Kaasueristetyt kytkinlaitteet: komponentit, käyttötarkoitukset ja huolto

Mikä kaasueristeinen kytkinlaite on ja miten se toimii

Kaasueristetyt kojeistot, joista käytetään yleisesti lyhennettä GIS, on kompakti sähkökytkentä- ja suojalaitteiden kokoonpano, joka on sijoitettu suljettuihin metallikoteloihin, jotka on täytetty eristävällä kaasulla, yleisimmin rikkiheksafluoridilla (SF6). Kaasu tarjoaa erinomaiset dielektriset lujuus- ja kaarensammutusominaisuudet, mikä mahdollistaa korkeajännitteisten komponenttien, kuten katkaisijoiden, erottimien, maadoituskytkimien, virtamuuntajien ja virtakiskojen, pakamisen paljon pienemmäksi kuin perinteisillä ilmaeristetyillä kojeistoilla (AIS). Tämä tekee GIS:stä erityisen arvokkaan sähköasemilla, jotka sijaitsevat kaupunkialueilla, vuoristoisessa maastossa, offshore-alustoilla tai missä tahansa käytettävissä oleva maa on rajallinen tai kallis.

Koska kaikki jännitteiset komponentit ovat täysin suljettuja ja eristettyjä ulkoilmasta, GIS tarjoaa myös vahvan suojan saasteelta, suolasuihkulta, kosteudelta ja pölyltä, joten se on suositeltava valinta rannikkoalueilla tai alueilla, joilla on raskasta teollista kontaminaatiota, joka muuten heikentäisi paljaita ilmaeristettyjä laitteita ajan myötä.

GIS-kokoonpanon pääkomponentit

A kaasueristetyt kojeistot bay on rakennettu useista modulaarisista komponenteista, joista jokainen on sijoitettu omaan kaasutiiviiseen osastoonsa ja yhdistetty vierekkäisiin moduuleihin eristettyjen esteiden kautta. Näiden komponenttien ymmärtäminen auttaa selventämään, kuinka järjestelmä suorittaa kytkentä-, suojaus- ja eristystoiminnot turvallisesti suljetussa kotelossa.

• Katkaisija: katkaisee vikavirran käyttämällä SF6-kaasun kaarensammutuskykyä, joka on tyypillisesti mitoitettu kymmenien tuhansien ampeerien keskeytyskapasiteetille.
• Erotin (eristin): tarjoaa näkyvän katkaisun piirissä huoltoturvallisuuden vuoksi, vaikka se ei voi katkaista kuormitusvirtaa.
• Maadoituskytkin: maadoittaa virtakiskon tai syöttölaitteen jännitteettömän osan huoltohenkilöstön suojaamiseksi.
• Virta- ja jännitemuuntajat: toimittavat tarkat mittaussignaalit suojareleille ja mittausjärjestelmille.
• Virtakiskoosastot: kuljettavat virtaa kenttien välillä ja ovat tyypillisesti kokoonpanon suurimmat kaasulla täytetyt osat.
• Kaapeli- tai kaasueristetyt linjapäätteet: kytke kojeisto lähteviin syöttöjohtoihin tai siirtolinjoihin.

GIS verrattuna ilmaeristettyyn kytkinlaitteistoon

Valinta GIS:n ja AIS:n välillä riippuu paikan olosuhteista, budjetista ja pitkän aikavälin ylläpitonäkökohdista. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä eroista, jotka insinöörit punnitsevat sähköasemasuunnittelun aikana.

GIS vs AIS vertailu

Jänniteluokat ja tyypilliset sovellukset

Kaasueristettyjä kojeistoja valmistetaan laajalle jännitealueelle, noin 12–40,5 kV:n keskijännitteisistä jakelujärjestelmistä aina yli 550 kV:n suurjännitesiirtosovelluksiin. Siirtotasolla GIS valitaan usein sähköasemille, jotka yhdistävät suuria voimalaitoksia, offshore-tuulipuistoja tai alueverkkojen välisiä yhteyksiä, joissa luotettavuus ja tilansäästö oikeuttavat korkeammat laitekustannukset. Jakelutasolla GIS on yleinen rakennusten sisään tai maanalaisiin holviin rakennetuissa kaupunkien sähköasemissa, joissa kompaktit mitat mahdollistavat kojeiston sijoittamisen lähelle kuormakeskuksia ilman suurta aidattua pihaa.

Asennus ja sivuston huomioiminen

Koska GIS-kotelot on koottu tehtaalla ja testattu tarkkojen toleranssien mukaan, asennus vaatii huolellista huomiota paikan valmisteluun ja käsittelyyn, jotta kaasuosastoihin ei pääse likaa.

• Varmista, että sähköasemarakennuksessa tai kotelossa on riittävästi tilaa moduulien kuljetukselle ja tulevalle huollolle.
• Säilytä tiukka puhtaus paikan päällä tapahtuvan asennuksen aikana, koska pöly tai kosteus kaasuosastojen sisällä voi heikentää dielektristä lujuutta.
• Tarkista kaasun paine ja puhtaus osittaisella purkaustestillä ennen kuin kytket kojeiston jännitteen.
• Suunnittele perustusten kuormituslaskelmat huolellisesti, sillä vaikka GIS-paikat ovat kompakteja, ne ovat painavampia pinta-alayksikköä kohti kuin vastaavat AIS-asennukset.

Huolto, valvonta ja kaasunkäsittely

GIS:n rutiinihuolto keskittyy ensisijaisesti kaasun paineen ja tiheyden seurantaan eikä paljastuneiden AIS-komponenttien säännöllisiin fyysisiin tarkastuksiin. Useimmat nykyaikaiset GIS-asennukset sisältävät tiheysvalvontalaitteita, jotka laukaisevat hälytyksiä, jos kaasun paine laskee alle turvallisen kynnyksen, mikä voi viitata vuotoon tai tiivisteen heikkenemiseen. Koska SF6 on voimakas kasvihuonekaasu, monet laitokset seuraavat nyt myös kumulatiivisia kaasuvuotojen määrää osana ympäristönsuojeluraportointia, ja jotkut valmistajat ovat ottaneet käyttöön vaihtoehtoisia eristäviä kaasuseoksia, joilla on pienempi ympäristövaikutus vastauksena tiukentuviin säädöksiin.

Osittaisen purkauksen valvontajärjestelmiä asennetaan yhä useammin GIS:n rinnalle, jotta ne havaitsevat varhaiset merkit eristyksen heikkenemisestä ennen vian kehittymistä, jolloin voimalaitokset voivat ajoittaa huollon ennakoivasti sen sijaan, että he reagoisivat suunnittelemattomiin käyttökatkoihin.

Henkilöstön turvallisuusnäkökohdat

Vaikka GIS-kotelot vähentävät huomattavasti riskiä joutua kosketuksiin jännitteisten osien kanssa ulkoilmalaitteisiin verrattuna, GIS:n ympärillä työskentelevän henkilöstön on silti noudatettava tiukkoja menettelytapoja, erityisesti kaasuosastojen osalta. Harvinaisissa sisäisissä vioissa SF6-kaasun hajoamissivutuotteet voivat olla myrkyllisiä, joten teknikot on koulutettu tuulettamaan osastot kunnolla ja käyttämään kaasuanalyysilaitteita ennen osien avaamista huoltoa varten. Lockout-tagout-menettelyt, jotka vahvistetaan erottimien tarjoaman näkyvän katkoksen kautta, ovat edelleen välttämättömiä ennen käytännön töiden aloittamista, vaikka kojeiston suljettu rakenne minimoi jo monet perinteisiin ulkoasennuksiin liittyvät vaarat.