Penyelidikan Teknologi Pemasangan Perkakasan GIS dalam Pembinaan Substasiun 110 kV

Peralatan Gas Insulated Switchgear (GIS) terdiri daripada pemutus litar, disconnector, earthing switch, transformer arus, transformer voltan, penahan ribut, busbar, penghubung, dan terminal outlet. Dengan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, keselamatan, dan ruang tempat yang relatif kecil, ia digunakan secara meluas dalam reka bentuk dan pembinaan substesyen voltan tinggi. Di kawasan bandar dan padat penduduk, GIS adalah pilihan utama berkat struktur kompak dan prestasi isolasi yang cemerlang.

Walau bagaimanapun, substesyen kelas 110 kV menghadapi banyak cabaran semasa pemasangan peralatan GIS. Ini termasuk kedudukan peralatan yang tepat, sambungan elektrik yang rumit, dan komisen serta ujian sistem. Selain itu, reka bentuk kejuruteraan substesyen juga mesti mempertimbangkan ruang untuk operasi dan penyelenggaraan peralatan, memastikan semua komponen elektrik beroperasi dengan boleh dipercayai dan boleh dinaik taraf atau dijaga dengan mudah pada masa hadapan.

Keperluan Pemasangan Peralatan GIS di Substesyen 110 kV

Kepentingan utama peralatan GIS bersertifikat IEC 62271 - 203 terletak pada reka bentuk kompak dan prestasi elektrik yang cemerlang, membolehkannya menjalankan transmisi dan pengagihan arus voltan tinggi dalam ruang yang terhad. Oleh itu, semasa pemasangan di substesyen 110 kV, pertimbangan yang tepat mesti diberikan kepada konfigurasi peralatan, susunan ruang, dan keserasian dengan sistem sedia ada.

Pertama, sebelum pemasangan, ukuran lokasi pemasangan yang ditentukan harus diukur, dan pastikan lokasi tersebut boleh memenuhi keperluan persekitaran untuk operasi peralatan, seperti suhu, kelembapan, dan prestasi seismik. Langkah ini penting, kerana prestasi peralatan GIS bersertifikat IEC 62271 - 203 sangat dipengaruhi oleh persekitaran pemasangan.

Kedua, rancangan pemasangan elektrik harus dibuat dengan teliti untuk memastikan semua sambungan elektrik dilakukan mengikut spesifikasi pembuat dan mematuhi piawaian keselamatan Grid Negara. Ini termasuk reka bentuk dan susunan sistem grounding, laluan kabel, dan sistem perlindungan untuk peralatan GIS bersertifikat IEC 62271 - 203. Setiap aspek mesti dilaksanakan dengan tepat untuk mengelakkan risiko keselamatan potensial.

Teknologi Pemasangan Peralatan GIS
Angkutan dan Persediaan Peralatan

Semasa angkutan, peralatan GIS—yang terdiri daripada enjin metal berat (biasanya beberapa tan) dan komponen elektrik sensitif—memerlukan kawalan getaran dalam lingkungan 3–60 Hz dan pecutan ≤0.3g (pecutan graviti). Protokol angkutan mesti mematuhi piawaian peralatan elektrik untuk mengurangkan gegaran kepada komponen sensitif dan mengurangkan kadar kegagalan sebelum pemasangan.

Pengepakan harus menggunakan bahan tahan getaran dan tahan air. Sebagai contoh, tuas utama mesti dibalut sepenuhnya dengan busa tebal ≥10 cm dan diperkuat dengan cangkang PVC keras, mengikut spesifikasi pembuat. Penyerap kelembapan harus mengekalkan kelembapan dalaman ≤40% untuk mengelakkan masuknya kelembapan.

Syarat simpanan memerlukan kawalan suhu antara -10°C hingga 40°C dengan kelembapan relatif ≤70% untuk melindungi bahan logam dan isolasi. Kawasan simpanan mesti dilindungi daripada gangguan elektromagnet, debu, dan bahan korosif. Mengingat berat peralatan GIS sering melebihi 25 tan, peralatan angkat mesti mempunyai kapasiti ≥30 tan dengan kestabilan yang memenuhi keperluan pembinaan. Kelajuan penanganan tidak boleh melebihi 2 m/min untuk mengelakkan kerosakan akibat benturan.

Ujian pra-pemasangan di tapak adalah penting, termasuk rintangan isolasi, rintangan grounding, dan pemeriksaan fasa. Semua hasil mesti mematuhi piawaian untuk memastikan prestasi peralatan memenuhi spesifikasi reka bentuk. Keperluan teknikal untuk angkutan dan persediaan diperincikan dalam Jadual 1. Tambahan pula, harga pemutus litar 145kV adalah faktor utama dalam pembelian dan penilaian kos projek keseluruhan.

Penanganan dan Penempatan Peralatan
Apabila memindahkan peralatan GIS, beban reka bentuk peralatan angkat biasanya lebih dari 25% daripada berat sendiri peralatan untuk memastikan margin keselamatan semasa proses pemindahan. Sebagai contoh, apabila berat modul GIS adalah 20 tan, maka kren yang digunakan perlu mempunyai kapasiti angkat sekurang-kurangnya 25 tan. Pada masa yang sama, kestabilan kren harus dinilai untuk mengelakkan ia terbalik akibat penyimpangan beban semasa operasi. Semasa proses pengangkutan sebenar peralatan GIS, kelajuan pengangkutan tidak boleh melebihi 2 m/min. Ini dapat mengurangi getaran dan kerosakan potensial peralatan akibat kelajuan berlebihan. Sebelum setiap pemindahan, perlu diperiksa adakah terdapat ruang yang mencukupi dan permukaan sokongan yang stabil di sepanjang laluan untuk mengelakkan peralatan condong atau jatuh akibat operasi di atas tanah tidak rata. Dalam proses penempatan, ketepatan adalah faktor penting. Penyimpangan kedudukan pemasangan peralatan GIS mesti dikawal dalam ±5mm untuk memastikan sambungan antara muka peralatan yang betul dan integriti sistem. Pelaksanaan ketepatan ini biasanya dibantu oleh pemancang jarak laser berpresisi tinggi dan paras elektronik untuk penempatan.Persiapan kerja di titik pemasangan termasuk pengukuran kecekapan permukaan tanah, dengan standard tidak melebihi 3mm perbezaan ketinggian setiap meter persegi. Keperluan persekitaran untuk pemasangan peralatan GIS adalah bahawa jumlah zarah dengan diameter lebih besar daripada 0.5 μm di udara kawasan pemasangan tidak boleh melebihi 352,000 setiap meter padu. Untuk itu, persekitaran bilik bersih sementara biasanya ditetapkan di tapak pemasangan, dan penapis partikel udara berkesan tinggi (HEPA) digunakan untuk mengekalkan kualiti udara dan mencegah debu dan zarah memasuki peralatan semasa proses pemasangan. Keperluan teknikal untuk penanganan dan penempatan peralatan ditunjukkan dalam Jadual 2.

Perakitan Komponen

Sambungan komponen mesti mempunyai prestasi segel yang sangat tinggi untuk mencegah kebocoran gas. Untuk peralatan GIS, kadar kebocoran gas SF₆ tahunan tidak boleh melebihi 0.5%. Indikator ini berkaitan langsung dengan kekuatan isolasi dan kemampuan tahan api peralatan. Untuk memenuhi keperluan ini, bahan segel yang digunakan dalam proses perakitan mesti mempunyai sifat tahan suhu dan tekanan yang cemerlang. Selain itu, pengaturan pemampatan segel harus 35% - 50% untuk memastikan keberkesanan segel jangka panjang.

Semasa operasi perakitan komponen, semua titik sambungan mesti dikencangkan dengan alat kunci momen mengikut momen yang ditetapkan oleh pembuat. Sebagai contoh, untuk baut sambungan yang membawa arus utama, momen harus 100 - 120 N·m untuk memastikan kestabilan dan kebolehpercayaan sambungan elektrik.

Sambungan Elektrik

Tugas utama sambungan elektrik adalah untuk memastikan semua komponen konduksi dan titik sambungan mempunyai kekonduksian elektrik dan kestabilan mekanikal yang mencukupi. Semasa proses sambungan, momen di semua titik sambungan elektrik mesti mematuhi keperluan yang ditetapkan oleh pembuat untuk menjamin sambungan yang kukuh dan stabil jangka panjang. Semua baut dan permukaan kontak mesti menjalani pembersihan dan praperlakuan yang sesuai, biasanya melibatkan penghapusan lapisan oksida dan penggunaan pelumas konduksi untuk mengurangkan rintangan kontak.

Pengukuran rintangan kontak adalah langkah penting dalam kawalan kualiti sambungan elektrik. Rintangan kontak di titik sambungan tidak boleh melebihi tahap mikro-ohm, dengan nilai tertentu ditentukan mengikut jenis dan saiz sambungan [5]. Untuk memenuhi standard ini, setiap titik sambungan mesti diuji menggunakan pemacu rintangan berpresisi untuk memastikan semua sambungan berada dalam julat rintangan yang ditetapkan.

Dalam persekitaran voltan tinggi, isolasi elektrik juga merupakan aspek penting dalam sambungan elektrik. Setiap titik sambungan dan komponen isolasi mesti mampu menahan sekurang-kurangnya 1.5 kali voltan operasi normal. Untuk peralatan GIS 110 kV, ini bermaksud menahan sekurang-kurangnya 165 kV. Perlakuan tahan air dan tahan lembap untuk semua sambungan elektrik adalah penting, terutamanya untuk kemudahan substesyen yang beroperasi di luar atau di persekitaran lembap. Sambungan dan peranti terminal harus menggunakan teknologi segel yang memenuhi rating perlindungan IP65 atau lebih tinggi untuk mencegah kelembapan dan kontaminan memasuki sistem elektrik. Keperluan teknikal utama untuk sambungan elektrik ditunjukkan dalam Jadual 3.

Ujian Komisen

Ujian komisen biasanya bermula dengan ujian peringkat unit dan kemudian bertahap ke ujian sistem keseluruhan. Dalam ujian rintangan isolasi, objektifnya adalah untuk memastikan semua bahan isolasi elektrik tetap dalam keadaan baik dan bebas daripada kerusakan potensial yang diderita semasa proses pemasangan. Untuk menilai kekuatan isolasi peralatan GIS, ujian tahan voltan adalah perlu. Untuk peralatan GIS 110 kV, voltan ujian AC yang dikenakan dalam ujian tahan voltan adalah sekurang-kurangnya 230 kV, dengan tempoh 1 minit, untuk menilai prestasi sistem dalam keadaan voltan tinggi.

Ujian pelepasan separa (PD) sangat penting untuk menilai keselamatan peralatan GIS. Pelepasan separa adalah tanda awal penurunan bahan isolasi. Oleh itu, pemantauan dan kawalan aktiviti PD adalah penting untuk mencegah kegagalan peralatan. Jumlah pelepasan yang direkod semasa ujian tidak boleh melebihi 5 pC. Ujian PD dijalankan menggunakan peranti deteksi emisi akustik pada frekuensi tertentu untuk memastikan semua aktiviti pelepasan yang dikesan dikenali dan dievaluasi dengan betul.

Ujian operasi mekanikal pemutus litar juga merupakan sebahagian daripada ujian komisen. Ini melibatkan operasi buka-tutup berulang-ulang pemutus litar. Biasanya, sekurang-kurangnya 50 operasi mekanikal tanpa kegagalan diperlukan untuk mengesahkan kebolehpercayaan operasi mereka. Masa setiap operasi direkod dan dibandingkan dengan masa operasi standard yang disediakan oleh pembuat, yang biasanya antara 30-50 ms. Ujian sinkronisasi sistem juga tidak terelakkan. Ujian ini digunakan untuk mengesahkan prestasi sinkron komponen seperti pemutus litar dan disconnector semasa operasi sebenar. Kesalahan sinkronisasi mesti dikawal dalam ±10 ms untuk memastikan semua operasi diselesaikan dengan lancar dalam tempoh masa yang diperlukan oleh grid tenaga.

Akhirnya, ujian fungsi sistem keseluruhan dijalankan, termasuk pemeriksaan sistem perlindungan dan kawalan. Langkah ini memastikan semua relay perlindungan, modul kawalan, dan peranti komunikasi boleh merespon dengan betul kepada keadaan rosak dan operasi yang ditetapkan. Berbagai skenario rosak disimulasikan semasa ujian untuk mengesahkan masa tindak balas dan ketepatan tindakan sistem. Masa tindak balas untuk semua tindakan biasanya diperlukan untuk berada dalam 100 ms.

Kesimpulan

Penerapan peralatan GIS di substesyen 110 kV tidak hanya mengoptimumkan proses pemasangan sedia ada dan meningkatkan prestasi sistem keseluruhan, tetapi juga menyediakan sokongan kuat untuk kemajuan teknologi dalam industri tenaga. Dengan mendalami teknik pemasangan peralatan GIS, bahan rujukan bernilai dapat disediakan untuk pereka. Ini membolehkan mereka membuat keputusan yang lebih saintifik dan berkesan apabila menghadapi cabaran kejuruteraan yang kompleks, sehingga meningkatkan kadar kejayaan projek substesyen.