Forskning om installationsteknik för GIS-utrustning vid byggandet av 110 kV-station
Gasisoleringsswitchgear (GIS) består av strömbrytare, kopplingar, jordningskopplingar, strömmätare, spänningsmätare, överbelastningsbeskydd, busbar, anslutningar och utgångsterminaler. Med högre tillförlitlighet, säkerhet och relativt liten platsanvändning används det vidt i design och konstruktion av högspänningsstationer. I städer och tättbefolkade områden är GIS den föredragna valen på grund av dess kompakta struktur och utmärkta isoleringsprestanda.
Dock står 110 kV-klassens stationer inför många utmaningar vid installation av GIS-utrustning. Dessa inkluderar exakt positionering av utrustningen, komplexa elektriska anslutningar och systemkommissionering och testning. Dessutom måste ingenjörskonstruktionen av stationerna också ta hänsyn till plats för drift och underhåll av utrustningen, vilket garanterar att alla elektriska komponenter fungerar pålitligt och kan enkelt uppgraderas eller underhållas i framtiden.
Installationskrav för GIS-utrustning i 110 kV-stationer
De centrala fördelarna med IEC 62271-203-certifierad GIS-utrustning ligger i dess kompakta design och utmärkta elektriska prestanda, vilket möjliggör överföring och distribution av högspänningström inom en begränsad yta. Därför måste under installationen i 110 kV-stationer noga övervägas utrustningskonfiguration, rumslig layout och kompatibilitet med befintliga system.
Först bör dimensionerna av den förbestämda installationsplatsen mätas innan installationen, och det ska säkerställas att denna plats uppfyller miljökraven för utrustningens drift, såsom temperatur, fuktighet och seismisk prestanda. Detta steg är viktigt eftersom prestandan hos IEC 62271-203-certifierad GIS-utrustning påverkas betydande av installationsmiljön.
Sedan bör ett noggrant plan för den elektriska installationsplanen utarbetas för att säkerställa att alla elektriska anslutningar utförs i strikt enlighet med tillverkarens specifikationer och följer statliga nätets säkerhetsstandarder. Detta inkluderar design och layout av jordningssystem, kabellinjer och skyddssystem för IEC 62271-203-certifierad GIS-utrustning. Varje aspekt måste implementeras korrekt för att undvika eventuella potentiella säkerhetsrisker.
Installationsteknik för GIS-utrustning
Transport och förberedelse av utrustning
Under transport kräver GIS-utrustning, som består av tunga metallhöljen (typiskt flera ton) och känsliga elektriska komponenter, vibrationskontroll inom 3-60 Hz och acceleration ≤0,3g (tyngdacceleration). Transportprotokoll måste följa standarder för elektrisk utrustning för att minimera skakningar av känsliga komponenter och minska förinstallationsfelhastigheten.
Förpackning bör använda vibrationsresistent och vattenavvisande material. Till exempel måste huvudkopplare helt omslutas av ≥10 cm tjock skum och förstärkas med hård PVC-skal, enligt tillverkarens specifikationer. Torkmedel bör bibehålla intern fuktighet ≤40% för att förhindra fuktinträngning.
Lagringsvillkor kräver temperaturkontroll mellan -10°C och 40°C med relativ fuktighet ≤70% för att skydda metall och isoleringsmaterial. Lagringsområden måste skyddas från elektromagnetisk störning, damm och korrosiva ämnen. Eftersom GIS-utrustning ofta väger mer än 25 ton måste lyftutrustning ha en kapacitet ≥30 ton med stabilitet som uppfyller byggkraven. Hanteringshastighet får inte överskrida 2 m/min för att undvika skadande påverkan.
Förinstallationsprovning på plats är kritisk, inklusive isoleringsmotstånd, jordningsmotstånd och fasundersökningar. Alla resultat måste uppfylla standarder för att säkerställa att utrustningens prestanda motsvarar designspecifikationerna. Tekniska krav för transport och förberedelse visas i Tabell 1. Dessutom är priset för 145kV-strömbrytare en viktig faktor i inköp och total projektomkostnadsevaluering.
Hantering och positionering av utrustning
När GIS-utrustning flyttas är den generella lyftutrustningens designlast vanligtvis mer än 25% högre än utrustningens eget vikt för att säkerställa en säkerhetsskyddsmarginal under flyttprocessen. Till exempel, när vikten av GIS-modulen är 20 ton, behöver kranen som används ha en lyftkapacitet av minst 25 ton. Samtidigt bör kranens stabilitet utvärderas för att förhindra att den välter på grund av lastavvikelse under drift. Under den faktiska transportprocessen av GIS-utrustning får transporthastigheten inte överskrida 2 m/min. Detta kan minska vibrationer och potentiella skador på utrustningen orsakade av för hög hastighet. Innan varje flyttning är det nödvändigt att kontrollera om det finns tillräckligt med plats och stabil stödyta längs vägen för att undvika att utrustningen snubblar eller faller på grund av operation på ojämn mark. Under positioneringsprocessen är precision en avgörande faktor. Positionsnedvikningen vid installation av GIS-utrustning måste kontrolleras inom ± 5 mm för att säkerställa rätt anslutning av utrustningsgränssnitt och integriteten av systemet. Realiseringen av denna precision genomförs vanligtvis med hjälp av högprecisionslaseravståndsmätare och elektroniska lutningsinstrument för positionering. Förberedelserna vid installationspunkten inkluderar mätning av markens jämnhet, med standarden att höjdskillnaden per kvadratmeter inte får överstiga 3 mm. Miljökravet för installation av GIS-utrustning är att antalet partiklar med diameter större än 0,5 μm i luften i installationsområdet inte får överstiga 352 000 per kubikmeter. Därför sätts vanligtvis en tillfällig rencelleringsmiljö in på installationsplatsen, och högeffektiva partikelairfilter (HEPA) används för att bibehålla luftkvaliteten och förhindra att damm och partiklar intränger i utrustningen under installationsprocessen. De tekniska kraven för hantering och positionering av utrustning visas i Tabell 2.
Komponentmontering
Kopplingarna mellan komponenter måste ha extremt hög tätningsegenskaper för att förhindra gasläckage. För GIS-utrustning får SF₆-gasens årliga läckagerate inte överstiga 0,5%. Denna indikator är direkt relaterad till utrustningens isoleringsstyrka och bågavvisningsförmåga. För att uppfylla detta krav måste det tätande gummistripsmaterialet som används i monteringsprocessen ha utmärkta temperatur- och tryckbeständiga egenskaper. Dessutom bör gummistripsens komprimeringsinställning vara 35% - 50% för att säkerställa långsiktig tätningsverkan.
Under den specifika operationen av komponentmontering måste alla anslutningspunkter spännas med en momentnyckel enligt tillverkarens angivna moment. Till exempel bör momentet för de anslutande muttrarna som huvudsakligen bärs av strömmen vara 100 - 120 N·m för att säkerställa stabilitet och tillförlitlighet i den elektriska anslutningen.
Elektriska anslutningar
Den primära uppgiften för elektriska anslutningar är att säkerställa att alla ledande komponenter och anslutningspunkter visar tillräcklig elektrisk ledbarhet och mekanisk stabilitet. Under anslutningsprocessen måste momentet vid alla elektriska anslutningspunkter följa tillverkarens angivna krav för att garantera fasta och långsiktigt stabila anslutningar. Alla muttrar och kontaktytan måste undergå lämplig rengöring och förbehandling, vilket vanligtvis innebär borttagning av oxideringslag och tillämpning av ledbara smörjmedel för att reducera kontaktmotstånd.
Mätning av kontaktmotstånd är ett viktigt steg i kvalitetskontrollen av elektriska anslutningar. Kontaktmotståndet vid anslutningspunkterna får inte överstiga mikroohm-nivån, med specifika värden fastställda enligt typ och storlek på kopplingen [5]. För att uppfylla denna standard måste varje anslutningspunkt testas med en precisionsmotståndsmätare för att säkerställa att alla anslutningar ligger inom det angivna motståndsintervallet.
I högspänningsmiljöer är även elektrisk isolering en viktig aspekt av elektriska anslutningar. Varje anslutningspunkt och isoleringskomponent måste klara minst 1,5 gånger den normala driftsspänningen. För 110 kV GIS-utrustning innebär detta att klara minst 165 kV. Vattentätning och fuktskydd för alla elektriska anslutningar är viktigt, särskilt för stationer som opererar i utomhusmiljöer eller fuktiga områden. Kopplingar och terminalenheter bör använda tätningsmetoder som uppfyller IP65 eller högre skyddsgrader för att förhindra att fukt och föroreningar tränger in i det elektriska systemet. Viktiga tekniska krav för elektriska anslutningar visas i Tabell 3.
Kommissioneringsprov
Kommissioneringsprov börjar vanligtvis med enhetsnivåprov och går sedan gradvis över till helsystemprov. I isoleringsmotståndprov syftar det till att säkerställa att all elektrisk isoleringsmaterial håller goda förhållanden och är fri från potentiell skada som kan ha uppstått under installationsprocessen. För att bedöma isoleringsstyrkan av GIS-utrustning är belastningsvoltprov nödvändiga. För 110 kV GIS-utrustning är den tillämpade AC-testspänningen i belastningsvoltprovet minst 230 kV, med en varaktighet av 1 minut, för att undersöka systemets prestanda under högspänningsförhållanden.
Partiella avkopplingsprov (PD) är särskilt viktiga för att utvärdera säkerheten hos GIS-utrustning. Partiell avkoppling är ett tidigt tecken på degradierung av isoleringsmaterial. Därför är övervakning och kontroll av PD-aktivitet viktigt för att förhindra utrustningsfel. Mängden avkoppling som registreras under provet får inte överstiga 5 pC. PD-prov genomförs med akustiska utsläppsdetektionsenheter vid specifika frekvenser för att säkerställa att alla identifierade avkopplingsaktiviteter korrekt identifieras och utvärderas.
Mekaniska driftprov av strömbrytare är också en del av kommissioneringsproven. Dessa innefattar flera på varandra följande öppnings- och stängningsoperationer av strömbrytarna. Vanligtvis krävs minst 50 mekaniska operationer utan fel för att verifiera deras driftsäkerhet. Tiden för varje operation registreras och jämförs med den standarddrifttid som tillhandahålls av tillverkaren, vilket vanligtvis ligger mellan 30-50 ms. Systemsynkroniseringsprov är också oumbärliga. Detta prov används för att verifiera synkroniseringsprestanda av komponenter som strömbrytare och kopplingar under faktiska driftförhållanden. Synkroniseringsfelet måste kontrolleras inom ±10 ms för att säkerställa att alla operationer slutförs smidigt inom den tid som krävs av elnätet.
Till sist genomförs helsystemfunktionsprov, inklusive inspektion av skydd- och styrsystem. Detta steg säkerställer att alla skyddreläer, styrenheter och kommunikationsenheter korrekt svarar på fördefinierade fel- och driftsitu
