چیست GIS (GIS یا Gas-Insulated Switchgear)؟ ویژگی ها، انواع و کاربردها

چه چیزی GIS تجهیزات است؟

GIS مخفف انگلیسی Gas Insulated Switchgear است که به زبان چینی به طور کامل به عنوان تجهیزات برش با عایق گازی در پوسته فلزی ترجمه می‌شود. این تجهیزات معمولاً از گاز سولفور هگزافلئورید (SF6) به عنوان ماده عایقی و خاموش کننده قوس الکتریکی استفاده می‌کنند. GIS از طریق طراحی بهینه، تجهیزات اصلی ایستگاه توزیع را -به جز ترانسفورماتور- مانند برش دهنده‌ها (CB)، جداکننده‌ها (DS)، کلیدهای زمینی (ES/FES)، خطوط اصلی (BUS)، ترانسفورماتورهای جریان (CT)، ترانسفورماتورهای ولتاژ (VT)، محافظ‌های ضربه‌ای (LA)، پایانه‌های کابل و بوشینگ‌های ورودی/خروجی را در یک پوسته فلزی بسته شده یکپارچه می‌کند.

در حال حاضر، محدوده ولتاژ تجهیزات GIS از 72.5 kV تا 1200 kV می‌باشد.

ویژگی‌های تجهیزات GIS

گاز SF6 دارای قدرت عایقی بسیار خوب، توانایی خاموش کردن قوس الکتریکی و پایداری شیمیایی است. بنابراین، تجهیزات GIS دارای اندازه کوچک، مساحت کم، قابلیت عملکرد بالا، فواصل نگهداری طولانی و مقاومت قوی در برابر تداخل الکترومغناطیسی هستند. علاوه بر این، به دلیل ساختار کاملاً بسته آن، اجزای داخلی از عوامل محیطی خارجی (مانند غبار، رطوبت و هوای مرزنما) محافظت می‌شوند و عملکرد پایدار، صدای الکترومغناطیسی کم و کاهش حجم کار نگهداری را تضمین می‌کنند.

با این حال، عملکرد عایقی گاز SF6 به یکنواختی میدان الکتریکی بسیار حساس است. نقص‌های داخلی مانند لبه‌های رسانا، ذرات فلزی یا نقص‌های مونتاژ می‌توانند به راحتی منجر به تخلیه جزئی یا حتی شکست عایقی شوند. علاوه بر این، ساختار بسته GIS تشخیص و نگهداری آن را پیچیده می‌کند و ابزارهای تشخیصی محدودی وجود دارد. بسته‌بندی ضعیف می‌تواند منجر به ورود آب یا نشت گاز شود که ایمنی تجهیزات را تهدید می‌کند.

نوع‌های تماس‌های الکتریکی در مدارهای هدایت GIS

مدار هدایت در GIS شامل اجزای متعددی است و می‌تواند بر اساس روش تماس به سه نوع تقسیم‌بندی شود:

• تماس ثابت: اتصالات الکتریکی که با پیچ‌ها یا سایر اتصال‌های فشاری ثابت شده‌اند و در طول عملکرد حرکت نسبی ندارند، مانند اتصال بین خط اصلی و عایق نوع ظرف.

• تماس قابل جدا شدن: تماس‌های الکتریکی که در طول عملکرد می‌توانند باز یا بسته شوند، مانند تماس‌های موجود در برش‌دهنده‌ها و جداکننده‌ها.

<

• تماس لیز یا گردش: تماس‌هایی که اجازه حرکت نسبی لیز یا گردش بین سطوح تماس را می‌دهند اما قابل جدا شدن نیستند، مانند تماس‌های میانی در تجهیزات برش.

معرفی HGIS

به علاوه GIS، نوع دیگری به نام HGIS (تجهیزات برش با عایق گازی هیبریدی) وجود دارد. HGIS شامل اجزایی مانند خطوط اصلی، ترانسفورماتورهای ولتاژ خط اصلی یا محافظ‌های ضربه‌ای خط اصلی نیست و بنابراین ساختار ساده‌تری دارد. این تجهیزات برای محیط‌های سخت یا مکان‌هایی با محدودیت فضایی مناسب هستند و امکان تنظیم بیشتری در طرح فراهم می‌کنند.

طبقه‌بندی تجهیزات GIS

• بر اساس محل نصب: انواع داخل ساختمان و خارج ساختمان.

• بر اساس ساختار: انحصاری فاز واحد و مشترک سه فاز. معمولاً خطوط اصلی در سطوح ولتاژ 110 kV و پایین‌تر می‌توانند از طراحی مشترک سه فاز استفاده کنند، در حالی که سطوح ولتاژ 220 kV و بالاتر معمولاً از طراحی انحصاری فاز واحد استفاده می‌کنند تا خطر خطا بین فاز‌ها را کاهش دهند.

اصول عملکرد پایه‌ای

• در شرایط عادی، برش‌دهنده‌ها و جداکننده‌های GIS از طریق دورکار کنترل می‌شوند. دکمه انتخاب "دور/نزدیک" باید به موقعیت "دور" تنظیم شود.

• کلیدهای زمینی فقط می‌توانند از طریق محلی کنترل شوند. در طول عملکرد، دکمه انتخاب "جداکننده/کلید زمینی" باید به موقعیت "نزدیک" تنظیم شود.

• تمام عملکردها باید بر اساس برنامه‌های تعیین شده انجام شوند. دکمه "آزادسازی قفل" روی جعبه کنترل باید در موقعیت "قفل" باقی بماند. کلید آزادسازی و کلید آزادسازی ضدخطا میکروکامپیوتری باید به طور دقیق و طبق مقررات مدیریت شوند.

نیازهای عملیاتی پایه‌ای

• برای اتاق‌های تجهیزات SF6 داخل ساختمان که معمولاً توسط کارکنان دسترسی دارند، حداقل یک بار در هر شیفت باید تهویه انجام شود و مدت آن حداقل 15 دقیقه باشد، با حجم تبادل هوا بیش از 3-5 برابر حجم اتاق. دهانه‌های تخلیه هوا باید در قسمت پایین اتاق قرار داشته باشند. برای مناطقی که به طور معمول وارد نمی‌شود، قبل از ورود باید 15 دقیقه تهویه شود.

• در طول عملکرد، ولتاژ القایی در بخش‌های قابل دسترس پوسته و ساختار GIS تحت شرایط عادی نباید بیش از 36 V باشد.

• حداکثر افزایش دما:

• بخش‌های قابل دسترس: حداکثر 30 K؛

• بخش‌های قابل لمس اما در طول عملکرد لمس نمی‌شوند: حداکثر 40 K؛

• بخش‌های فردی کم دسترس: حداکثر 65 K.

• تجهیزات برش با عایق گازی SF6 باید حداقل یک بار در روز بازرسی شوند. برای ایستگاه‌های بدون ناظر، بازرسی‌ها باید طبق روش‌های تعیین شده انجام شوند. بازرسی‌ها باید بر روی بررسی‌های بصری برای ناهماهنگی‌هایی مانند صدای غیرعادی، نشت یا نشانه‌های ناهماهنگ متمرکز شوند و به طور متناسب ثبت شوند.