Điểm quan trọng trong nghiên cứu kỹ thuật về thiết bị đóng cắt cách điện khí áp cao (GIS)
Điểm quan trọng trong nghiên cứu kỹ thuật về thiết bị đóng cắt cách điện khí áp cao (GIS)
Nghiên cứu Kỹ thuật về Thiết bị Đóng Cắt Cách Điện Khí (GIS)
Sau khi kỹ sư điện đã xác định cấu hình sơ bộ của GIS và xác định và chỉ định dữ liệu thiết bị chính, các nghiên cứu bổ sung liên quan đến các khía cạnh kỹ thuật cũng như logistics giao hàng và lắp đặt phải được thực hiện.
Các nghiên cứu kỹ thuật quan trọng nhất được tóm tắt như sau:
1. Điều kiện Áp Suất Phục Hồi Tạm Thời (TRV)
Kỹ sư điện nên quy định rằng nhà sản xuất phải tiến hành nghiên cứu TRV. Nghiên cứu này nhằm đánh giá tốc độ tăng nhanh nhất của áp suất phục hồi (RRRV) và điện áp đỉnh tối đa trên các cầu chì, đồng thời xem xét phản ứng tạm thời của mạng điện xung quanh GIS. Các giá trị TRV tính toán cần được so sánh với các mức TRV được đảm bảo theo báo cáo kiểm tra của cầu chì và với các bao bọc TRV tiêu chuẩn có sẵn trong các tiêu chuẩn công nghiệp.
Áp suất phục hồi tạm thời (TRV) mà cầu chì trải qua là điện áp giữa các đầu cuối của nó sau khi ngắt dòng điện. Hình dạng của sóng TRV được xác định bởi đặc điểm của mạng điện xung quanh cầu chì. Nói chung, áp lực TRV lên cầu chì phụ thuộc vào vị trí sự cố, cường độ dòng điện sự cố và cấu hình chuyển mạch của thiết bị đóng cắt.
Vì TRV là tham số quyết định cho việc ngắt dòng điện thành công, cầu chì thường được kiểm tra kiểu mẫu trong phòng thí nghiệm để chịu một TRV tiêu chuẩn. TRV tiêu chuẩn này được định nghĩa bằng một bao bọc bốn tham số (bao bọc hai tham số cho cầu chì có điện áp lên đến 100 kV). Giai đoạn đầu tiên có tốc độ tăng cao, tiếp theo là giai đoạn có tốc độ tăng thấp hơn. Độ dốc của giai đoạn đầu tiên của bao bọc TRV được định nghĩa là tốc độ tăng của áp suất phục hồi (RRRV). Trong trường hợp cường độ dòng điện cắt ngắn mạch cực kỳ thấp, các bao bọc hai tham số phải được xem xét để đánh giá áp lực TRV lên cầu chì.
Hình 1: Đường cong TRV trong Cầu Chì Điện Áp Cao
Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá RRRV tồi tệ nhất và điện áp đỉnh tối đa trên các cầu chì trong GIS, dựa trên phản ứng tạm thời của mạng điện xung quanh thiết bị đóng cắt.
Để biết thêm chi tiết về TRV, bạn có thể tham khảo bài viết này.
2. Điều kiện Mạch Tần Số Rất Nhanh (VFT)
Kỹ sư điện phải yêu cầu nhà sản xuất tiến hành nghiên cứu VFT. Trong thiết bị đóng cắt cách điện khí (GIS), các điện áp quá tải tần số rất nhanh (VFT) với tần số dao động trong dải MHz có thể xảy ra trong quá trình vận hành công tắc cách ly. Điều này do sự sụp đổ điện áp nhanh chóng trong vài nanogio và chiều dài và thiết kế đồng trục của GIS.
Trong khu vực gần công tắc cách ly được vận hành, tần số trên 100 MHz có thể được tạo ra. Tại các vị trí sâu hơn bên trong GIS, tần số trong dải vài MHz có thể được dự đoán.
Tần số và biên độ của VFT được xác định bởi chiều dài và thiết kế của GIS. Do bản chất sóng truyền của hiện tượng này, điện áp và tần số thay đổi từ vị trí này sang vị trí khác trong GIS.
Biên độ cao có khả năng xảy ra khi các đoạn bus cách điện khí dài được chuyển mạch và khi có bus nhánh tại nguồn của đoạn bus chính. Nếu tần số tự nhiên của nguồn và đầu chuyển mạch của bus tương tự và chênh lệch điện áp trên công tắc cách ly lớn, sẽ có một chênh lệch điện áp đáng kể trong quá trình mở công tắc cách ly. Nói chung, biên độ VFT cao nhất được tìm thấy trên các phần mở của GIS.
Hình 2: Ví dụ về Sóng VFTO trong GIS 750 kV
Mục tiêu của nghiên cứu này là mô phỏng các điện áp quá tải VFT trong GIS được tạo ra khi cấp điện cho các đoạn thiết bị đóng cắt sử dụng công tắc cách ly. Ngoài ra, các điện áp quá tải VFT do việc chuyển mạch cầu chì cũng nên được tính toán.
3. Nghiên cứu phối hợp cách điện
Kỹ sư điện phải quy định rằng nhà sản xuất phải tiến hành nghiên cứu phối hợp cách điện. Nghiên cứu này là cần thiết để xác nhận vị trí và số lượng các arrester kim loại kín trong GIS, những thứ này rất quan trọng để bảo vệ thiết bị GIS, bất kỳ mạch cáp ngầm nào được kết nối và các thiết bị cách điện không khí khác.
Nghiên cứu phối hợp cách điện xem xét các áp lực điện áp quá tải hiện diện tại thiết bị đóng cắt cách điện khí, các ngăn và cáp. Những áp lực này được gây ra bởi các xung sét tiếp cận trạm biến áp và các đường dây được kết nối với nó. Do đó, đối với một số cấu hình trạm biến áp được chỉ định, bao gồm cả cấu hình hoạt động bình thường, các áp lực điện áp tối đa trong GIS và ở các ngăn, do các cú sét điển hình (như sét xa, sét trực tiếp vào dây dẫn, và sét vào cột cuối cùng của đường dây trên không), nên được mô phỏng.
Mức phối hợp cách điện phù hợp nên được xác minh bằng cách so sánh các mức cách điện của từng thiết bị với các áp lực điện áp quá tải được dự đoán. So sánh này nên xem xét các hệ số hiệu chỉnh và an toàn tối đa theo các tiêu chuẩn công nghiệp.
4. Tính toán Định Mức Nhiệt
Kỹ sư điện nên yêu cầu nhà sản xuất cung cấp tính toán định mức nhiệt cho tất cả các thiết bị và thiết bị trong các đường dẫn dòng chính. Các tính toán định mức nhiệt này cần được xác định theo phương pháp đánh giá cơ sở của người dùng và Cơ quan Quản lý Hệ thống Khu vực.
5. Hiệu ứng Ferro - cộng hưởng
Kỹ sư điện phải chỉ rõ rằng phải tiến hành nghiên cứu để xác định liệu có khả năng xảy ra Ferro - cộng hưởng liên quan đến việc chuyển mạch các biến áp điện áp trong GIS hay không. Nghiên cứu này không chỉ chỉ ra mức độ nghiêm trọng của tình trạng mà còn đề xuất các biện pháp giảm thiểu, chẳng hạn như sử dụng cuộn cảm điều chỉnh.
6. Điện trở và Dung lượng của GIS
Kỹ sư điện nên yêu cầu nhà sản xuất cung cấp các giá trị dung lượng và điện trở đã tính toán và đo lường cho mỗi thành phần trong GIS. Điều này bao gồm, nhưng không giới hạn, các bộ phận, các đoạn bus, các công tắc, và các cầu chì.
7. Tính toán Địa Chấn
Kỹ sư điện nên yêu cầu nhà sản xuất cung cấp tất cả các tài liệu liên quan đến thử nghiệm thiết kế địa chấn (như được chỉ định bởi nhà sản xuất trong tài liệu GIS).
8. Tương thích Điện Từ
Kỹ sư điện nên chỉ rõ rằng nhà sản xuất phải tiến hành các nghiên cứu về che chắn và các biện pháp giảm thiểu để giải quyết sự can thiệp với thiết bị điều khiển, bảo vệ, chẩn đoán và giám sát.
9. Các khía cạnh Kỹ thuật Xây dựng
Kỹ sư nên yêu cầu nhà sản xuất cung cấp tài liệu cho bất kỳ thiết kế xây dựng đặc biệt nào cần thiết do các điều kiện cụ thể của trang web để phù hợp với GIS.
10. Đặt đất và Kết nối
Kỹ sư điện nên chỉ rõ rằng nhà sản xuất phải tiến hành các nghiên cứu đặt đất theo phiên bản hiện hành của Tiêu chuẩn IEE-Business 80. Nhà sản xuất phải đảm bảo rằng việc đặt đất thiết bị GIS tuân thủ Tiêu chuẩn An toàn Điện Quốc gia C2 và Tiêu chuẩn IEE-Business 80.
Tất cả các nghiên cứu nên được trình bày trong các báo cáo chính thức và gửi đến người dùng trong khoảng thời gian được chỉ định sau khi ký hợp đồng. Tất cả các tài liệu liên quan, bao gồm nhưng không giới hạn, các phép tính, đường cong, giả định, biểu đồ, và kết quả máy tính, nên được cung cấp để hỗ trợ cho các kết luận được rút ra.
11. Nghiên cứu Logistics
Hình 2 trình bày một ví dụ về đường cong VFTO trong GIS 750 kV (xin vui lòng tham khảo bài viết này).
Hình 1 mô tả đường cong phục hồi điện áp tạm thời sau khi dòng điện cuối cùng bị ngắt trong cầu chì điện áp cao.
