Ważne punkty badań inżynieryjnych w gazowych, izolowanych gazem urządzeniach przełączających o wysokim napięciu (GIS)
Kluczowe aspekty badań inżynieryjnych w wysokonapięciowym gazoizolowanym sprzętu rozdzielczym (GIS)
Badania inżynieryjne w gazoizolowanym sprzęcie rozdzielczym (GIS)
Po tym, jak inżynier elektryk zdefiniował wstępny układ GIS i określił oraz sprecyzował dane podstawowego sprzętu, należy przeprowadzić dodatkowe badania związane z aspektami inżynieryjnymi, a także logistyką dostawy i montażu.
Najważniejsze badania inżynieryjne można podsumować następująco:
1. Warunki przejściowego napięcia odzysku (TRV)
Inżynier elektryk powinien zażądać, aby producent przeprowadził badanie TRV. Celem tego badania jest ocena najgorszego przypadku tempa wzrostu napięcia odzysku (RRRV) oraz maksymalnego szczytowego napięcia na wyłącznikach, uwzględniając przejściową odpowiedź otaczającej sieci elektrycznej GIS. Obliczone wartości TRV muszą być porównane z wartościami TRV gwarantowanymi przez raport testowy wyłącznika oraz ze standardowymi obwiedniami TRV dostępnych w normach branżowych.
TRV doświadczane przez wyłącznik to napięcie między jego zaciskami po przerwaniu prądu. Kształt fali TRV jest określany przez charakterystyki otaczającej sieci elektrycznej. Ogólnie, stres TRV na wyłączniku zależy od lokalizacji uszkodzenia, wielkości prądu uszkodzeniowego oraz konfiguracji przełączania sprzętu rozdzielczego. Ponieważ TRV jest decydującym parametrem dla udanego przerwania prądu, wyłączniki są zwykle typowo testowane w laboratorium, aby wytrzymać standaryzowane TRV. To standaryzowane TRV jest zdefiniowane przez czteroparametrową obwiednię (dwuparametrową obwiednię dla wyłączników o napięciu do 100 kV). Pierwszy okres cechuje się wysokim tempem wzrostu, po którym następuje kolejny okres o niższym tempie wzrostu. Nachylenie pierwszego okresu obwiedni TRV definiuje się jako tempo wzrostu napięcia odzysku (RRRV). W przypadkach, gdy amplituda prądu przerwanego krótkiego zwarcia jest niezwykle niska, należy rozważyć dwuparametrowe obwiednie, aby ocenić stres TRV na wyłączniku.
Rysunek 1: Krzywa TRV w wysokonapięciowym wyłączniku
Celem tego badania jest ocena najgorszego przypadku RRRV oraz maksymalnego szczytowego napięcia na wyłącznikach wewnątrz GIS, oparta na przejściowej odpowiedzi otaczającej sieci elektrycznej.
Szczegółowe informacje dotyczące TRV można znaleźć w tym artykule.
2. Warunki bardzo szybkich przejściowych (VFT)
Inżynier elektryk musi zażądać, aby producent przeprowadził badanie VFT. W gazoizolowanym sprzęcie rozdzielczym (GIS) mogą wystąpić bardzo szybkie przejściowe (VFT) przeciążenia napięcia o częstotliwościach oscylacji w zakresie MHz podczas operacji przełączników. Jest to wynik szybkiego zapadnięcia napięcia w ciągu kilku nanosekund oraz długości i koaksialnego projektu GIS.
W obszarze blisko działającego przełącznika może być generowana częstotliwość powyżej 100 MHz. W miejscach dalej wewnątrz GIS można oczekiwać częstotliwości w zakresie kilku MHz.
Częstotliwości i amplitudy VFT są określane przez długość i projekt GIS. Ze względu na falowy charakter tego zjawiska, napięcia i częstotliwości różnią się w zależności od miejsca w GIS.
Wysokie amplitudy mogą wystąpić, gdy są przełączane długie segmenty gazoizolowanych busów i gdy istnieją odgałęzienia busów na źródle głównego segmentu busu. Jeśli naturalne częstotliwości źródła i przełączanego końca busu są podobne, a różnica napięć na przełączniku jest duża, podczas otwierania przełącznika będzie obecna znaczna różnica napięć. Ogólnie, najwyższe amplitudy VFT występują na otwartych segmentach GIS.
Rysunek 2: Przykład krzywej VFTO w 750-kV GIS
Celem tego badania jest symulacja VFT przeciążeń napięcia w GIS, które powstają podczas energizowania segmentów sprzętu rozdzielczego za pomocą przełączników. Dodatkowo, należy obliczyć VFT przeciążenia napięcia wynikające z operacji przełączania wyłączników.
3. Studia koordynacji izolacji
Inżynier elektryk musi zażądać, aby producent przeprowadził studia koordynacji izolacji. Takie badanie jest niezbędne, aby potwierdzić lokalizację i ilość gazoizolowanych tłumików przepięć typu metalowy obudowany, które są kluczowe dla ochrony sprzętu GIS, wszelkich połączonych kabli podziemnych oraz innego sprzętu powietrzno-izolowanego.
Studium koordynacji izolacji bada przeciążenia napięcia obecne w gazoizolowanym sprzęcie rozdzielczym, jego boksach i kabli. Te przeciążenia są indukowane przez piorunowe przepięcia zbliżające się do stacji i linii do niej podłączonych. Zatem, dla kilku określonych konfiguracji stacji, w tym normalnej konfiguracji eksploatacyjnej, należy zasymulować maksymalne przeciążenia napięcia wewnątrz GIS i w boksach, spowodowane typowymi uderzeniami piorunów (takimi jak odległe uderzenia, bezpośrednie uderzenia do przewodników, i uderzenia do ostatnich wież liniowych).
Adekwatny poziom koordynacji izolacji powinien być zweryfikowany poprzez porównanie poziomów izolacji poszczególnego sprzętu z maksymalnymi przeciążeniami napięcia przewidywanymi. To porównanie powinno uwzględniać maksymalne korekty i współczynniki bezpieczeństwa zgodnie z normami branżowymi.
4. Obliczenia cieplne
Inżynier elektryk powinien zażądać, aby producent przedstawił obliczenia cieplne dla wszystkiego sprzętu i urządzeń w głównych ścieżkach prądowych. Te obliczenia cieplne muszą być określane zgodnie z metodologią oceny obiektu użytkownika i Regionalnej Autorności Systemowej.
5. Efekty ferrorezonansu
Inżynier elektryk musi określić, że należy przeprowadzić badanie, aby ustalić, czy istnieje możliwość wystąpienia ferrorezonansu w związku z przełączaniem w i z eksploatacji transformatorów potencjałowych w GIS. Badanie powinno nie tylko wskazać nasilenie stanu, ale także zalecić środki łagodzące, takie jak użycie strojonych induktorów.
6. Opor i pojemność GIS
Inżynier elektryk powinien żądać, aby producent dostarczył obliczone i zmierzone wartości pojemności i oporu dla każdego komponentu w GIS. To obejmuje, ale nie ogranicza się do, wtyczek, busów, przełączników i wyłączników.
7. Obliczenia sejsmiczne
Inżynier elektryk powinien zażądać, aby producent dostarczył całą dokumentację dotyczącą testów projektowych sejsmicznych (jak określone przez producenta w dokumentacji GIS).
8. Kompatybilność elektromagnetyczna
Inżynier elektryk powinien określić, że producent powinien przeprowadzić badania dotyczące tarczy i procedur łagodzących, aby skontrolować interferencję z systemami sterowania, ochrony, diagnostyki i monitoringu.
9. Aspekty inżynierii lądowej
Inżynier powinien zażądać, aby producent dostarczył dokumentację dla wszelkich specjalnych projektów inżynierii lądowej wymaganych przez specyficzne warunki lokacji, aby pomieścić GIS.
10. Uziemienie i połączenie
Inżynier elektryk powinien określić, że producent powinien przeprowadzić badania uziemiające zgodnie z aktualną wersją standardu IEE-Business 80. Producent musi zapewnić, aby uziemiający sprzęt GIS był zgodny z Narodowym Kodeksem Bezpieczeństwa Elektrycznego C2 i standardem IEE-Business 80.
Wszystkie badania powinny być przedstawione w formalnych raportach i przesłane do użytkownika w określonym terminie po przyznaniu kontraktu. Powinna zostać dostarczona wszelka odpowiednia dokumentacja, w tym, ale nie ograniczając się do, obliczeń, krzywych, założeń, wykresów i danych wyjściowych komputerowych, aby wesprzeć wnioski.
11. Studia logistyczne
Rysunek 2 przedstawia przykład krzywej VFTO w 750-kV GIS (proszę sięgnąć do tego posta).
Rysunek 1 przedstawia krzywą odzysku napięcia po ostatecznym zgaszeniu prądu w wysokonapięciowym wyłączniku.
