Yüksək gərginlikli enerji sistemlərində GIS-in əsas üstünlükləri nələrdir?

Yüksək gərginlikli enerji sistemlərində GIS-in əsas üstünlükləri nələrdir?

220 kV-də işləyən ənadi əhava ilə izolyasiyalı transformator stansiyası (AIS) təxminən 5000–8000 kvadrat metr sahə tutur. Eyni gərginlik səviyyəsində işləyən qazla izolyasiyalı açar cihazlar (GIS) stansiyası isə yalnızca 500–1200 kvadrat metr sahəni tutur — bu da 85% və ya daha çox sahə azalması deməkdir. Bu tək rəqəm GIS-in şəhərlərdə, dənizüstü platformalarda, su elektrik stansiyalarının mağara bölmələrində və hər hansı bir yerləşdirmə məsələsi və ya sahə məhdudiyyətləri səbəbindən AIS-in tətbiqi mümkün olmayan digər yerlərdə istifadəsinə səbəb olur. Lakin sahə azalması yalnızca ən görünən üstünlükdür.

İzolyasiya mühiti: Niyə SF₆ hər şeyi dəyişdirir?

Atmosfer təzyiqindəki hava təxminən 3 kV/mm dielektrik möhkəmliyə malikdir. 4–6 bar manometrik təzyiqdə sulfür heksafluorid (SF₆) 25–30 kV/mm əldə edir — bu, təxminən 8–10 dəfə daha yüksəkdir. Buna görə də 145 kV GIS açarları ev su qızdırıcısının diametrinə bərabər bir qabın içində yerləşdirilə bilər, halbuki müvafiq AIS açarları fazalar arası 1,5 metr və fazadan torpağa 1,3 metr məsafə tələb edir.

SF₆ molekulu kimyəvi cəhətdən inert, toksik olmayan və 500°C-yə qədər istilik sabitliyinə malikdir. Onun qövs söndürmə qabiliyyəti havanın təxminən 100 dəfəsidir, çünki SF₆ qövs temperaturunda 2000 K-dən yuxarıda dissosiasiya olaraq elektronları udan və cərəyan sıfır olduqdan sonra sürətlə birləşən reaktiv növlərə çevrilir; bu da 2–3 dövr ərzində 63 kA-dən artıq qısa qapanma cərəyanlarının kəsilməsinə imkan verir. Qaz hər kəsmədən sonra özünü bərpa edir — yağın əksinə, yağ karbonlaşır və məhdud sayda qısa qapanma kəsməsindən sonra əvəz edilməlidir.

SF₆ ilə əlaqədar ətraf mühit nəzəriyyəsi onun qlobal istiləşmə potensialına əsaslanır; bu, 100 illik müddət ərzində CO₂-dən təqribən 23 500 dəfə yüksəkdir. Müasir GIS dizaynları bu problemi hər bir kompartiment üçün illik sızıntı sürəti 0,1%-dən az olan ömür boyu möhürlənmiş qaz kompartimentlari ilə həll edir — bu, IEC 62271-203 standartı tərəfindən müəyyən edilən 0,5% maksimumdan xeyli aşağıdır. İnteqrasiya olunmuş sıxlıq monitorları SCADA interfeysi vasitəsilə real vaxtda qaz təzyiqini bildirir və operatorlara sızıntı tendensiyasını alarm eşiğinə çatmadan əvvəl xəbər verir.

Baxım müddətləri və ömrü boyu xərclər

AIS-in izolyator səthlərinin dövri təmizlənməsi tələb olunur, xüsusilə də duz, keçirici toz və ya qum birikməsi sürüşmə məsafəsini azaldıb qövslənmə riskini artıraraq sahil, sənaye və ya çöl şəraitində. GIS-nin barmaqları və açarları tamamilə qapalıdırlar — kontaminasiya izolyasiya səthlərinə çata bilmir. Bu, AIS üzrə illik yoxlamaların 5–10 illik GIS yoxlamalarına uzanmasını təmin edir; bu müddət açarların və ayırıcıların yerinə yetirdiyi mexaniki əməliyyatların sayından asılıdır.

GIS və AIS arasında ömrün dövrü dəyəri müqayisəsi gərginlik səviyyəsi və yerləşmədən asılı olaraq dəyişir. Şəhər mühitində 72,5 kV-dən 145 kV-a qədər gərginlik səviyyəsində torpaq qiyməti, inşaat işləri və texniki xidmət üçün əmək haqqı nəzərə alınanda GIS, AIS ilə 8–12 ildə dəyər bərabərliyinə çatır. 245 kV və yuxarı gərginliklərdə yalnız torpaqdan qənaət etmək, torpaq qiymətlərinin kvadrat metrə 500 ABŞ dollarından çox olduğu şəhər mərkəzi tətbiqlərində GIS-i ilk dəfə ödənilən dəyər baxımından daha ucuz variant edir.

Modullu Qurma və Fabrikda Sınaq

GIS fabrikada yığılmış və fabrikada sınaqdan keçirilmiş bölmələr şəklində təchiz olunur. Tam 145 kV iki şinli, tək açarlı bölmə — dövrə açarı, iki ayırıcı, bir torpaqlama açarı, cərəyan transformatorları və gərginlik transformatorları ilə birlikdə — 2–3 nəqliyyat vahidində göndərilir və sahədə SF₆ qaz bölmələrinin flanşlı birləşdirilməsi və idarəetmə kabellərinin qoşulma konnektorlarının istifadəsi ilə yığılır. Sahədə aparılan inşaat işləri yalnız səviyyələnmiş beton platforma və torpaqlama şəbəkəsini əhatə edir; polad dayaq konstruksiyası, dayaq izolyatorları və yuxarıda yerləşən şin sistemi yoxdur.

Tam bir bayın fabrikada sınaqdan keçirilməsi — yüksək gərginlikli dayanıqlılıq, IEC 62271-203 standartına uyğun olaraq 5 pK (pikokulon) - dan az qismən boşalma ölçməsi və mexaniki davamlılıq sınaqları — AIS layihələrində işə salma zamanı müşahidə olunan gecikmələrin 30–40%-ni təşkil edən sahədə işə salma risklərini aradan qaldırır. Fabrikada 2 pK-dan az qismən boşalma göstərən GIS bayı, sahədə qazla bağlı prosedurlar düzgün yerinə yetirildiyi təqdirdə, quraşdıqdan sonra aşkar edilə bilməyən PD səviyyələri göstərir.

Vəziyyət: Şəhər Altı Elektrik Paylayıcı Stansiyası Ticarət Binasının Altına Sığır

12 000 nəfər/km² sıxlıqla olan bir metropol bölgəsinə xidmət edən elektrik şəbəkəsi şirkəti şəhər mərkəzində yeni 220/66 kV transformator stansiyası qurmaq istəyirdi. Mövcud yeganə sahə planlaşdırılan çoxfunksiyalı ticarət binasının zirzəmisində yerləşirdi. Ənənəvi AIS həllinin tətbiqi üçün 6000 kvadrat metr sahə tələb olunurdu — bu, mövcud zirzəmi sahəsindən üç dəfə çoxdur. 220 kV GIS həlli, 8 çıxış və 2 transformator bəndli iki avtobus sxemi ilə konfiqurasiya edilərək, bütün güc transformatorları, idarəetmə otağı və köməkçi sistemlərlə birlikdə 800 kvadrat metrdən az sahəni tutdu. GIS avadanlığı inteqrasiya olunmuş elektrik avadanlıqları istehsalçısı tərəfindən təchiz edildi və 6 bəndli montajlar şəklində fabrikdə sınaqdan keçirildi; quraşdırılma isə 14 həftə ərzində tamamlandı — bu müddət AIS tikintisi ilə əldə edilə bilməzdi.

TEZ TEZ VERİLƏN SORĞULAR

GIS açıq havada quraşdırıla bilərmi?

Bəli. Açıq hava GIS qablaşdırılmaları IP65 dərəcəli idarəetmə şkafları ilə və korroziyaya davamlı alüminium ərintisi qablaşdırılmalarla havaya qarşı qorunur. Açıq hava GIS binanın tikintisini ləğv edir və bu da inşaat xərclərini daha da azaldır; bu, 72,5–145 kV diapazonunda geniş yayılmışdır.

SF₆ qazı texniki xidmət zamanı necə idarə olunur?

Qaz bölməsinin açıldığı texniki xidmət zamanı qazın təkrar istifadəsi üçün nəzərdə tutulmuş avtomatik qurğular istifadə olunur: SF₆ qazı saxlama silindrlərinə çıxarılır, parçalanma məhsullarından təmizlənir və texniki xidmətdən sonra yenidən bölməyə qaytarılır. Düzgün icra edilən texniki xidmət prosedurunda heç bir SF₆ qazı atmosferə buraxılmır.

Əgər SF₆ sızıntısı baş versə, nə olar?

Bölmənin sıxlıq monitoru ilk səviyyədə, adətən nominal doldurma sıxlığının 90%-də aşağı sıxlıq siqnalı verir. 85%-də kilidləmə funksiyası aktivləşir və bu, izolyasiya keyfiyyəti zədələndiyi halda açar və ya ayırıcının işləməsini qarşısını alır. Sızıntının aşkar edilməsi və arxasında gizlənən səbəblərin aradan qaldırılması üçün operatorlar kilidləmə səviyyəsinə çatmadan əvvəl səfərbər edilir.

GIS ilkin quraşdırma sonrası genişləndirilə bilərmi?

Bəli. Modullu bölmə dizaynı mövcud şinlərə bitişik yeni bölmə yığımlarının əlavə edilməsi və planlaşdırılmış dayanma zamanı uzatma şin hissələrinin quraşdırılması yolu ilə genişləndirməyə imkan verir. Gələcək genişləndirmə portları adətən sonradan genişləndirməni asanlaşdırmaq üçün ilkin laydada müəyyən olunur.

GIS seysmik performans baxımından AIS ilə necə müqayisə olunur?

GIS çox daha yaxşı performans göstərir, çünki onun aşağı ağırlıq mərkəzi — bütün yığma 3 metrdən az hündürlükdədir — AIS-in 5–6 metrə çata bilən dayaq izolyatorlarına nisbətən daha sabitdir. GIS, AIS üçün bahalı bazal izolyasiya tələb olunan seysmik zonalar üçün standartdır.

Tam GIS trafo stansiyası haradan təmin edilə bilər?

Tam trafo stansiyası paketləri — transformatorlar, açar cihazlar, qoruma sistemləri və SCADA — təmin edən inteqrasiya olunmuş elektrik avadanlıqları istehsalçıları açar-klas (turnkey) GIS həlləri təqdim edir. Liaoning Sinotech Group kimi şirkətlər trafo stansiyası məhsul xəttinin bir hissəsi olaraq 72,5 kV-dən 245 kV-dək GIS təqdim edir.