Co to jest GIS (gazowo-izolowane przestawiacze)? Cechy typy i zastosowania

Co to jest sprzęt GIS?

GIS to skrót od angielskiego Gas Insulated Switchgear, co w języku polskim tłumaczy się jako gazowo izolowane metalowe zbiorniki przełącznicowe. Zwykle używa gazu szesciufluoroktowodoru (SF6) jako izolatora i środka gaszącego łuki elektryczne. GIS poprzez zoptymalizowany projekt integruje główne elementy pierwotne w stacji przekształtniczej – z wyłączeniem transformatora – takie jak przełączniki obwodowe (CB), rozłączniki (DS), przełączniki ziemne (ES/FES), szyny (BUS), transformatory prądowe (CT), transformatory napięcia (VT), ograniczniki napięcia (LA), końcówki kablowe oraz wtyczki linii wejściowych/wyjściowych – w jednym szczelnie zamkniętym metalowym zbiorniku, tworząc jednolitą jednostkę.

Obecnie zakres napięć sprzętu GIS jest szeroki, obejmując od 72,5 kV do 1200 kV.

Cechy sprzętu GIS

Gaz SF6 ma doskonałą wytrzymałość dielektryczną, zdolność do gaszenia łuków elektrycznych i chemiczną stabilność. W rezultacie sprzęt GIS charakteryzuje się kompaktowymi rozmiarami, małym wymaganiem przestrzennym, wysoką niezawodnością operacyjną, długimi interwałami konserwacji i silną odpornością na elektromagnetyczne zakłócenia. Ponadto, ze względu na całkowicie zamkniętą strukturę, wewnętrzne komponenty są chronione przed zewnętrznymi czynnikami środowiskowymi (takimi jak kurz, wilgoć i sól morska), zapewniając stabilną pracę, niski poziom elektromagnetycznego hałasu i zmniejszoną ilość prac konserwacyjnych.

Jednakże właściwości dielektryczne gazu SF6 są bardzo wrażliwe na jednorodność pola elektrycznego. Wewnętrzne defekty, takie jak ostre krawędzie przewodników, cząstki metaliczne lub błędy montażowe, mogą łatwo prowadzić do częściowego rozładowania, a nawet do zerwania izolacji. Ponadto, zamknięta struktura GIS sprawia, że diagnostyka i naprawa wewnętrznych uszkodzeń są skomplikowane, z ograniczonym zestawem narzędzi diagnostycznych. Słaba szczelność może również prowadzić do wnikania wody lub przecieku gazu, narażając bezpieczeństwo sprzętu.

Rodzaje kontaktów elektrycznych w obwodach przewodzących GIS

Obwód przewodzący w GIS składa się z wielu komponentów i można go podzielić na trzy typy według metody kontaktowania:

• Stały kontakt: połączenia elektryczne zabezpieczone śrubami lub innymi elementami mocującymi, bez wzajemnego ruchu podczas pracy, takie jak połączenie między szyną a izolatorem typu misa.

• Rozłączalny kontakt: kontakty elektryczne, które mogą być otwierane lub zamykane podczas pracy, takie jak kontakty w przełącznikach obwodowych i rozłącznikach.

• Kontakt ślizgowy lub toczący: kontakty, które pozwalają na wzajemne ślizganie lub toczenie się powierzchni kontaktowych, ale nie mogą być rozdzielone, takie jak kontakty pośrednie w przełącznikach.

Wprowadzenie do HGIS

Oprócz GIS istnieje jeszcze inny typ o nazwie HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), czyli hybrydowy gazowo izolowany przełącznik. HGIS nie zawiera komponentów takich jak szyny, transformatory napięcia szynowe ani ograniczniki napięcia szynowe, co skutkuje prostszą strukturą. Jest odpowiedni dla surowych warunków środowiskowych lub miejsc z ograniczoną przestrzenią, oferując większą elastyczność układu.

Klasyfikacja sprzętu GIS

• Według lokalizacji montażu: typy montażu wewnątrz pomieszczenia i na zewnątrz.

• Według struktury: pojedyncze zbiorniki jednofazowe i wspólne zbiorniki trójfazowe. Ogólnie, szyny o napięciu 110 kV i poniżej mogą przyjąć projekt wspólnej obudowy trójfazowej, podczas gdy napięcia 220 kV i wyższe zazwyczaj korzystają z projektu pojedynczych zbiorników jednofazowych, aby zmniejszyć ryzyko awarii między fazami.

Podstawowe zasady działania

• W normalnych warunkach przełączniki obwodowe i rozłączniki GIS są głównie obsługiwane zdalnie. Przełącznik "Zdalnie/Lokalnie" powinien być ustawiony na pozycję "Zdalnie".

• Przełączniki ziemne mogą być obsługiwane tylko lokalnie. Podczas obsługi przełącznik "Rozłącznik/Przełącznik ziemny" musi być przełączony na pozycję "Lokalnie".

• Wszystkie operacje muszą być wykonywane zgodnie z zaprogramowanymi procedurami. Przełącznik "Zwolnienie blokady" w szafie sterowniczej musi pozostać w pozycji "Blokada". Klucz do odblokowania, wraz z kluczem mikrokomputerowego systemu antywyprowadzającego, musi być pieczętowany i ściśle zarządzany zgodnie z przepisami.

Podstawowe wymagania dotyczące eksploatacji

• Dla sal z urządzeniami SF6 często odwiedzanych przez personel, wentylacja powinna być przeprowadzana co najmniej raz na zmianę przez co najmniej 15 minut, z wymianą powietrza przekraczającą 3–5 objętości pomieszczenia. Wywiew powinien znajdować się w dolnej części pomieszczenia. Dla obszarów rzadko odwiedzanych, wymagana jest wentylacja przez 15 minut przed wejściem.

• Podczas eksploatacji napięcie indukowane na dostępnych częściach obudowy i konstrukcji GIS nie powinno przekraczać 36 V w normalnych warunkach.

• Granice wzrostu temperatury:

• Łatwo dostępne części: nie więcej niż 30 K;

• Części łatwo dotykane, ale nie kontaktowane podczas eksploatacji: nie więcej niż 40 K;

• Rzadko dostępne pojedyncze części: nie więcej niż 65 K.

• Urządzenia przełącznicze SF6 powinny być inspekcjonowane co najmniej raz dziennie. Dla nieużytkowanych stacji przekształtniczych, inspekcje powinny być przeprowadzane zgodnie z ustalonymi procedurami. Inspekcje powinny skupiać się na wizualnym sprawdzaniu anomalii, takich jak nietypowe dźwięki, przecieki lub nietypowe wskazania, z zachowaniem odpowiednich zapisów.