Истражување на технологијата за инсталација на GIS опрема во конструкцијата на подстанција од 110 кВ

Гасовата изолирана комутациона опрема (GIS) се состои од прекинувачи, разединувачи, земјски клучеви, трансформатори на строј, волтметрични трансформатори, заштитни делови, магистрални жички, поврзувачи и излезните терминали. Со посилна надежност, безбедност и релативно мал пресечен простор, тоа е широко користено во дизајнот и изградбата на подстанции со висок напон. Во градски и густонаселени области, GIS е претпочитан избор поради неговата компактна структура и одлични изолациони карактеристики.

Меѓутоа, подстанциите од 110 кВ класа се соочуваат со многу предизвици при инсталирањето на GIS опрема. Овие вклучуваат прецизно позиционирање на опремата, комплексни електрични поврзаници, како и пуск и испитување на системот. Поради тоа, инженерскиот дизајн на подстанциите исто така мора да го има во предвид просторот за оперативна работа и одржување на опремата, осигурувајќи дека сите електрични компоненти работат надежно и можат лесно да се ажурираат или одржуваат во иднина.

Барања за инсталирање на GIS опрема во подстанции од 110 кВ

Основните предности на IEC 62271 - 203 сертифицираната GIS опрема се во нејзиниот компактен дизајн и одлични електрични карактеристики, што ја овозможува да предизвика трансмисија и дистрибуција на висок напон во ограничен простор. Затоа, при инсталирањето во подстанции од 110 кВ, мора да се даде прецизна паричка на конфигурацијата на опремата, просторната распоредба и компатибилноста со постојните системи.

Прво, пред инсталирањето, треба да се измерат размерите на предодредената локација за инсталирање, и треба да се осигура дека оваа локација може да задоволи еколните барања за работа на опремата, како температура, влажност и сеизмичка перформанца. Овој чекор е важен, бидејќи перформансата на IEC 62271 - 203 сертифицираната GIS опрема значително зависи од околината за инсталирање.

Второ, треба да се направи внимателен план за електричната инсталација, за да се осигура дека сите електрични поврзаници се извршуваат во строга согласност со спецификациите на производителот и споредуваат со безбедносните стандарди на Државната мрежа. Ова вклучува дизајн и распоредба на системот за земјско поврзување, маршрути за кабели и заштитни системи за IEC 62271 - 203 сертифицираната GIS опрема. Секој аспект мора да биде точно реализиран за да се избегнат потенцијални безбедносни ризици.

Технологија за инсталирање на GIS опрема
Транспорта и подготовка на опремата

При транспорт, GIS опремата—која се состои од тешки метални облочиња (обично неколку тони) и осетливи електрични компоненти—бара контрола на вибрацијата во опсег од 3–60 Hz и акцелерација ≤0.3g (гравитациона акцелерација). Протоколите за транспорт мора да следат стандардите за електрична опрема за да се минимизира трепетењето на осетливите компоненти и да се намали претходната стапка на неуспех.

Пакетирањето треба да користи материјали кои су одговорни на вибрации и водостојчиви. На пример, главните прекинувачи мора да бидат целосно обвикнати со пенест материјал со дејност од ≥10 cm и подкрпени со тврди PVC облочиња, споредувајќи ги спецификациите на производителот. Сушечни материјали треба да одржуваат влажноста во интериорот ≤40% за да се спречи влегувањето на влага.

Условите за складирање бараат контрола на температурата помеѓу - 10°C и 40°C со релативна влажност ≤70% за заштита на метални и изолациони материјали. Подручјата за складирање мора да бидат заштитени од електромагнетна интерференција, праш, и корозивни агенти. Бидејќи весот на GIS опремата често надминува 25 тони, опремата за возење мора да има капацитет од ≥30 тони со стабилност која одговара на изградбените барања. Брзината на управување не треба да надмине 2 m/min за да се избегне повреда од удар.

Пред-инсталационите испитувања на местото се критични, вклучувајќи испитување на изолациониот отпор, земјски отпор, и фазни проверки. Сите резултати мора да одговараат на стандардите за да се осигура дека перформансата на опремата одговара на дизајнот. Техничките барања за транспорт и подготовка се детаљно прикажани во Табела 1. Дополнително, цената на прекинувачот од 145кВ е ключен фактор во набавката и оцената на целокупните проектни трошоци.

Обработка и позиционирање на опремата
Кога се преместува GIS опрема, дизајнот на општа опрема за возење обично е повеќе од 25% надвор од својата тежина за да се осигура сигурност во процесот на преместување. На пример, ако тежината на модулот GIS е 20 тони, кранот кој се користи мора да има капацитет за возење од најмалку 25 тони. Исто така, стабилноста на кранот треба да се оцени за да се спречи да се окрене поради отклонување на теретот во време на работа. Во временските услови на пренос на GIS опрема, брзината на пренос не треба да надмине 2 m/min. Ова може да намали вибрациите и потенцијалната повреда на опремата поради премногу брза брзина. Пред секое преместување, потребно е да се провери дали има доволно простор и стабилна подршка на патот за да се спречи наклонување или паѓање на опремата поради работа на неравен терен. Во процесот на позиционирање, точноста е критичен фактор. Одступувањето од позиционирањето на инсталирањето на GIS опрема мора да биде контролирано до ± 5mm за да се осигура правилната поврзувања на интерфејсите на опремата и целоста на системот. Реализацијата на оваа прецизност обично се помогнува со високо-прецизни лазерни мерачи на растојание и електронски нивели за позиционирање. Подготовката на инсталационата точка вклучува мерење на равнината на земјата, со стандард од не повеќе од 3mm на висинска разлика по квадратен метар. Еколните барања за инсталирање на GIS опрема се дека бројот на честички со дијаметар поголем од 0.5 μm во воздухот на областа за инсталирање не треба да надмине 352,000 по кубен метар. За тоа, обично се поставува временски чиста соба на местото за инсталирање, и се користат високо-ефективни частички филтри за поддржана квалитет на воздухот и за спречување на праш и честички да влезат во опремата во време на инсталирањето. Техничките барања за обработка и позиционирање на опремата се прикажани во Табела 2.

Собирање на компоненти

Заградите на компонентите мора да имаат екстремно висока запечатувања за да се спречи протечувањето на гас. За GIS опрема, годишниот степен на протечување на SF₆ гас не треба да надмине 0.5%. Овој показател е директно поврзан со изолационата сила и арковата способност на опремата. За да се задоволи ова барање, материјалот на запечатување кој се користи во процесот на собирање мора да има одлични карактеристики на температурна и притисна отпорност. Поради тоа, компресијата на заградата треба да биде поставена на 35% - 50% за да се осигура долготрајна ефективност на запечатување.

Во конкретната операција на собирање на компоненти, сите точки на поврзување мора да се затврдат со моментен клуч според моментот одреден од производителот. На пример, за поврзување болци кои првенствено носат строј, моментот треба да биде 100 - 120 N·m за да се осигура стабилноста и надежноста на електричното поврзување.

Електрични поврзувања

Главната задача на електричните поврзувања е да се осигура дека сите проводни компоненти и точки на поврзување покажуваат доволна електрична проводност и механичка стабилност. Во текот на процесот на поврзување, моментот на сите електрични точки на поврзување мора да одговара на производителските спецификации за да се гарантираацрепка и долготрајно стабилна поврзувања. Сите болци и контактни површини мора да претрпеат одговарајуваацрепка и предобработка, обично вклучувајќи го мачењето на оксидни слоеви и примената на проводни смазни материјали за намалување на контактната резистивност.

Мерењето на контактната резистивност е критичен чекор во контролата на квалитетот на електричните поврзувања. Контактната резистивност на точки на поврзување не треба да надмине микрото-ом ниво, со специфични вредности одредени според типот и големината на поврзувањето [5]. За да се задоволи овој стандард, секоја точка на поврзување мора да биде испитана со прецизен резистивен тестер за да се осигура дека сите поврзувања се наоѓаат во одредениот опсег на резистивност.

Во околини со висок напон, електричната изолација исто така е важен аспект на електричните поврзувања. Секоја точка на поврзување и изолациони компоненти мора да издразне најмалку 1.5 пати од нормалниот рабочи напон. За GIS опрема од 110 кВ, ова значи да издразни најмалку 165 кВ. Водостојчивоста и заштитата од влага за сите електрични поврзувања е суштинска, особено за подстанциони опреми кои работат во отворена околина или влажни услови. Заградите и терминалните уреди треба да користат технологии за запечатување кои одговараат на степенот на заштита IP65 или повисок за да се спречи влегувањето на влага и контаминанти во електричниот систем. Клучните технички барања за електрични поврзувања се прикажани во Табела 3.

Испитувања на пускот

Испитувањата на пускот обично започнуваат со испитувања на ниво на единица и постепено се прошируваат до целиот систем. Во испитувањата на изолационата резистивност, целта е да се осигура дека сите електрични изолациони материјали остануваат во добар состојба и се слободни од потенцијални повреди причинети во текот на процесот на инсталирање. За да се оцени изолационата сила на GIS опремата, потребни се испитувања на издразнување. За GIS опрема од 110 кВ, испитниот AC напон применет во испитувањето на издразнување е најмалку 230 кВ, со продолжителност од 1 минута, за да се испита перформансата на системот под услови на висок напон.

Испитувањата на делумни дисипации (PD) се особено важни за оценка на безопасноста на GIS опремата. Делумната дисипација е ран знак на деградација на изолациони материјали. Затоа, мониторингот и контролата на активноста на PD е критични за спречување на повреди на опремата. Количеството на дисипација записано во текот на испитувањето не треба да надмине 5 pC. Испитувањата на PD се извршуваат со уреди за детекција на акустички емисии на одредени фреквенции за да се осигура дека сите детектирани активности на дисипација се правилно идентификувани и оценети.

Механичките испитувања на прекинувачите исто така се дел од испитувањата на пускот. Овие вклучуваат многу последователни операции на отварање и затварање на прекинувачите. Обично, потребни се најмалку 50 механички операции без повреди за да се верификува нивната функционална надежност. Времето за секоја операција се запишува и се споредува со стандардното време на операција доставено од производителот, кој обично е помеѓу 30 - 50 ms. Испитувањата на синхронизација на системот исто така се незаменими. Овој испит се користи за верификација на синхронизационата перформанса на компоненти како што се прекинувачите и разединувачите во реални услови. Грешката на синхронизација мора да биде контролирана до ±10 ms за да се осигура дека сите операции се завршуваат гладко во времескиот прозорец потребен од страна на електроплодовата мрежа.

На крај, се извршуваат цели испитувања на функционалноста на системот, вклучувајќи ги испитувањата на системите за заштита и контрола. Овој чекор осигурува дека сите заштитни релеи, контролни модули и комуникациски уреди можат правилно да реагираат на претставени услови на повреда и операција. Во текот на испитувањето, се симулираат различни сценарија на повреда за да се верификуваат временските одговори и точноста на акцијата на системот. Времето за реагирање на сите акции обично е потребно да биде во рамки од 100 ms.

Заклучок

Примената на GIS опрема во подстанции од 110 кВ не само оптимизира постојниот процес на инсталирање и подобрува целокупната перформанса на системот, туку и дава силна поддршка за технологиските напредоци во електроплодовата индустрија. Со дубоко истражување на техниките за инсталирање на GIS опрема, може да се дадат вредни референтни материјали за дизајнерите. Ова им овозможува да прават подетални и ефективни одлуки кога се соочуваат со комплексни инженерски предизвици, што го подобрува успехот на проектите на подстанции.