Rozdzielnice w izolacji gazowej: komponenty, zastosowania i konserwacja

Co to jest rozdzielnica w izolacji gazowej i jak działa

Rozdzielnica w izolacji gazowej, powszechnie określana w skrócie GIS, to kompaktowy zespół elektrycznych urządzeń przełączających i zabezpieczających umieszczony w szczelnych metalowych obudowach wypełnionych gazem izolacyjnym, najczęściej sześciofluorkiem siarki (SF6). Gaz zapewnia doskonałą wytrzymałość dielektryczną i właściwości gaszenia łuku, dzięki czemu elementy wysokiego napięcia, takie jak wyłączniki, odłączniki, uziemniki, przekładniki prądowe i szyny zbiorcze, można upakować na znacznie mniejszej powierzchni, niż byłoby to możliwe w przypadku tradycyjnej rozdzielnicy z izolacją powietrzną (AIS). To sprawia, że ​​GIS jest szczególnie cenny w podstacjach zlokalizowanych na obszarach miejskich, na terenach górzystych, na platformach wiertniczych lub wszędzie tam, gdzie dostępny teren jest ograniczony lub kosztowny.

Ponieważ wszystkie komponenty pod napięciem są całkowicie zamknięte i odizolowane od środowiska zewnętrznego, GIS zapewnia również silną ochronę przed zanieczyszczeniami, mgłą solną, wilgocią i kurzem, co czyni go preferowanym wyborem w regionach przybrzeżnych lub obszarach o dużym zanieczyszczeniu przemysłowym, które w przeciwnym razie z czasem spowodowałyby degradację odsłoniętego sprzętu izolowanego powietrzem.

Główne komponenty złożenia GIS

A rozdzielnica w izolacji gazowej wnęka zbudowana jest z kilku modułowych komponentów, każdy umieszczony w swoim własnym gazoszczelnym przedziale i połączony z sąsiednimi modułami poprzez izolowane bariery. Zrozumienie tych komponentów pomaga wyjaśnić, w jaki sposób system bezpiecznie realizuje funkcje przełączania, ochrony i izolacji w szczelnej obudowie.

• Wyłącznik automatyczny: przerywa prąd zwarciowy, wykorzystując zdolność gaszenia łuku gazu SF6, zwykle znamionową dla dziesiątek tysięcy amperów zdolności przerywania.
• Odłącznik (izolator): zapewnia widoczną przerwę w obwodzie dla bezpieczeństwa konserwacji, chociaż nie może przerwać prądu obciążenia.
• Uziemnik: uziemia pozbawioną napięcia sekcję szyny zbiorczej lub pola zasilającego w celu ochrony personelu konserwacyjnego.
• Przekładniki prądowe i napięciowe: dostarczają dokładne sygnały pomiarowe do przekaźników zabezpieczeniowych i systemów pomiarowych.
• Przedziały szyn zbiorczych: przewodzą prąd pomiędzy polami i są zazwyczaj największymi wypełnionymi gazem sekcjami w zespole.
• Zakończenia linii kablowych lub w izolacji gazowej: podłączyć rozdzielnicę do odpływów lub linii przesyłowych.

GIS w porównaniu do rozdzielnic izolowanych powietrzem

Wybór pomiędzy GIS a AIS zależy od warunków panujących w lokalizacji, budżetu i względów związanych z długoterminową konserwacją. Poniższa tabela podsumowuje podstawowe różnice, które inżynierowie biorą pod uwagę podczas planowania podstacji.

Porównanie GIS i AIS

Klasy napięcia i typowe zastosowania

Rozdzielnice w izolacji gazowej produkowane są w szerokim zakresie napięć, od systemów dystrybucyjnych średniego napięcia od około 12 do 40,5 kV, aż po zastosowania przesyłowe bardzo wysokiego napięcia przekraczające 550 kV. Na poziomie przesyłu GIS jest często wybierany w przypadku podstacji łączących główne elektrownie, morskie farmy wiatrowe lub połączeń między sieciami regionalnymi, gdzie niezawodność i oszczędność miejsca uzasadniają wyższy koszt sprzętu. Na poziomie dystrybucji GIS jest powszechny w podstacjach miejskich zbudowanych wewnątrz budynków lub w podziemnych skarbcach, gdzie kompaktowe wymiary pozwalają na umieszczenie rozdzielnic blisko ośrodków odbioru bez konieczności posiadania dużego, ogrodzonego placu.

Uwagi dotyczące instalacji i miejsca

Ponieważ obudowy GIS są montowane fabrycznie i testowane pod kątem dokładnych tolerancji, instalacja wymaga szczególnej uwagi podczas przygotowania miejsca i obsługi, aby uniknąć wprowadzenia zanieczyszczeń do komór gazowych.

• Upewnij się, że budynek lub obudowa podstacji zapewnia odpowiedni prześwit umożliwiający transport modułu i dostęp do przyszłej konserwacji.
• Podczas montażu na miejscu należy zachować ścisłą czystość, ponieważ kurz i wilgoć wewnątrz komór gazowych mogą zmniejszyć wytrzymałość dielektryczną.
• Przed włączeniem rozdzielnicy sprawdzić ciśnienie i czystość gazu poprzez badanie wyładowań niezupełnych.
• Starannie planuj obliczenia obciążenia fundamentów, ponieważ zatoki GIS, mimo że są kompaktowe, są cięższe na jednostkę powierzchni niż równoważne instalacje AIS.

Konserwacja, monitorowanie i obsługa gazu

Rutynowa konserwacja systemów GIS koncentruje się przede wszystkim na monitorowaniu ciśnienia i gęstości gazu, a nie na częstych inspekcjach fizycznych wymaganych w przypadku odsłoniętych komponentów AIS. Większość nowoczesnych instalacji GIS obejmuje monitory gęstości, które uruchamiają alarmy, jeśli ciśnienie gazu spadnie poniżej bezpiecznego progu, co może wskazywać na nieszczelność lub degradację uszczelnienia. Ponieważ SF6 jest silnym gazem cieplarnianym, wiele przedsiębiorstw użyteczności publicznej monitoruje obecnie również skumulowane wskaźniki wycieków gazu w ramach sprawozdawczości dotyczącej zgodności z przepisami ochrony środowiska, a niektórzy producenci w odpowiedzi na zaostrzające się przepisy wprowadzili alternatywne mieszaniny gazów izolacyjnych o mniejszym wpływie na środowisko.

Systemy monitorowania wyładowań niezupełnych są coraz częściej instalowane wraz z GIS, aby wykryć wczesne oznaki degradacji izolacji, zanim rozwinie się awaria, umożliwiając przedsiębiorstwom użyteczności publicznej proaktywne planowanie konserwacji, zamiast reagować na nieplanowane przestoje.

Względy bezpieczeństwa personelu

Chociaż obudowy GIS znacznie zmniejszają ryzyko przypadkowego kontaktu z częściami pod napięciem w porównaniu ze sprzętem na wolnym powietrzu, personel pracujący przy GIS musi nadal przestrzegać rygorystycznych procedur, szczególnie dotyczących komór gazowych. W rzadkich przypadkach awarii wewnętrznej produkty uboczne rozkładu gazu SF6 mogą być toksyczne, dlatego technicy są przeszkoleni w zakresie prawidłowej wentylacji pomieszczeń i korzystania ze sprzętu do analizy gazu przed otwarciem jakiejkolwiek sekcji w celu konserwacji. Procedury blokowania i oznakowania, potwierdzone widoczną przerwą zapewnioną przez odłączniki, pozostają niezbędne przed rozpoczęciem jakichkolwiek praktycznych prac, mimo że szczelna konstrukcja rozdzielnicy już minimalizuje wiele zagrożeń związanych z tradycyjnymi instalacjami na wolnym powietrzu.