Vigtige punkter i ingeniørstudier af højspændings gasisolerede switchgear (GIS)
Vigtige punkter i ingeniørstudier af højspændings gasisolerede spændingsafbrydere (GIS)
Ingeniørstudier i gas - isolerede spændingsafbrydere (GIS)
Når den elektriske ingeniør har defineret den foreløbige konfiguration af GIS og fastsat og specificeret de primære udstyrdata, skal yderligere studier relateret til ingeniøraspekter samt logistikken vedrørende levering og installation gennemføres.
De mest kritiske ingeniørstudier er opsummeret som følger:
1. Overgangsrecovery voltage (TRV) forhold
Den elektriske ingeniør bør pålægge, at producenten udfører et TRV-studie. Dette studie sigter mod at vurdere den værste sags hastighed for stigningen i recovery voltage (RRRV) og det maksimale spidsvoltage over kredsløbsafbryderne, med hensyn til det midlertidige svar fra det elektriske net omkring GIS. De beregnede TRV-værdier skal sammenlignes med de TRV-klassifikationer, der er garanteret af kredsløbsafbrydernes testrapport, og med de standard TRV-omrids, der findes i branchestandarder.
TRV, som en kredsløbsafbryder oplever, er spændingen over dens terminaler efter strømsofladning. Formen af TRV-bølgeformen bestemmes af egenskaberne hos det elektriske net omkring kredsløbsafbryderen. Generelt afhænger TRV-spændingen på en kredsløbsafbryder af fejlplads, størrelsen af fejlstrømmen, og skiftkonfigurationen for spændingsafbryderen.
Eftersom TRV er en afgørende parameter for vellykket strømsofladning, testes kredsløbsafbrydere typisk i laboratoriet for at klare en standardiseret TRV. Denne standardiserede TRV er defineret af et fireparameter-omrids (to-parametre-omrids for kredsløbsafbrydere op til 100 kV). Den første periode har en høj stigningshastighed, fulgt af en efterfølgende periode med en lavere stigningshastighed. Hældningen i den første periode af TRV-omridset defineres som hastigheden for stigningen i recovery voltage (RRRV). I tilfælde, hvor amplituden af kortslutningsstrømmen er ekstremt lav, skal to-parametre-omridser tages i betragtning for at evaluere TRV-spændingen på en kredsløbsafbryder.
Figur 1: TRV-kurve i højspændingskredsløbsafbryder
Målet med dette studie er at vurdere den værste RRRV og det maksimale topvoltage over kredsløbsafbryderne inden for GIS, baseret på det midlertidige svar fra det elektriske net omkring spændingsafbryderen.
For yderligere detaljer om TRV kan du henvises til denne artikel.
2. Meget hurtige overgangsforhold (VFT)
Den elektriske ingeniør skal kræve, at producenten udfører et VFT-studie. I gasisolerede spændingsafbrydere (GIS) kan meget hurtige overgangs (VFT) overspændinger med oscilleringsfrekvenser i MHz-området opstå under afbrydelseskontaktoperationer. Dette skyldes den hurtige spændingsnedgang inden for få nanosekunder og længden og koaksialdesignet af GIS.
I området nær den opererede afbrydelseskontakt kan frekvenser over 100 MHz genereres. På placeringer længere inde i GIS kan frekvenser i området flere MHz forventes.
Frekvenserne og amplituderne af VFT bestemmes af længden og designet af GIS. På grund af rejsende bølge-naturen af dette fænomen varierer spændingerne og frekvenserne fra sted til sted inden for GIS.
Høje amplituder vil sandsynligvis opstå, når lange segmenter af gasisolerede busser slås over, og når der er ansluttet busser ved kilden til hovedbussektionen. Hvis de naturlige frekvenser for kilden og den slukkede ende af busserne er lignende, og spændingsforskellen over afbrydelseskontakten er stor, vil der være en betydelig spændingsforskel under åbningen af afbrydelseskontakten. Generelt findes de højeste amplituder af VFT på åbne GIS-sektioner.
Figur 2: Eksempel på VFTO-bølgeform i 750 kV GIS
Formålet med dette studie er at simulere VFT-overspændingerne inden for GIS, der genereres, når spændingsafbrydersegmenter energiladeres ved hjælp af afbrydelseskontakter. Desuden bør VFT-overspændinger, der resulterer fra kredsløbsafbryder-operationer, beregnes.
3. Isolationskoordinationsstudier
Den elektriske ingeniør skal pålægge, at producenten udfører isolationskoordinationsstudier. Et sådant studie er nødvendigt for at bekræfte placeringen og mængden af GIS-metalindkapslede type overspændingsbeskyttelser, som er afgørende for beskyttelsen af GIS-udstyr, eventuelle forbundne jordburede kabler, og andet luftisolerede udstyr.
Isolationskoordinationsstudiet undersøger de overspændingsspændinger, der findes i gasisolerede spændingsafbrydere, dets sektioner, og kabler. Disse spændinger er forårsaget af lynnedslag, der nærmer sig understationen og linjerne, der er forbundet til den. Derfor skal for flere specificerede understationskonfigurationer, herunder normal driftskonfiguration, de maksimale spændingsstress inden for GIS og ved sektionerne, forårsaget af typiske lynnedslag (som fjernelyn, direkte lynnedslag til ledere, og lynnedslag til de sidste tårne på fri luftledninger), simuleres.
Det passende isolationskoordinationsniveau skal bekræftes ved sammenligning af isolationsniveauerne for individuelt udstyr med de maksimale overspændingsstress, der forventes. Denne sammenligning bør tage højde for de maksimale korrektions- og sikkerhedsfaktorer ifølge branchestandarder.
4. Termiske klassificeringsberegninger
Den elektriske ingeniør bør kræve, at producenten tilbyder termiske klassificeringsberegninger for alt udstyr og enheder i de primære strømbane. Disse termiske klassificeringsberegninger skal fastsættes i overensstemmelse med anlægsbedømmelsesmetoden for brugeren og Regional System Operating Authority.
5. Effekter af ferro-resonans
Den elektriske ingeniør skal specificere, at der udføres et studie for at fastslå, om der er en mulighed for, at ferro-resonans opstår i forbindelse med tænding og slukning af potentielle transformatorer i GIS. Studiet bør ikke blot angive alvorligheden af forholdet, men også anbefale milderningsforanstaltninger, som anvendelsen af justerede induktorer.
6. GIS-modstand og kapacitans
Den elektriske ingeniør bør kræve, at producenten giver de beregnede og målte kapacitans- og modstandsværdier for hver komponent i GIS. Dette inkluderer, men er ikke begrænset til, bushings, busbaner, kontakter, og kredsløbsafbrydere.
7. Seismiske beregninger
Den elektriske ingeniør bør kræve, at producenten leverer al dokumentation vedrørende seismisk designtest (som specificeret af producenten i GIS-dokumentationen).
8. Elektromagnetisk kompatibilitet
Den elektriske ingeniør bør specificere, at producenten udfører studier på skjerming og milderningsprocedurer for at adressere støj i kontrol, beskyttelse, diagnostik, og overvågning udstyr.
9. Bygningsmæssige aspekter
Ingeniøren bør anmode producenten om at levere dokumentation for alle specielle bygningsdesigner, der er nødvendige pga. specifikke lokalitetsbetingelser for at imødekomme GIS.
10. Jorder og binding
Den elektriske ingeniør bør specificere, at producenten udfører jorderstudier i overensstemmelse med den aktuelle version af IEEE Standard 80. Producenten skal sikre, at GIS-udstyrs jorder overholder National Electric Safety Code C2 og IEEE Standard 80.
Alle studier bør præsenteres i formelle rapporter og sendes til brugeren inden for den angivne tidsperiode efter, at kontrakten er tildelt. Alt relevant dokumentation, herunder, men ikke begrænset til, beregninger, kurver, antagelser, grafer, og computeroutput, bør gives for at understøtte de trukne konklusioner.
11. Logistikstudier
Figur 2 viser et eksempel på en VFTO-kurve i en 750 kV GIS (henvis venligst til dette indlæg).
Figur 1 viser en overgangsspændingsrecoverykurve efter den endelige strømsofladning i en højspændingskredsløbsafbryder.
