Viktige punkter i ingeniørstudier av høyspenningsgassisolerte spenningsbrytere (GIS)

Viktige punkter i ingeniørstudier for høyspenningsgassisoleret sparker (GIS)

Ingeniørstudier i gassisoleret sparker (GIS)

Når den elektriske ingeniøren har definert den foreløpige konfigurasjonen av GIS og bestemt og spesifisert dataene for hovedutstyr, må det gjennomføres ytterligere studier knyttet til ingeniørmessige aspekter, samt logistikk for levering og installasjon.

De mest kritiske ingeniørstudiene er oppsummert som følger:

1. Overgangsrecoveryvoltage (TRV)-forhold

Den elektriske ingeniøren skal fastsette at produsenten utfører et TRV-studie. Dette studiet har som mål å vurdere det verste mulige stigningstempoet for recoveryvoltage (RRRV) og den maksimale spitsvoltage over strømbryterne, med hensyn på den overgangsresponsen i det elektriske nettverket rundt GIS. De beregnede TRV-verdiene må sammenlignes med de TRV-ranger som er garantert av strømbryterens testrapport, samt standard TRV-områder som finnes i bransjestandarder.

TRV som en strømbryter opplever, er spenningen over dens terminaler etter strømavbrudd. Formen på TRV-bølgeformen bestemmes av karakteristikker ved det elektriske nettverket rundt strømbryteren. Generelt avhenger TRV-belastningen på en strømbryter av feilposisjon, størrelsen på feilstrømmen, og skrukonfigurasjonen av sparkerutstyret.
Siden TRV er en avgjørende parameter for vellykket strømavbrudd, blir strømbrytere typisk type-testet i laboratoriet for å tåle en standardisert TRV. Denne standardiserte TRV er definert av et fireparameterområde (to-parametrområde for strømbrytere inntil 100 kV). Den første perioden har et høyt stigningstempo, fulgt av en senere periode med lavere stigningstempo. Helningen i den første perioden av TRV-området defineres som stigningstempoet for recoveryvoltage (RRRV). I tilfeller der amplituden av kortslutningsbrytningsstrømmen er ekstremt lav, må to-parametrområder tas i betraktning for å evaluere TRV-belastningen på en strømbryter.

Figur 1: TRV-kurve i høyspenningsstrømbryter

Målet med dette studiet er å vurdere det verste mulige RRRV og den maksimale spitsvoltage over strømbryterne i GIS, basert på den overgangsresponsen i det elektriske nettverket rundt sparkerutstyret.

For mer detaljer om TRV, kan du se denne artikkelen.

2. Veldig rask overgangsbelasting (VFT)-forhold

Den elektriske ingeniøren må kreve at produsenten utfører et VFT-studie. I gassisoleret sparker (GIS) kan veldig raske overgangsoverspenninger (VFT) med omsvingfrekvenser i MHz-området oppstå under koblingsbryteroperasjoner. Dette skyldes hurtig spenningsnedgang innen noen nanosekunder, samt lengden og koaksialdesignet av GIS.

I området nær den opererte koblingsbryteren kan frekvenser over 100 MHz genereres. På lokasjoner lenger inne i GIS kan frekvenser i området flere MHz forventes.

Frekvensene og amplitudene til VFT bestemmes av lengden og designet av GIS. På grunn av bølgens reisende natur, varierer spenninger og frekvenser fra sted til sted innenfor GIS.

Høye amplituder er sannsynlig å oppstå når lange segmenter av gassisoleret busser slås på, og når det er tapet busser ved kilden til hovedbusseksjonen. Hvis naturlige frekvenser ved kilden og den slåtte enden av busser er liknende, og spenningsdifferansen over koblingsbryteren er stor, vil det være en betydelig spenningsdifferanse under åpning av koblingsbryteren. Generelt finnes de høyeste amplitudene av VFT på åpne GIS-segmenter.

Figur 2: Eksempel på VFTO-bølgeform i 750 kV GIS

Målet med dette studiet er å simulere VFT-overspenningene i GIS som genereres når sparkersegmenter aktiveres ved hjelp av koblingsbrytere. I tillegg skal VFT-overspenninger som resulterer fra strømbryteroperasjoner beregnes.

3. Isoleringssammenhengsstudier

Den elektriske ingeniøren må fastsette at produsenten utfører isoleringssammenhengsstudier. Slik en studie er nødvendig for å bekrefte plasseringen og mengden av GIS metallinnekledd type lynbeskyttelse, som er viktig for beskyttelse av GIS-utstyr, eventuelle tilknyttede underjordiske kabelsystemer, og annet luftisoleret utstyr.

Isoleringssammenhengsstudien undersøker overspenningstressene som finnes i gassisoleret sparker, dets seksjoner, og kabler. Disse stressene utløses av lynovergangsstrømer som nærmer seg transformasjonen og linjene den er tilkoblet til. Derfor, for flere spesifikke transformasjonskonfigurasjoner, inkludert normal driftskonfigurasjon, skal de maksimale spenningsstressene i GIS og i seksjonene, forårsaket av typiske lynslag (som fjernslag, direkte slag til ledere, og slag til de siste tårnene av overledningslinjer), simuleres.

Det passende isoleringssammenhengsnivået skal bekreftes ved å sammenligne isoleringsnivåene for individuelt utstyr med de forventede maksimale overspenningstressene. Denne sammenligningen skal ta hensyn til de maksimale korreksjon- og sikkerhetsfaktorene ifølge bransjestandarder.

4. Termiske belastningsberegninger

Den elektriske ingeniøren skal kreve at produsenten gir termiske belastningsberegninger for all utstyr og enheter i hovedstrømveiene. Disse termiske belastningsberegningene må bestemmes i henhold til anleggets belastningsmetodologi og Regional System Operating Authority.

5. Effekter av ferroresonans

Den elektriske ingeniøren må spesifisere at det skal gjennomføres et studie for å fastslå om det er en mulighet for ferroresonans i forbindelse med slå på og av spenningstransformatorer i GIS. Studiet skal ikke bare indikere alvorlighetsgraden av tilstanden, men også anbefale nedsmittemeget, som bruk av justerte induktorer.

6. GIS motstand og kapasitans

Den elektriske ingeniøren skal kreve at produsenten gir de beregnede og målte kapasitans- og motstandsverdiene for hver komponent i GIS. Dette inkluderer, men er ikke begrenset til, bussholder, busser, brytere, og strømbrytere.

7. Seismiske beregninger

Den elektriske ingeniøren skal kreve at produsenten gir all dokumentasjon angående seismisk designtesting (som spesifisert av produsenten i GIS-dokumentasjonen).

8. Elektromagnetisk kompatibilitet

Den elektriske ingeniøren skal spesifisere at produsenten utfører studier på skjerming og nedsmittemetoder for å håndtere støy i kontroll, beskyttelse, diagnostikk, og overvåkningsutstyr.

9. Byggingeniørmessige aspekter

Ingeniøren skal be produsenten om å gi dokumentasjon for eventuelle spesielle byggdesigneder som kreves av spesielle lokalitetsforhold for å akkommodere GIS.

10. Jording og kobling

Den elektriske ingeniøren skal spesifisere at produsenten utfører jordingsstudier i henhold til den nåværende versjonen av IEEE Standard 80. Produsenten må sikre at GIS-utstyr jordings overholder National Electric Safety Code C2 og IEEE Standard 80.

Alle studier skal presenters i formelle rapporter og sendes til brukeren innen den spesifiserte tidsrammen etter at kontrakten er tildelt. All relevant dokumentasjon, inkludert, men ikke begrenset til, beregninger, kurver, antakelser, grafer, og datamaskinutdata, skal gis for å støtte konklusjonene som dras.

11. Logistiske studier

• Transport, lagring, og opprettelsesfasiliteter for gassisoleret sparker: Analyser og planlegg for transportmidlene for GIS-komponentene til stedet, de riktige lagringsforholdene før installasjon, og opprettelsesfasilitetene som kreves for riktig oppsett.

• Krevnadene knyttet til vedlikehold av gassisoleret sparker og mulige fremtidige utvidelser: Vurder kravene for rutinemessig vedlikehold av GIS, samt eventuelle forberedelser som trengs for potensielle fremtidige utvidelser.

• Kvalitetssikring, testprosedyrer under produksjon, og spesielt påstedtest: Sikre kvalitetskontroll under produksjonsprosessen og definér omfattende testprosedyrer, med særlig vekt på påstedtest for å sikre riktig funksjon av GIS.

Figur 2 presenterer et eksempel på en VFTO-kurve i et 750 kV GIS (se denne posten).

Figur 1 viser en overgangsvoltage-recoverykurve etter den endelige strømavbrudd i en høyspenningsstrømbryter.