Raziskava o tehnologiji nameščanja GIS opreme pri gradnji 110 kV podstani

Plinsko izolirana preklopnica (GIS) sestavlja preklopne ventile, odvajalnike, zemljenje, merilne transformatorje, napetostne transformatorje, zaščitne naprave pred prekomernimi napeti, matične vodove, povezave in izhodne terminali. Z višjo zanesljivostjo, varnostjo in relativno majhnim prostorskim zasedenjem se široko uporablja pri načrtovanju in gradnji visokonapetostnih pretvorjalnikov. V mestnih in gosto naseljenih območjih je GIS prva izbira zaradi svoje kompaktne strukture in odličnih izolacijskih lastnosti.

Vendar pa 110 kV razred pretvorjalnikov sooča z mnogimi izzivi med namestitvijo GIS opreme. To vključuje natančno postavitev opreme, kompleksne električne povezave in komisijoniranje in testiranje sistema. Poleg tega mora inženirski načrt pretvorjalnika upoštevati tudi prostor za delovanje in vzdrževanje opreme, da se zagotovi, da bodo vse električne komponente zanesljivo delovale in da jih bo mogoče v prihodnosti enostavno posodobiti ali vzdrževati.

Zahteve za namestitev GIS opreme v 110 kV pretvorjalnikih

Glavna prednost IEC 62271 - 203 certificirane GIS opreme je v njeni kompaktni strukturi in odličnih električnih lastnostih, kar omogoča prenos in distribucijo visokonapetostnega toka v omejenem prostoru. Zaradi tega mora biti med namestitvijo v 110 kV pretvorjalnikih natančno upoštevana konfiguracija opreme, prostorska razporeditev in združljivost z obstoječimi sistemi.

Prvič, pred namestitvijo bi morali biti meritve dimenzij predhodno določenega lokacije, in zagotovljeno, da ta lokacija lahko izpolni okoljske zahteve za delovanje opreme, kot so temperatura, vlaga in seizmična zmogljivost. Ta korak je ključen, saj se delovanje IEC 62271 - 203 certificirane GIS opreme zelo odraža v okolju namestitve.

Drugič, bi moralo biti podrobno načrtovano shemo električne namestitve, da se zagotovi, da so vse električne povezave izvedene strogo v skladu s specifikacijami proizvajalca in v skladu s varnostnimi standardi Državnega omrežja. To vključuje načrtovanje in razporeditev sistema zemljenja, poti kabla in zaščitnih sistemov za IEC 62271 - 203 certificirano GIS opremo. Vsaka stvar mora biti točno izvedena, da se izognemo kakršnim koli možnim varnostnim tveganjem.

Tehnologija namestitve GIS opreme
Transport in priprava opreme

Med transportom zahteva GIS oprema, ki sestavlja težke kovinske kupe (običajno več ton) in občutljive električne komponente, kontrolo vibracije v frekvenci 3-60 Hz in pospešek ≤0,3g (gravitacijska pospešek). Transportni protokoli morajo slediti standardom električne opreme, da se zmanjšajo udari na občutljive komponente in zmanjša stopnja odpovedi pred namestitvijo.

Pakiranje bi moralo uporabljati material, odporen na vibracije in vodo. Na primer, glavni preklopniki morajo biti popolnoma ovitjeni v ≥10 cm debel polisten in okrepani z trdno PVC lupino, v skladu s specifikacijami proizvajalca. Sušilnice morajo ohranjati notranjo vlago ≤40 %, da se prepreči vstop vlage.

Pogoji hranjenja zahtevajo kontrola temperature med -10°C in 40°C z relativno vlago ≤70 %, da se zaščitijo kovinski in izolacijski materiali. Prostori za hranjenje morajo biti zaščiteni pred elektromagnetnim motnjikom, prahom in koroznimi sredstvi. Glede na to, da tehta GIS opreme pogosto presega 25 ton, mora dvigala imeti kapaciteto ≥30 ton in stabilnost, ki ustrezata gradbenim zahtevam. Hitrost ravnanja ne sme presegati 2 m/min, da se izogne povratnim poškodbam.

Prednamestitveni testi na mestu so ključni, vključno z testi upornosti izolacije, upornosti zemljenja in faznih preverjanj. Vsi rezultati morajo biti v skladu s standardi, da se zagotovi, da oprema deluje v skladu z načrtovanimi specifikacijami. Tehnične zahteve za transport in pripravo so podrobno opisane v Tabeli 1. Dodatno, cena preklopnika 145 kV je ključni dejavnik pri nabavi in celotni oceni stroškov projekta.

Ravnanje in postavitev opreme
Pri premikanju GIS opreme je običajna nosilna zmogljivost splošnih dvigal običajno več kot 25 % višja od lastne teže opreme, da se zagotovi varnostni mehanizem med premikanjem. Na primer, če tehta GIS modul 20 ton, potem je potrebno, da dvigalo, ki ga uporabljamo, ima dvigno vsaj 25 ton. Hkrati je treba oceniti stabilnost dvigala, da se prepreči njegovo padanje zaradi odmika obremenitve med delovanjem. Med dejanskim transportom GIS opreme ne sme presegati hitrosti 2 m/min. To lahko zmanjša vibracijo in morebitne poškodbe opreme zaradi prevelike hitrosti. Pred vsakim premikom je potrebno preveriti, ali je na poti dovolj prostora in stabilna podpora, da se izogne nagibanju ali padcu opreme zaradi delovanja na neravnom terenu. V postopku postavitve je natančnost ključen faktor. Odstopanje pri postavitvi GIS opreme mora biti v okviru ± 5 mm, da se zagotovi pravilna povezava med vmesniki opreme in celost sistema. Ta natančnost se običajno doseže z uporabo visoko natančnih lazerjih daljomerjev in elektronskih nivo.Pripravna dela na mestu namestitve vključujejo meritve ravnosti tla, s standardom, da višinska razlika na kvadratni meter ne presega 3 mm. Okoljska zahteva za namestitev GIS opreme je, da število delcev s premerom večjim od 0,5 μm v zraku območja namestitve ne presega 352.000 na kubni meter. Zaradi tega se običajno na mestu namestitve vzpostavi začasno čisto sobo, kamor se uporabljajo visoko učinkoviti filtrovani delci (HEPA) za vzdrževanje kakovosti zraka in preprečevanje vstopa prahu in delcima v opremo med postopkom namestitve. Tehnične zahteve za ravnanje in postavitev opreme so prikazane v Tabeli 2.

Sestavljanje komponent

Spoji komponent morajo imeti zelo visoko zategnjenost, da se prepreči utrdba plina. Za GIS opremo ne sme presegati letna utrdba SF₆ plina 0,5 %. Ta kazalec je neposredno povezan z izolacijsko močjo in odpornostjo na loki opreme. Da bi izpolnili to zahtevo, mora material tanka, uporabljen v procesu sestavljanja, imeti odlične lastnosti odporne na temperaturo in tlak. Poleg tega mora biti stiskanje tanka nastavljeno na 35 % - 50 %, da se zagotovi dolgoročna učinkovitost zategnjenosti.

Med specifičnim delovanjem sestavljanja komponent morajo biti vsi spoji utegnuti z torčnim ključem v skladu z navodili proizvajalca. Na primer, za povezovalne vintove, ki glavno prenašajo tok, mora biti torčna sila 100 - 120 N·m, da se zagotovi stabilnost in zanesljivost električne povezave.

Električne povezave

Glavna naloga električnih povezav je zagotoviti, da vse prevodne komponente in spoji pokazujejo zadostno električno prevodnost in mehansko stabilnost. Med povezovanjem mora biti torčna sila na vseh električnih spojih v skladu s specifikacijami proizvajalca, da se zagotovi trdno in dolgoročno stabilno povezovanje. Vsi vinti in stikajoče površine morajo preiti ustrezno čiščenje in predobdelavo, običajno s odstranitvijo oksidnih plastov in nanesevanjem prevodnih smol, da se zmanjša stikalna upornost.

Merjenje stikalne upornosti je ključen korak v kontroli kakovosti električnih povezav. Stikalna upornost na spojih ne sme presegati mikro-ohmov, specifične vrednosti pa se določijo glede na vrsto in velikost spoja [5]. Da bi izpolnili ta standard, mora biti vsak spoj preverjen z natančnim upornostnim testiranjem, da se zagotovi, da so vse povezave v določenem opsegu upornosti.

V visokonapetostnih okoljih je tudi električna izolacija ključen vidik električnih povezav. Vsak spoj in izolacijska komponenta mora zdržati vsaj 1,5-krat normalno delovno napetost. Za 110 kV GIS opremo to pomeni, da mora zdržati najmanj 165 kV. Vodootpornost in zavarovanje pred vlago za vse električne povezave je ključno, zlasti za naprave, ki delujejo na odprtih prostorih ali v vlagevih okoljih. Spoji in končnice bi morale uporabljati zategnjenost, ki izpolnjuje zaščitno stopnjo IP65 ali višjo, da se prepreči vstop vlage in onesnaževalcev v električni sistem. Ključne tehnične zahteve za električne povezave so prikazane v Tabeli 3.

Komisijonski testi

Komisijonski testi običajno začnejo z enotskimi testi in postopno nadaljujejo do celostnih sistemskih testov. V testih upornosti izolacije je cilj, da se zagotovi, da so vse električne izolacijske materiale v dobrem stanju in brez možnih poškodb, ki bi jih lahko utrpela med postopkom namestitve. Za ocenitev izolacijske moči GIS opreme so potrebni testi zdržljivosti napetosti. Za 110 kV GIS opremo je AC testna napetost v testu zdržljivosti napetosti vsaj 230 kV, s trajanjem 1 minuta, da se preveri delovanje sistema v visokonapetostnih pogojih.

Testi delne razsežnosti (PD) so posebno pomembni za ocenitev varnosti GIS opreme. Delna razsežnost je zgodnji znak degradacije izolacijskega materiala. Zato je ključnega pomena nadzor in nadzor PD aktivnosti, da se prepreči odpad opreme. Količina razsežnosti, zabeležena med testom, ne sme presegati 5 pC. Testi PD se izvajajo z uporabo naprav za detekcijo akustičnih emisij na določenih frekvencah, da se zagotovi, da so vse zaznane razsežnostne aktivnosti pravilno identificirane in ocenjene.

Mehanske testi preklopnikov so tudi del komisijonskih testov. Ti vključujejo več zaporednih operacij odpiranja in zapiranja preklopnikov. Običajno je zahtevano vsaj 50 mehanskih operacij brez odpada, da se preveri njihova operativna zanesljivost. Čas vsake operacije je zabeležen in primerjan s standardnim operativnim časom, ki ga zagotavlja proizvajalec, običajno med 30 - 50 ms. Testi sinhronizacije sistema so tudi nujni. Ta test se uporablja za preverjanje sinhronizacije komponent, kot so preklopniki in odvajalniki, med dejanskimi operacijami. Napaka sinhronizacije mora biti v okviru ±10 ms, da se zagotovi, da so vse operacije gladko zaključene v časovnem oknu, ki ga zahteva električna mreža.

Na koncu se izvajajo celostni sistemske funkcionalne teste, vključno z pregledom zaščitnih in nadzornih sistemov. Ta korak zagotavlja, da lahko vse zaščitne releji, nadzorne moduli in komunikacijske naprave pravilno reagirajo na prednastavljene napake in delovne pogoje. Različni scenariji napak se simulirajo med testom, da se preveri čas odziva sistema in natančnost dejanja. Čas za vse dejanja običajno zahteva, da je znotraj 100 ms.

Zaključek

Uporaba GIS opreme v 110 kV pretvorjalnikih ne le optimizira obstoječi postopek namestitve in izboljša celostno delovanje sistema, ampak tudi prinaša močno podporo za tehnološki napredek v električnem sektorju. S tem, da se globoko vključimo v tehnike namestitve GIS opreme, se lahko zagotovijo dragoceni referenčni materiali za dizajnerje. To jim omogoča, da sprejemajo bolj znanstvene in učinkovite odločitve, ko se soočajo z kompleksnimi inženirskimi izzivi, kar vodi k izboljšanju uspešnosti projektov pretvorjalnikov.