Utafiti kuhusu Teknolojia ya Mstari wa GIS katika Ujenzi wa Taa ya 110 kV

Vifaa vya Gas Insulated Switchgear (GIS) yanayojumuisha circuit breakers, disconnectors, earthing switches, current transformers, voltage transformers, surge arresters, busbars, connectors, na outlet terminals. Kwa ukabiliana na uhakika zaidi, usalama, na upatikanaji wa nafasi mdogo sana, yamekubalika sana katika mawazo na ujenzi wa substation za kiwango cha juu. Katika maeneo ya jiji na yenye watu wengi, GIS ni chaguo la tamaa kutokana na muundo wake mdogo na ufanisi mzuri wa insulation.

Hata hivyo, substation za kundi la 110 kV huwa na changamoto nyingi wakati wa uwekezaji wa vifaa vya GIS. Hizi zinajumuisha upositioning sahihi wa vifaa, majengo ya umeme magumu, na mtazamo na uji wa mfumo. Pia, mawazo ya ujenzi ya substation lazima yahusishie nafasi ya kutumia na kupata huduma ya vifaa, kuaminika kwamba vyombo vyote vya umeme vinaweza kutumika vizuri na kunapitishwa au kupata huduma rahisi kwenye tofauti ya muda.

Mauzo ya Uwekezaji wa Vifaa vya GIS katika Substation za 110 kV

Faida muhimu za vifaa vilivyotathmini IEC 62271 - 203 zinajumuisha muundo wake mdogo na ufanisi mzuri wa umeme, kufanya iweze kutekeleza uhamiaji na utaratibu wa umeme wa kiwango cha juu katika nafasi iliyopitishwa. Kwa hivyo, wakati wa uwekezaji katika substation za 110 kV, lazima kutoa maoni sahihi kuhusu mizizi ya vifaa, mikakati ya nafasi, na ustawi wa kuongeza na mfumo wa leo.

Kwanza, kabla ya uwekezaji, lazima kuchukua mizizi ya eneo lililoamrikiwa kwa ajili ya uwekezaji, na kuhakikisha kwamba eneo hilo linaweza kupa mahitaji ya mazingira ya kutumia vifaa, kama vile joto, umeme, na ufanisi wa earthquake. Hatua hii ni muhimu, kwa sababu ufanisi wa vifaa vilivyotathmini IEC 62271 - 203 vinaweza kubadilika sana kutokana na mazingira ya uwekezaji.

Pili, lazima kufanya mipango sahihi ya mfano wa uwekezaji wa umeme ili kuhakikisha kwamba michango yote ya umeme yamefanyika kwa undani kamili wa masharti ya mwanzilishi na kuwa sawa na viwango vya usalama vya State Grid. Hii inajumuisha mawazo na mikakati ya mfumo wa grounding, njia za cables, na mfumo wa protection wa vifaa vilivyotathmini IEC 62271 - 203. Kila kitu lazima liweze kutumika kwa ufanisi kutokana na kuwa na hatari za usalama.

Teknolojia ya Uwekezaji wa Vifaa vya GIS
Uhamiaji na Uchambuzi wa Vifaa

Wakati wa uhamiaji, vifaa vya GIS—vilivyochanganyikiwa na mifumo mingi ya chuma (kawaida kilogramo kadhaa) na vyombo vya umeme vya kutathmini—yanahitaji kudhibiti uharibifu wa vibale bale (kati ya 3-60 Hz) na acceleration ≤0.3g (gravitational acceleration). Protokoli za uhamiaji lazima yawe sawa na viwango vya vifaa vya umeme ili kuridhisha vibale bale kwa vyombo vya kutathmini na kuridhisha tasnia za uharibifu kabla ya uwekezaji.

Packaging lazima litumie nywele za kutathmini vibale bale na mifumo ya kuzuia maji. Kwa mfano, main switches lazima ziwe zenye wrap wa foam wa ≥10 cm thickness na reinforcement ya PVC shells rigid, kulingana na masharti ya mwanzilishi. Desiccants lazima wahifadhi humidity ndani ≤40% ili kuzuia ingawa ya maji.

Masharti ya uzalishaji yanahitaji kudhibiti joto kati ya -10°C na 40°C na relative humidity ≤70% ili kuhifadhi mifumo ya chuma na mifumo ya insulation. Maeneo ya uzalishaji lazima yawezeni kuzuia electromagnetic interference, dust, na mifumo ya corrosion. Kutokana na vifaa vya GIS vinavyochelewa zaidi ya 25 tons, vifaa vya kupaka lazima viwe na uwezo wa ≥30 tons na stability isiyofanikiwa kwa viwango vya ujenzi. Mwangaza wa kupanda lazima asipimwe 2 m/min ili kukosa udhibiti wa impact.

Uchambuzi wa awali katika eneo lazima uwe muhimu, ikizingatia resistance ya insulation, resistance ya grounding, na phase checks. Matokeo yote lazima yasawahi na viwango ili kuhakikisha kwamba ufanisi wa vifaa unafanana na maelezo ya mawazo. Viwango vya teknolojia vya uhamiaji na uchambuzi vilivyotolewa kwa undani katika Meza 1. Pia, bei ya 145kV circuit breaker ni msingi muhimu katika upatikanaji na uchambuzi wa gharama za mradi.

Ushughuli na Upositioning wa Vifaa
Wakati wa kupanda vifaa vya GIS, design load ya vifaa vya kupanda viwili kawaida ni zaidi ya 25% zaidi ya self-weight ya vifaa ili kuhakikisha safety margin katika mchakato wa kupanda. Kwa mfano, wakati weight ya module ya GIS ni 20 tons, basi crane itabadilika lazima iwe na uwezo wa kupanda wa zaidi ya 25 tons. Pia, stability ya crane lazima ifanyike kwa undani ili kuzuia kutoka chini kutokana na deviation ya load wakati wa matumizi. Katika mchakato wa uhamiaji wa vifaa vya GIS, speed ya uhamiaji lazima asipimwe 2 m/min. Hii inaweza kuridhisha uharibifu na potential damage ya vifaa kutokana na speed ya juu. Kabla ya haraka yoyote, lazima kuhakikisha kwamba kuna nafasi ya kutosha na stable support surface kwenye njia ili kuzuia vifaa kutoka chini au kutoka chini kutokana na matumizi ya ground ambayo haiwezekani. Katika mchakato wa upositioning, accuracy ni factor muhimu. Deviation ya upositioning ya vifaa vya GIS lazima ikawezekane kati ya ± 5mm ili kuhakikisha connection sahihi ya interfaces na integrity ya mfumo. Realization ya precision hii mara nyingi inaweza kufanyika kwa msaada wa high-precision laser rangefinders na electronic levels kwa upositioning. Ushughuli wa awali katika point ya uwekezaji inajumuisha measurement ya flatness ya ground, kwa standard ya si zaidi ya 3mm height difference per square meter. Mazingira ya uwekezaji ya vifaa vya GIS ni kuwa particles with a diameter greater than 0.5 μm katika air ya eneo la uwekezaji si zaidi ya 352,000 per cubic meter. Kwa sababu hiyo, temporary cleanroom environment mara nyingi hutolewa katika eneo la uwekezaji, na high-efficiency particulate air (HEPA) filters zinatumika kudhibiti quality ya air na kuzuia dust na particles kutoka kwenye vifaa wakati wa uwekezaji. Viwango vya teknolojia vya ushughuli na upositioning vilivyotolewa kwa undani katika Meza 2.

Assembly ya Components

Joints ya components lazima wawe na sealing performance ya juu sana ili kuzuia leakage ya gas. Kwa vifaa vya GIS, annual leakage rate ya SF₆ gas si lazima ipimwe 0.5%. Indicator hii inahusisha kwa nguvu na insulation strength na arc-resistance ability ya vifaa. Kupata requirement hii, material ya sealing gasket inatumika katika mchakato wa assembly lazima iwe na temperature-resistant na pressure-resistant properties nzuri. Pia, compression setting ya gasket lazima iwe 35% - 50% ili kuhakikisha sealing effectiveness ya muda mrefu.

Katika mchakato wa specific operation ya assembly ya components, points zote za connection lazima ziwatekelezwe kwa torque wrench kulingana na torque specified by the manufacturer. Kwa mfano, kwa connecting bolts zinazomiliki current, torque lazima iwe 100 - 120 N·m ili kuhakikisha stability na reliability ya electrical connection.

Electrical Connections

Kazi ya msingi ya electrical connections ni kuhakikisha kwamba conductive components zote na points za connection zina conductivity na mechanical stability sahihi. Katika mchakato wa connection, torque katika points zote za electrical connection lazima isawahi na requirements za manufacturer ili kuhakikisha firm na long-term stable connections. Bolts zote na contact surfaces lazima zitekelezwe cleaning na pre-treatment sahihi, kwa kawaida inachukua oxide layers na application ya conductive lubricants ili kuridhisha contact resistance.

Measuring contact resistance ni hatua muhimu katika quality control ya electrical connections. Contact resistance katika points za connection si lazima ipimwe micro-ohm level, na values zisizo sahihi zitolewe kulingana na type na size ya joint [5]. Kupata standard hii, point kila moja lazima izijihisi kwa precision resistance tester ili kuhakikisha kwamba connections zote ziko kwenye resistance range iliyotolewa.

Katika mazingira ya high-voltage, electrical insulation pia ni aspect muhimu wa electrical connections. Point kila moja na insulating component lazima zitathmini kusudi kwa angalau 1.5 times normal operating voltage. Kwa vifaa vya 110 kV GIS, hii inamaanisha kusidi kwa angalau 165 kV. Waterproofing na moisture-proofing treatments kwa electrical connections zote ni muhimu, hasa kwa facilities za substation zinazotumika katika nje au mazingira ya mdomo. Joints na terminal devices lazima zitumie sealing technologies zinazosawahi IP65 au viwango visivyovutia kuangalia kwa undani ili kuzuia moisture na contaminants kutoka kwenye electrical system. Key technical requirements za electrical connections vilivyotolewa kwa undani katika Meza 3.

Commissioning Tests

Commissioning tests mara nyingi huanza na unit-level tests na kutembelea hadi overall system tests. Katika insulation resistance tests, objective ni kuhakikisha kwamba electrical insulation materials zote zinaendelea kuwa kwa hali nzuri na hazitoshi kwa damage potential yaliyotokana na mchakato wa uwekezaji. Kuthibitisha insulation strength ya vifaa vya GIS, withstand voltage tests ni muhimu. Kwa vifaa vya 110 kV GIS, AC test voltage applied katika withstand voltage test ni angalau 230 kV, kwa duration ya dakika moja, ili kutathmini performance ya system kwenye mazingira ya high-voltage.

Partial discharge (PD) tests ni muhimu sana katika kuthibitisha usalama wa vifaa vya GIS. Partial discharge ni ishara ya awali ya degradation ya insulation materials. Kwa hivyo, monitoring na controlling PD activity ni muhimu sana kwa kuzuia failures ya vifaa. Amount of discharge recorded katika test si lazima ipimwe 5 pC. PD tests hufanyika kwa kutumia acoustic emission detection devices katika frequencies maalum ili kuhakikisha kwamba discharge activities zote zimeidentifikwa na zimeevaluated sahihi.

Mechanical operation tests za circuit breakers pia ni sehemu ya commissioning tests. Hizi zinajumuisha multiple consecutive opening na closing operations za circuit breakers. Mara nyingi, zinahitaji zaidi ya 50 mechanical operations bila failure ili kuthibitisha operational reliability yao. Time kwa haraka yoyote hutathmini na kutambua na standard operation time provided by the manufacturer, ambayo kawaida ni kati ya 30-50 ms. System synchronization tests pia ni muhimu. Test hii hutumika kuthibitisha synchronous performance ya components kama vile circuit breakers na disconnectors katika operations halisi. Synchronization error lazima ikawezekane kati ya ±10 ms ili kuhakikisha kwamba operations zote zimekamilishwa smooth kwenye time window required by the power grid.

Mwishowe, overall system function tests hufanyika, kujumuisha inspection ya protection na control systems. Step hii huchukua kwamba protective relays, control modules, na communication devices zote zinaweza kutoa majibu sahihi kwa preset fault na operating conditions. Fault scenarios mbalimbali zinahesabiwa katika test ili kuthibitisha response time na action accuracy ya system. Reaction time kwa actions zote kawaida huchukua angalau 100 ms.

Malalamiko

Application ya vifaa vya GIS katika substation za 110 kV si tu ina optimize mchakato wa uwekezaji wa leo na kuboresha performance ya system kamili, lakini pia inatoa support imara kwa mapema ya teknolojia katika industry ya umeme. Kwa kutafuta kwa undani installation techniques za vifaa vya GIS, reference materials valuable zinaweza zitolewa kwa designers. Hii inaweza kuboresha kwa undani decisions zao za science na effective wakati wanaface challenges za engineering complex, kwa kuboresha success rate ya projects za substation.