Mikä on GIS (kaasupuolustettu kytkentälaitteisto)? Ominaisuudet tyypit ja sovellukset

Mikä on GIS-laitteisto?

GIS on englanninkielinen lyhenne sanoista Gas Insulated Switchgear, joka kääntyy kielelle Kaasulla eristetty metallinen sulku. Se käyttää yleensä heksafluoridi (SF6) kaasua eristyksenä ja kaarivirtakatkaisuna. GIS yhdistää optimoituun suunnitteluun substation päälaatuiset laitteet – lukuun ottamatta muuntimia – kuten katkaisimet (CB), irrottimet (DS), maanalaiset kytkimet (ES/FES), johtimet (BUS), virtasensorit (CT), jännitesensorit (VT), salamaheitin (LA), kaapelipääteelementit ja saapuvat/lähtevät linjalementit – yhdeksi tiiviiseksi metalliseksi koteloksi, muodostaen yhden yksikön.

Nykyisin GIS-laitteiston jännitealue ulottuu laajalti 72,5 kV:sta 1200 kV:een.

GIS-laitteiston ominaisuudet

SF6-kaasuominaisuudet sisältävät erinomaisen dielektrisen vahvuuden, kaarivirtakatkaistavan kyvyn ja kemiallisen vakauden. Tämän seurauksena GIS-laitteisto on kompakti, vaatii vähän tilaa, toimii luotettavasti, tarvitsee harvoja huoltotoimenpiteitä ja vastustaa voimakasta elektromagneettista häiriötä. Lisäksi täysin suljetun rakenteen vuoksi sisäiset komponentit ovat suojeutuneet ulkoisilta ympäristötekijöiltä (kuten pöly, kosteus ja suolusuuri), mikä takaa vakauden toiminnassa, alhaisen elektromagneettisen melun ja vähäisen huoltotyömäärän.

Kuitenkin SF6-kaasun dielektrinen suorituskyky on erittäin herkkä sähkökentän tasaisuudelle. Sisäiset puutteet, kuten johtojen karvat, metallipartikkelit tai kokoonpanovirheet, voivat helposti johtaa osittaiseen purkautumiseen tai jopa eristysmurtumiseen. Lisäksi GIS:n suljettu rakenne tekee sisäisten virheiden diagnostiikan ja huollon monimutkaiseksi, sillä diagnostiikkatyökaluja on rajallinen määrä. Huonosti tiivistetty rakenne voi myös aiheuttaa veden pääsyn tai kaasun vuodon, mikä vaarantaa laitteen turvallisuuden.

GIS-johtimetiedostossa olevat sähköiset kontaktityypit

GIS-johtimet koostuvat useista komponenteista ja ne voidaan luokitella kolmeen tyyppiin kontaktitavan mukaan:

• Kiinteä kontakti: Sähköiset yhteydet kiinnitetään muttereilla tai muilla kiinnitysvälineillä, eivätkä ne liiku toisiaan suhteessa toimintayhteydessä, kuten johtimen ja kupulatyypin eristimen välinen yhteys.

• Irrotettava kontakti: Sähköiset kontaktit, jotka voidaan avata tai sulkea toimintayhteydessä, kuten katkaisimen ja irrottimen kontaktit.

• Liukukontakti tai pyörivä kontakti: Kontaktit, jotka sallivat kontaktipintojen välisen liukumisen tai pyörimisen, mutteivät voida erottaa, kuten keskimmäiset kontaktit sulkuissa.

HGIS:n esittely

Lisäksi GIS:iin on olemassa toinen tyyppi nimeltä HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), eli hybridikaasulla eristetty sulku. HGIS ei sisällä komponentteja, kuten johtimia, johtimen jännitesensorit tai johtimen salamaheittejä, mikä tekee sen rakenteesta yksinkertaisemman. Se on soveltuva vaikeille ympäristöille tai paikoille, joissa on tilarajoitteita, ja tarjoaa suurempaa joustavuutta asettelussa.

GIS-laitteiston luokittelu

• Asennuspaikan mukaan: Sisätilat ja ulkoasemat.

• Rakenteen mukaan: Yksifaseinen yksi-kotelu ja kolmifaseinen yhteiskotelu. Yleensä 110 kV:n ja alle jänniteasteisiin johtimiin voidaan käyttää kolmifaseista yhteiskotelua, kun taas 220 kV:n ja ylöspäin jänniteasteisiin yleensä käytetään yksifaseista yksi-kotelua vähentääksä fasettien välisten virheiden riskiä.

Perustoimintaperiaatteet

• Normaalissa toimintatilassa GIS-katkaisimet ja -irrottimet ohjataan pääasiassa etänä. "Etäpaikallinen" valitsin on asetettava "Etä" -asentoon.

• Maanalaiset kytkimet voidaan ohjata vain paikan päällä. Toiminnassa "Irrotin/Maanalainen kytkin" -valitsin on asetettava "Paikallinen" -asentoon.

• Kaikki toiminnot on suoritettava ohjelmoitujen menettelytapojen mukaan. Ohjauskabinetissä oleva "Lukitusvapautuskytkin" on pidettävä "Lukittu" -asennossa. Lukitusavain sekä mikrotietokoneellinen lukitusvapautusavain on pakattava ja hallinnoiduttava tiukasti säännösten mukaan.

Perustoimintavaatimukset

• Henkilökunnan usein käyttämille sisätiloille, joissa on SF6-laitteita, tulisi ilmastoitua vähintään kerran vuoroa kohden vähintään 15 minuuttia, ilmaa vaihdetaan yli 3–5 kertaa tilan tilavuuden verran. Ilmapuhdasointupiipit on sijoitettava tilan alaosassa. Vähemmän usein käytetyille alueille on ilmastoitava 15 minuuttia ennen syöksystä.

• Toiminnassa GIS-kotelun ja -rakenteen kosketettavissa olevien osien induktiojännite ei saa ylittää 36 V normaaleissa olosuhteissa.

• Lämpötilan nousurajat:

• Helposti saatavilla olevat osat: enintään 30 K;

• Osat, joita on helposti kosketettavissa, mutta joita ei kosketa toiminnassa: enintään 40 K;

• Harvoin saatavilla olevat yksittäiset osat: enintään 65 K.

• SF6-sulkuja tulisi tarkastaa vähintään kerran päivässä. Ihojankoisissa substationeissa tarkastukset on suoritettava määritellyn menettelyn mukaan. Tarkastuksissa tulisi keskittyä näköisen tarkastuksen tekemiseen epämuodostumien, vuotojen tai poikkeavien merkkien varalta, ja niitä on kirjattava vastaavasti.