Pomembne točke v inženirskih študijah visokonapetostne plinski izolirane preklopnice (GIS)
Pomembne točke v inženirskih študijah visokonapetostne plinsko izolirane preklopnice (GIS)
Inženirski študiji plinsko-izoliranih preklopnih naprav (GIS)
Ko je električni inženir določil predhodno konfiguracijo GIS in določil in specifikiral podatke o osnovnem opremi, morajo biti izvedene dodatne študije, povezane z inženirskimi vidiki ter logistiko dostave in namestitve.
Najpomembnejše inženirske študije so povzetje naslednje:
1. Pogoji začasne obnovitvene napetosti (TRV)
Električni inženir mora določiti, da proizvajalec izvede študijo TRV. Ta študija je namenjena oceni najslabšega možnega hitrega naraščanja obnovitvene napetosti (RRRV) in največje vrha napetosti na preklopnikih, upoštevajoč začasni odziv električne mreže okoli GIS. Izračunane vrednosti TRV je potrebno primerjati s TRV ocenami, zagotovljenimi v poročilu o testiranju preklopnika, in s standardnimi omarami TRV, ki so na voljo v industrijskih standardih.
TRV, ki jo doživi preklopnik, je napetost med njegovimi terminali po prekinjanju toka. Oblika valovanja TRV je določena z lastnostmi električne mreže okoli preklopnika. Splošno velja, da se stres TRV na preklopniku glavno odraža glede na lokacijo napake, velikost napaknega toka in konfiguracijo preklapljanja preklopnih naprav. Ker je TRV odločilen parameter za uspešno prekinjanje toka, so preklopniki tipično laboratorijsko preskušani, da bi izdržali standardizirano TRV. Ta standardizirana TRV je definirana z četveroparametrično omaro (dvoparametrična omara za preklopnike do 100 kV). Prvi obdobji prinaša visok hitrek naraščan, sledi nadaljnje obdobje z nižjim hitrikim naraščanjem. Nagib prvega obdobja TRV omare je definiran kot hitrek naraščan obnovitvene napetosti (RRRV). V primerih, ko je amplituda kračnega toku zelo nizka, morajo biti upoštevane dvoparametrične omare za oceno stresa TRV na preklopniku.
Slika 1: TRV krivulja v visokonapetostnem preklopniku
Cilj te študije je oceniti najslabši RRRV in največjo vrhalno napetost na preklopnikih znotraj GIS, glede na začasni odziv električne mreže okoli preklopnih naprav.
Za več podrobnosti o TRV se lahko sklicujete na ta članek.
2. Pogoji zelo hitrih začasnih (VFT) stanj
Električni inženir mora zahtevati, da proizvajalec izvede študijo VFT. V plinsko-izoliranih preklopnih napravah (GIS) se lahko med operacijami preklopnikov nastanejo zelo hitri začasni (VFT) prekomerni napeti z frekvencami v MHz območju. To je zaradi hitrega kolapsa napetosti v nekaj nanosekund in dolžine ter koaksialne strukture GIS.
V bližini delujočega preklopnika se lahko generirajo frekvence preko 100 MHz. Na lokacijah globoko notranjih delov GIS se lahko pričakuje frekvence v območju nekaj MHz.
Frekvence in amplitude VFT so določene z dolžino in dizajnom GIS. Zaradi narave te pojave, ki temelji na hodnih valovih, se napetosti in frekvence spreminjajo od enega mesta do drugega znotraj GIS.
Visoke amplitude so verjetne, ko so dolgi segmenti plinsko-izoliranih busov preklopni in ko so priključeni busi na viru glavnega busa. Če so naravne frekvence vira in preklopljenega kraja podobne in če je razlika napetosti preklopnika velika, bo med odpiranjem preklopnika prisoten značilen napetostni razpon. Splošno velja, da največje amplitude VFT najdemo na odprtih delih GIS.
Slika 2: Primer VFTO valovanja v 750 kV GIS
Cilj te študije je simulirati VFT prekomerne napetosti znotraj GIS, ki nastanejo pri vklopu segmentov preklopnih naprav z preklopniki. Poleg tega bi morali biti izračunani tudi VFT prekomerni napeti, nastali zaradi preklapljanja preklopnikov.
3. Študije koordinacije izolacije
Električni inženir mora določiti, da proizvajalec izvede študije koordinacije izolacije. Takšna študija je potrebna, da se potrdi lokacija in količina GIS metalno-zaprtnih ograjevalcev, ki so ključni za zaščito opreme GIS, povezanih podzemnih kabelskega omrežja in drugih zračno-izoliranih naprav.
Študija koordinacije izolacije preučuje prekomerne napetosti, ki so prisotne v plinsko-izoliranih preklopnih napravah, njihovih odsekih in kabelih. Te napeti so povzročeni z bleskovimi talci, ki se približujejo podstanci in povezanim vodilom. Zato bi za več določenih konfiguracij podstanic, vključno z normalno delovno konfiguracijo, morali biti simulirani največji napetostni stresi znotraj GIS in v odsekih, povzročeni tipičnimi bleskovimi udari (kot so oddaljeni udari, neposredni udari na vodiči in udari na zadnje stolpe nadzemnih vodil).
Ustrezen raven koordinacije izolacije je treba potrditi z primerjavo raven izolacije posameznih naprav s pričakovanimi največjimi prekomernimi napeti. Ta primerjava mora upoštevati največje popravke in varnostne faktorje glede na industrijske standarde.
4. Izračuni toplotnih meril
Električni inženir mora zahtevati, da proizvajalec ponudi izračune toplotnih meril za vse naprave in strojne elemente v glavnih tokovih. Ti izračuni toplotnih meril morajo biti določeni v skladu s metodologijo ocenjevanja zmogljivosti uporabnika in regionalnega sistemsko upravljalca.
5. Učinki ferorezonance
Električni inženir mora določiti, da se izvede študija, ki bo ugotovila, ali je možna ferorezonanca v zvezi z vklopom in izklopom potencialnih transformatorjev v GIS. Študija bi morala ne le pokazati stopnjo težavnosti stanja, ampak tudi predlagati ukrepe za zmanjšanje, kot je uporaba naladovanih induktanc.
6. Upornost in kapacitivnost GIS
Električni inženir mora zahtevati, da proizvajalec poda izračunate in meritve vrednosti kapacitivnosti in upornosti za vsako komponento v GIS. To vključuje, a ni omejeno na, štapnice, busne vodilne, preklopnike in preklopnike.
7. Seizmični izračuni
Električni inženir mora zahtevati, da proizvajalec zagotovi vse dokumentacijo o seizmičnem projektiranju in testiranju (kot je določeno proizvajalcem v dokumentaciji GIS).
8. Elektromagnetska združljivost
Električni inženir mora določiti, da proizvajalec izvede študije o ščitnem in zmanjševalnem postopku za odpravljanje motenj v kontroli, zaščiti, diagnostiki in nadzoru opreme.
9. Strokovni inženirski vidiki
Inženir mora zahtevati, da proizvajalec zagotovi dokumentacijo za posebne gradbeni projekte, ki so potrebni zaradi specifičnih lokacijskih pogojev za prilagoditev GIS.
10. Potisk in vezanje
Električni inženir mora določiti, da proizvajalec izvede študije potiska v skladu z trenutno verzijo IEEE Standard 80. Proizvajalec mora zagotoviti, da je potisk opreme GIS v skladu z Nacionalnim električnim varnostnim kodeksom C2 in IEEE Standard 80.
Vse študije morajo biti predstavljene v formalnih poročilih in poslane uporabniku v določenem časovnem okviru po podelitvi pogodbe. Vsa relevantna dokumenta, vključno z, a ne omejeno na, izračuni, krivulje, predpostavke, grafikoni in računalniški izhodi, morajo biti zagotovljeni za podporo doseženih zaključkov.
11. Logistične študije
Slika 2 prikazuje primer VFTO krivulje v 750-kV GIS (glejte ta prispevek).
Slika 1 prikazuje krivuljo začasne obnovitvene napetosti po končnem prekinjanju toka v visokonapetostnem preklopniku.
