlakozóbolcsek esetében a forgatónyomaték 100 - 120 N·m kell, hogy legyen, hogy garantálja az elektromos csatlakozás stabilitását és megbízhatóságát.

Elektromos csatlakozások

Az elektromos csatlakozások elsődleges feladata, hogy minden vezető komponens és csatlakozási pont elégséges elektromos vezetőképességgel és mechanikai stabilitással rendelkezzen. A csatlakozási folyamat során minden elektromos csatlakozási pont forgatónyomatéka meg kell feleljen a gyártó előírásainak, hogy hozzanak létre erős és hosszú távú stabil csatlakozásokat. Minden bolcs és kapcsolódási felületnek megfelelő tisztításra és előkészítésre van szüksége, amely általában oxi rétegek eltávolítását és vezető kenőanyagok alkalmazását jelenti, hogy csökkentsék a kapcsolódási ellenállást.

A kapcsolódási ellenállás mérése az elektromos csatlakozások minőség-ellenőrzésének kulcsfontosságú lépése. A csatlakozási pontokon a kapcsolódási ellenállás nem haladhatja meg a mikroohm-szintet, a konkrét értékek a csatlakozás típusától és méretétől függően [5]. Ehhez a szabványhoz minden csatlakozási pontot precíziós ellenállásmérővel kell tesztelni, hogy biztosítsa, hogy minden csatlakozás a meghatározott ellenállási tartományon belül maradjon.

Magasfeszültségű környezetben az elektromos izoláció is az elektromos csatlakozások fontos aspektusa. Minden csatlakozási pont és izoláló komponensnek legalább 1,5-szeresnek kell bírnia a normális működési feszültséget. A 110 kV GIS-berendezések esetében ez azt jelenti, hogy legalább 165 kV-t kell bírni. Az összes elektromos csatlakozás vízellenálló és nedvességellenálló kezelése létfontosságú, különösen a külső vagy nedves környezetben működő alakulók esetében. A csatlakozók és végződések IP65 vagy magasabb védelmi osztályú szigetelőtechnológiákat kell használni, hogy megelőzzék a nedvesség és a szennyező anyagok betolakodását az elektromos rendszerbe. Az elektromos csatlakozások kulcsfontosságú technikai követelményei a 3. táblázatban láthatók.

Beüzemelési tesztek

A beüzemelési tesztek általában egység-szintű tesztekkel kezdődnek, majd fokozatosan általános rendszer-tesztekig haladnak. Az izolációs ellenállás tesztje célja, hogy biztosítsa, hogy az összes elektromos izolációs anyag jó állapotban maradjon, és nem szenvedett semmilyen kárt a telepítés során. A GIS-berendezések izolációs erejének értékeléséhez szükséges a tartós feszültség tesztje. A 110 kV GIS-berendezések esetében a tartós feszültség tesztben alkalmazott AC-feszültség legalább 230 kV kell, hogy legyen, 1 percig, hogy vizsgálja a rendszer teljesítményét magasfeszültségű körülmények között.

A részleges kibocsátás (PD) tesztek különösen fontosak a GIS-berendezések biztonságának értékelésére. A részleges kibocsátás az izolációs anyagok romlásának korai jele. Emiatt a PD-tevékenység monitorozása és ellenőrzése kulcsfontosságú a berendezések kudarcának megelőzéséhez. A teszt során feljegyzett kibocsátás mennyisége nem haladhatja meg a 5 pC-ot. A PD-tesztek hangszóró kibocsátás detektáló eszközökkel végzett, adott frekvenciákon, hogy biztosítsák, hogy minden detektált kibocsátási tevékenység megfelelően azonosítva és értékelve legyen.

Az áramköri törésvédők mechanikai működési tesztjei is a beüzemelési tesztek részét képezik. Ezek többszörös, egymás utáni nyitási és bezáró műveleteket tartalmaznak. Általában legalább 50 sikeres mechanikai művelet szükséges, hogy ellenőrizzék a működési megbízhatóságukat. Minden művelet idejét rögzítik és összehasonlítják a gyártó által előírt standard működési idővel, ami általában 30 - 50 ms között van. A rendszer szinkronizációs tesztjei is alapvetőek. Ez a teszt arra szolgál, hogy ellenőrizze a circuit breakers és szekciókapcsolók szinkronizált működését a tényleges műveletek során. A szinkronizációs hiba ±10 ms-nél kisebbnek kell lennie, hogy biztosítsa, hogy minden művelet simán befejeződik a hálózat által megkövetelt időablakban.

Végül, az általános rendszer funkció tesztek végzése, beleértve a védelmi és irányítási rendszerek ellenőrzését is. Ez a lépés biztosítja, hogy minden védelmi relé, irányítási modul és kommunikációs eszköz helyesen reagáljon a előre beállított hiba- és működési körülményekre. A teszt során különböző hibaeseteket szimulálnak, hogy ellenőrizzék a rendszer reakcióidejét és a cselekvés pontosságát. A reakcióidejére általában 100 ms-en belül kell teljesülnie minden művelet esetében.

Következtetés

A GIS-berendezések 110 kV-os alakulókban történő alkalmazása nem csak optimalizálja a meglévő telepítési folyamatot, és javítja az általános rendszer teljesítményét, de erős támogatást is nyújt a villamosenergia-iparban történő technológiai előrehaladásnak. A GIS-berendezések telepítési technológiáinak megismerésével értékes referenciányományt tudunk nyújtani a tervezőknek. Ez lehetővé teszi számukra, hogy tudományosabb és hatékonyabb döntéseket hozzanak, amikor komplex mérnöki kihívásokkal találkoznak, így növelve az alakuló-projektek sikertelenségét.