نقاط مهمة في دراسات الهندسة في معدات التوزيع ذات العزل الغازي ذات الجهد العالي (GIS)

نقاط مهمة في دراسات الهندسة لنظام التوزيع الكهربائي عالي الجهد المعزول بالغاز (GIS)

دراسات الهندسة لنظام التوزيع الكهربائي المعزول بالغاز (GIS)

بعد أن يحدد المهندس الكهربائي التكوين الأولي لنظام GIS ويحدد ويحدد بيانات المعدات الأساسية، يجب إجراء دراسات إضافية تتعلق بجوانب الهندسة وكذلك منطقتي التوصيل والتركيب.

يمكن تلخيص أهم الدراسات الهندسية على النحو التالي:

1. شروط الجهد العابر للحالة المستقرة (TRV)

يجب على المهندس الكهربائي أن يطلب من الشركة المصنعة إجراء دراسة TRV. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم أسوأ حالة لسرعة ارتفاع الجهد العابر (RRRV) والجهد القممي الأقصى عبر مفاتيح الدائرة، مع مراعاة الاستجابة العابرة للشبكة الكهربائية المحيطة بنظام GIS. يجب مقارنة قيم TRV المحسوبة مع تصنيفات TRV المضمونة في تقرير اختبار مفتاح الدائرة ومع المظاهر القياسية المتاحة في المعايير الصناعية.

الجهد العابر الذي يتعرض له مفتاح الدائرة هو الجهد عبر طرفيه بعد انقطاع التيار. يتم تحديد شكل موجة TRV بواسطة خصائص الشبكة الكهربائية حول مفتاح الدائرة. بشكل عام، يعتمد الضغط TRV على موقع العطل ومقدار تيار العطل وتكوين التبديل للمعدات الكهربائية. بما أن TRV هو معلمة حاسمة لانقطاع التيار بنجاح، يتم اختبار مفاتيح الدائرة عادةً في المختبر لتتحمل TRV قياسي. يتم تعريف هذا TRV القياسي بمظاهر رباعية المعلمات (مظاهر ثنائية المعلمات لمفاتيح الدائرة حتى 100 كيلو فولت). الفترة الأولى تتميز بسرعة ارتفاع عالية، تليها فترة أخرى بسرعة ارتفاع أقل. يتم تعريف ميل الفترة الأولى من مظهر TRV بأنه سرعة ارتفاع الجهد العابر (RRRV). في الحالات التي يكون فيها سعة تيار الانقطاع منخفضة جدًا، يجب النظر في المظاهر ثنائية المعلمات لتقييم الضغط TRV على مفتاح الدائرة.

الشكل 1: منحنى TRV في مفتاح الدائرة عالي الجهد

هدف هذه الدراسة هو تقييم أسوأ حالة لـ RRRV والجهد القممي الأقصى عبر مفاتيح الدائرة داخل نظام GIS، بناءً على الاستجابة العابرة للشبكة الكهربائية المحيطة بالمعدات الكهربائية.

لمزيد من التفاصيل حول TRV، يمكنك الرجوع إلى هذا المقال.

2. شروط التغير السريع جدا (VFT)

يجب على المهندس الكهربائي أن يطلب من الشركة المصنعة إجراء دراسة VFT. في نظام التوزيع الكهربائي المعزول بالغاز (GIS)، يمكن حدوث جهود عابرة سريعة جدا (VFT) ذات ترددات في نطاق الميجا هرتز أثناء عمليات التبديل للمفاتيح الفاصلة. وهذا بسبب انهيار الجهد السريع خلال بضع نانoseconds وطول وتصميم المحور المشترك لنظام GIS.

في المنطقة القريبة من المفتاح الفاصل الذي يتم تشغيله، قد تنشأ ترددات تتجاوز 100 ميجا هرتز. وفي المواقع البعيدة داخل نظام GIS، يمكن التوقع أن تكون الترددات في نطاق عدة ميجا هرتز.

تحدد الترددات والأعماق لـ VFT بواسطة طول وتصميم نظام GIS. نظرًا لطبيعة موجة السفر لهذا الظاهرة، تتغير الجهود والترددات من مكان لآخر داخل نظام GIS.

من المرجح حدوث أعماق عالية عندما يتم تبديل مقاطع طويلة من الحافلات المعزولة بالغاز عندما يكون هناك حافلات متصلة في مصدر الجزء الرئيسي للحافلة. إذا كانت الترددات الطبيعية للمصدر والنهاية المتبديلة للحافلة متشابهة وكانت الفرق في الجهد عبر المفتاح الفاصل كبيرًا، سيكون هناك فرق جهد كبير أثناء فتح المفتاح الفاصل. بشكل عام، توجد أعظم أعماق لـ VFT على المقاطع المفتوحة لنظام GIS.

الشكل 2: مثال على منحنى VFTO في نظام GIS بجهد 750 كيلو فولت

هدف هذه الدراسة هو محاكاة الجهود العابرة VFT داخل نظام GIS التي تنتج عند تشغيل مقاطع المعدات الكهربائية باستخدام المفاتيح الفاصلة. بالإضافة إلى ذلك، يجب حساب الجهود العابرة VFT الناتجة عن عمليات التبديل لمفاتيح الدائرة.

3. دراسات التنسيق العازل

يجب على المهندس الكهربائي أن يطلب من الشركة المصنعة إجراء دراسات التنسيق العازل. تعد هذه الدراسة ضرورية لتأكيد الموقع والكمية من مثبطات الجهد المعدنية المغلقة، والتي تعتبر أساسية لحماية معدات نظام GIS وأي دارات كابلات تحت الأرض متصلة بها والمعدات العازلة الهوائية الأخرى.

تفحص دراسة التنسيق العازل الضغوط العالية الموجودة في نظام التوزيع الكهربائي المعزول بالغاز وأقسامه وكابلاته. تحدث هذه الضغوط نتيجة لصدمة البرق التي تقترب من محطة التحويل والخطوط المتصلة بها. وبالتالي، بالنسبة لعدة تشكيلات محطة تحويل محددة، بما في ذلك التشكيل التشغيلي الطبيعي، يجب محاكاة أعلى ضغوط جهد داخل نظام GIS وأقسامه الناجمة عن صدمات البرق النموذجية (مثل الصدمات البعيدة والصدمات المباشرة للأقطاب والصدمات إلى أبراج الخطوط الجوية الأخيرة).

يجب التحقق من مستوى التنسيق العازل المناسب من خلال مقارنة مستويات العزل للأجهزة الفردية مع أعلى ضغوط الجهد المتوقعة. يجب أن تأخذ هذه المقارنة في الاعتبار أكبر عوامل التصحيح والأمان وفقًا للمعايير الصناعية.

4. حسابات التصنيف الحراري

يجب على المهندس الكهربائي أن يطلب من الشركة المصنعة تقديم حسابات التصنيف الحراري لكافة المعدات والأجهزة في المسارات الرئيسية للتيار. يجب تحديد هذه الحسابات وفقًا لمنهجية التصنيف للمرفق وسلطة تشغيل النظام الإقليمية.

5. آثار التوافق الفيروماغنيطي

يجب على المهندس الكهربائي أن يحدد إجراء دراسة لمعرفة ما إذا كان هناك احتمال لحدوث التوافق الفيروماغنيطي فيما يتعلق بتشغيل وإيقاف محولات الجهد في نظام GIS. يجب أن تشير الدراسة ليس فقط إلى شدة الحالة ولكن أيضًا توصي بإجراءات التخفيف مثل استخدام اللوالب المنسجمة.

6. مقاومة وسعة نظام GIS

يجب على المهندس الكهربائي أن يطالب الشركة المصنعة بتوفير القيم المحسوبة والمقيسة للسعة والمقاومة لكل مكون في نظام GIS. وهذا يشمل، ولكنه لا يقتصر على، الأكمام والحافلات والمفاتيح ومفاتيح الدائرة.

7. حسابات الزلازل

يجب على المهندس الكهربائي أن يطلب من الشركة المصنعة تقديم جميع الوثائق المتعلقة باختبارات التصميم الزلازلية (كما هو محدد من قبل الشركة المصنعة في وثائق نظام GIS).

8. التوافق الكهرومغناطيسي

يجب على المهندس الكهربائي أن يحدد إجراء الشركة المصنعة لدراسات التحصين والإجراءات للتخفيف من التداخل مع معدات السيطرة والحماية والتشخيص والمراقبة.

9. جوانب الهندسة المدنية

يجب على المهندس أن يطلب من الشركة المصنعة توفير وثائق لأي تصاميم مدنية خاصة مطلوبة بسبب ظروف الموقع المحددة لاستيعاب نظام GIS.

10. التحميل والتوصيل بالأرض

يجب على المهندس الكهربائي أن يحدد إجراء الشركة المصنعة لدراسات التحميل بالأرض وفقًا للإصدار الحالي من معيار IEEE 80. يجب على الشركة المصنعة التأكد من أن تحميل معدات نظام GIS بالأرض يتوافق مع قانون السلامة الكهربائية الوطني C2 ومعيار IEEE 80.

يجب تقديم جميع الدراسات في تقارير رسمية وإرسالها إلى المستخدم ضمن الإطار الزمني المحدد بعد منح العقد. يجب تقديم جميع الوثائق ذات الصلة، بما في ذلك ولكن لا يقتصر على الحسابات والمنحنيات والافتراضات والرسوم البيانية والخرجات الحاسوبية، لدعم الاستنتاجات المأخوذة.

11. دراسات اللوجستيات

• وسائل النقل والتخزين ومرافق التركيب لنظام التوزيع الكهربائي المعزول بالغاز: تحليل وتخطيط وسائل نقل مكونات نظام GIS إلى الموقع والظروف المناسبة للتخزين قبل التركيب ومرافق التركيب اللازمة للإعداد الصحيح.

• المطالب المفروضة من الخدمة والصيانة لنظام التوزيع الكهربائي المعزول بالغاز والإمتدادات المستقبلية المحتملة: النظر في متطلبات الخدمة والصيانة الروتينية لنظام GIS وكذلك أي تدابير مطلوبة للتوسعات المستقبلية المحتملة.

• ضمان الجودة وإجراءات الاختبار أثناء التصنيع وخاصة الاختبار على الموقع: ضمان السيطرة على الجودة أثناء عملية التصنيع وتحديد إجراءات الاختبار الشاملة، مع التركيز بشكل خاص على الاختبار على الموقع لضمان العمل الصحيح لنظام GIS.

الشكل 2 يقدم مثالاً على منحنى VFTO في نظام GIS بجهد 750 كيلو فولت (يرجى الرجوع إلى هذا المنشور).

الشكل 1 يوضح منحنى استعادة الجهد العابر بعد انقراض التيار النهائي في مفتاح الدائرة عالي الجهد.