Aparatură de distribuție izolată cu gaz: componente, utilizări și întreținere

Ce este aparatul de distribuție izolat cu gaz și cum funcționează

Aparatul de distribuție izolat cu gaz, abreviat în mod obișnuit ca GIS, este un ansamblu compact de echipamente electrice de comutare și protecție găzduit în interiorul carcasei metalice sigilate umplute cu un gaz izolator, cel mai frecvent hexafluorură de sulf (SF6). Gazul oferă proprietăți excelente de rezistență dielectrică și de stingere a arcului, permițând componentelor de înaltă tensiune, cum ar fi întrerupătoarele de circuit, separatoarele, întrerupătoarele de împământare, transformatoarele de curent și barele colectoare, să fie împachetate într-o amprentă mult mai mică decât ar fi posibilă cu aparatele de comutație tradiționale izolate cu aer (AIS). Acest lucru face ca GIS să fie deosebit de valoros în substațiile situate în zone urbane, teren montan, platforme offshore sau oriunde terenul disponibil este limitat sau costisitor.

Deoarece toate componentele sub tensiune sunt complet închise și izolate de mediul exterior, GIS oferă, de asemenea, o protecție puternică împotriva poluării, pulverizării sărate, umidității și prafului, făcându-l o alegere preferată în regiunile de coastă sau zonele cu contaminare industrială puternică care altfel ar degrada echipamentele izolate cu aer expuse în timp.

Componentele principale ale unui ansamblu GIS

A tablou de distribuție izolat cu gaz Bay este construit din mai multe componente modulare, fiecare adăpostită în propriul compartiment etanș la gaz și conectată la modulele adiacente prin bariere izolate. Înțelegerea acestor componente ajută la clarificarea modului în care sistemul realizează funcțiile de comutare, protecție și izolare în siguranță într-o carcasă etanșă.

• Întrerupător: întrerupe curentul de defect utilizând capacitatea de stingere a arcului a gazului SF6, estimată de obicei pentru zeci de mii de amperi de capacitate de întrerupere.
• Separator (izolator): asigură o întrerupere vizibilă a circuitului pentru siguranța întreținerii, deși nu poate întrerupe curentul de sarcină.
• Întrerupător de împământare: pune la pământ o secțiune deconectată a barei colectoare sau a alimentatorului pentru a proteja personalul de întreținere.
• Transformatoare de curent și tensiune: furnizează semnale precise de măsurare releelor ​​de protecție și sistemelor de măsurare.
• Compartimentele de bare colectoare: transportă curent între compartimente și sunt de obicei cele mai mari secțiuni pline cu gaz din ansamblu.
• Terminații de cablu sau de linii izolate cu gaz: conectați aparatul de distribuție la surse de ieșire sau linii de transmisie.

GIS în comparație cu aparatele de distribuție izolate cu aer

Alegerea între GIS și AIS depinde de condițiile site-ului, buget și considerații de întreținere pe termen lung. Tabelul de mai jos rezumă diferențele principale pe care inginerii le cântăresc în timpul planificării stației.

Comparație GIS vs AIS

Clase de tensiune și aplicații tipice

Aparatele de distribuție cu izolare în gaz sunt fabricate într-o gamă largă de tensiuni, de la sisteme de distribuție de medie tensiune în jur de 12 până la 40,5 kV până la aplicații de transmisie de foarte înaltă tensiune care depășesc 550 kV. La nivel de transport, GIS este adesea ales pentru substații care conectează mari centrale electrice, parcuri eoliene offshore sau interconexiuni între rețele regionale, unde fiabilitatea și economiile de spațiu justifică costul mai mare al echipamentului. La nivel de distribuție, GIS este obișnuit în stațiile urbane construite în interiorul clădirilor sau în bolțile subterane, unde dimensiunile compacte permit amplasarea aparatelor de distribuție în apropierea centrelor de sarcină fără a necesita o curte mare împrejmuită.

Considerații privind instalarea și amplasamentul

Deoarece carcasele GIS sunt asamblate din fabrică și testate la toleranțe precise, instalarea necesită o atenție deosebită pregătirii și manipulării locului pentru a evita introducerea de contaminare în compartimentele de gaz.

• Asigurați-vă că clădirea sau incinta substației oferă spațiu liber adecvat pentru transportul modulelor și accesul viitor la întreținere.
• Mențineți curățenia strictă în timpul asamblarii la fața locului, deoarece praful sau umezeala din interiorul compartimentelor de gaz pot reduce rigiditatea dielectrică.
• Verificați presiunea și puritatea gazului prin testarea de descărcare parțială înainte de a pune sub tensiune aparatul de comutare.
• Planificați cu atenție calculele de încărcare a fundației, deoarece spațiile GIS, deși compacte, sunt mai grele pe unitate de suprafață decât instalațiile AIS echivalente.

Întreținere, monitorizare și manipulare a gazelor

Întreținerea de rutină pentru GIS se concentrează în primul rând pe monitorizarea presiunii și a densității gazului, mai degrabă decât pe inspecțiile fizice frecvente necesare pentru componentele AIS expuse. Cele mai multe instalații GIS moderne includ monitoare de densitate care declanșează alarme dacă presiunea gazului scade sub un prag de siguranță, ceea ce ar putea indica o scurgere sau degradarea etanșării. Deoarece SF6 este un gaz cu efect de seră puternic, multe utilități urmăresc acum și ratele cumulative de scurgere a gazelor ca parte a raportării conformității de mediu, iar unii producători au introdus amestecuri alternative de gaze izolante cu impact mai mic asupra mediului ca răspuns la reglementările de înăsprire.

Sistemele de monitorizare a descărcărilor parțiale sunt instalate din ce în ce mai mult alături de GIS pentru a detecta semnele timpurii de degradare a izolației înainte de apariția unei defecțiuni, permițând utilităților să programeze întreținerea în mod proactiv, mai degrabă decât să reacționeze la o întrerupere neplanificată.

Considerații de siguranță pentru personal

În timp ce carcasele GIS reduc foarte mult riscul contactului accidental cu piesele sub tensiune în comparație cu echipamentele în aer liber, personalul care lucrează în jurul GIS trebuie să respecte proceduri stricte, în special în ceea ce privește compartimentele de gaz. În cazul rar al unei defecțiuni interne, produșii secundari de descompunere ai gazului SF6 pot fi toxici, astfel încât tehnicienii sunt instruiți să ventileze corespunzător compartimentele și să utilizeze echipamente de analiză a gazelor înainte de a deschide orice secțiune pentru întreținere. Procedurile de blocare a etichetei, confirmate prin întreruperea vizibilă furnizată de deconectatoare, rămân esențiale înainte de începerea oricărei lucrări practice, chiar dacă designul etanș al tabloului de distribuție minimizează deja multe dintre pericolele asociate cu instalațiile tradiționale în aer liber.