Жоғары кернеу қуат жүйелеріндегі GIS-тің негізгі артықшылықтары қандай?

Жоғары кернеу қуат жүйелеріндегі GIS-тің негізгі артықшылықтары қандай?

220 кВ кернеудегі дәстүрлі ауамен изоляцияланған подстанция (АИП) шамамен 5 000–8 000 шаршы метр аумақты алады. Ал сол кернеу деңгейіндегі газбен изоляцияланған қосқыш құрылғысы (ГИЖ) подстанциясы 500–1 200 шаршы метр аумақты алады — бұл аумақты 85% немесе одан да көп азайту. Бұл бір сан ғана ГИЖ-дің қалаларда, теңіз бетіндегі платформаларда, су электр станцияларының қуыстарында және АИП қолданылуы мүмкін емес жерлерде — яғни жер учаскесінің құны немесе аумағы шектеулі болған жағдайларда қолданылуын анықтайды. Дегенмен, аумақты азайту — бұл тек ең көрініп тұрған артықшылық ғана.

Изоляциялық орта: Неге SF₆ барлығын өзгертеді

Atmosferalıқ қысымдағы ауаның диэлектрлік беріктігі шамамен 3 кВ/мм құрайды. 4–6 бар өлшемдік қысымдағы күкірт гексафториді (SF₆) 25–30 кВ/мм-ге жетеді — бұл шамамен 8–10 есе жоғары. Сондықтан 145 кВ GIS өшіргіші үйдегі су қыздырғышының диаметріндей корпус ішіне сыйады, ал оған теңестірілген AIS өшіргіш үшін фазалар арасындағы арақашықтық 1,5 метр, ал фаза мен жер арасындағы арақашықтық 1,3 метр болуы керек.

SF₆ молекуласы химиялық тұрақты, улы емес және 500°C-қа дейін жылуға төзімді. Оның доғаны өшіру қабілеті ауаның қабілетінен шамамен 100 есе жоғары, өйткені SF₆ доға температурасы 2000 К-ден жоғары болғанда электрондарды сіңіретін және ток нөлге теңелгеннен кейін тез қайта қосылатын белсенді түрлерге ыдырайды, бұл 2–3 цикл ішінде 63 кА-ден астам авариялық токтарды өшіруге мүмкіндік береді. Газ әрбір өшіруден кейін өзін-өзі қалпына келтіреді — мұнай сияқты емес, ол авариялық өшірулердің шектеулі санынан кейін көмірленеді және ауыстырылуы керек.

SF₆ газының қоршаған ортаға әсері — бұл газдың глобалды жылыну потенциалы, ол 100 жылдық көрсеткіш бойынша CO₂-ге қарағанда шамамен 23 500 есе жоғары. Қазіргі заманғы GIS конструкциялары бұған өмір бойына арналған герметикті газ бөліктері арқылы жауап береді; олардың жылдық сақталу деңгейі бір бөлікке шаққанда 0,1%-дан төмен — бұл IEC 62271-203 стандартында белгіленген 0,5% максимумнан әлдеқайда төмен. Интеграцияланған тығыздық бақылаушылары SCADA интерфейсі арқылы газ қысымын нақты уақытта хабарлайды және оның тренді ағымдағы қауіп сигналы порогына жетпес бұрын операторларға ескертеді.

Сақтау аралықтары мен өмірлік цикл құны

AIS-тің изолятор беттерін кезекті тазарту қажет, әсіресе тұзды, өткізгіш тозаң немесе құм жиналуы арқылы сырғанау арақашықтығын азайтып, электр айқынының қаупін көтеретін теңіз жағалауы, өнеркәсіптік немесе шөл аймақтарында. GIS-тің шиналары мен ажыратқыштары толығымен жабық — ластану изоляция беттеріне жету мүмкін емес. Бұл қызмет көрсету мерзімін AIS бойынша жыл сайынғы тексеруден GIS бойынша 5–10 жылда бір рет тексеруге дейін ұзартады; бұл мерзім ажыратқыштар мен ажыратқыштардың орындаған механикалық операциялар санына байланысты.

GIS пен AIS арасындағы өмірлік цикл құнын салыстыру кернеу деңгейі мен орналасу орнына байланысты өзгереді. Қалалық аймақта 72,5 кВ-тан 145 кВ-қа дейінгі кернеу деңгейінде жер құны, инженерлік құрылыс жұмыстары мен қызмет көрсету еңбекақысы ескерілген кезде GIS AIS-пен 8–12 жыл ішінде құндық теңдестікке жетеді. 245 кВ және одан жоғары кернеу деңгейінде бірінші құн тұрғысынан қаланың орталығындағы қолданыста жер сақтау ғана жиі GIS-ті төмен бірінші құн нұсқасына айналдырады, мұнда жер бағасы шаршы метрге $500-ден асады.

Модульді құрылыс және зауытта сынақтан өткізу

GIS зауытта жиналған, зауытта сынақтан өткізілген бейлер түрінде жеткізіледі. Толық 145 кВ екі шиналы, бір өшіргіші бар бейл — оның ішінде өшіргіш, екі ажыратқыш, бір жерге қосқыш, ток трансформаторлары және кернеу трансформаторлары — 2–3 көлік бірлігінде жеткізіледі және орнында SF₆ газы бөлімдерін фланцтар арқылы қосу мен басып енгізуге болатын басқару кабельдерінің қосқыштарын қосу арқылы жиналады. Орнындағы цивильдық жұмыстар деңгейленген бетонды тақташа мен жерге қосу торабын құруға ғана шектеледі; болатты ұстағыш құрылымы, бағаналы изоляторлар немесе ауадағы шиналық жүйе жоқ.

Толық бөлімнің зауыттағы сынағы — жоғары кернеуге төзімділік, IEC 62271-203 стандарты бойынша 5 пКл (пикокулон)–дан төмен жартылай разряд өлшеуі және механикалық төзімділік сынағы — АИЖ жобасының іске қосылуындағы кешігулердің 30–40%–ын құрайтын іске қосу орнындағы қауптарды жояды. Зауытта жартылай разряд сынағын 2 пКл–ден төмен көрсеткішпен өткен ГИС бөлімі, егер іске қосу орнында газбен жұмыс істеу процедуралары дұрыс орындалса, орнатылғаннан кейін анықталмайтын ЖР деңгейін көрсетеді.

Мысал: Қалалық трансформаторлық подстанция коммерциялық ғимараттың астына сыйады

12 000 адам/шаршы километр тығыздығы бар метрополитен аймағын қамтамасыз ететін коммуналдық кәсіпорынға қаланың орталығында жаңа 220/66 кВ трансформаторлық подстанция қажет болды. Қолжетімді жер учаскесі — жоспарланған аралас пайдаланылатын коммерциялық ғимараттың су баспайтын қабаты болды. Дәстүрлі AIS шешімі үшін 6 000 шаршы метр аумақ қажет болар еді — бұл қолжетімді су баспайтын қабат аумағынан үш есе артық. 220 кВ GIS шешімі екі шиналы схема бойынша құрылды, онда 8 қоректендіру бағыты мен 2 трансформаторлық бағыт бар; барлық күштік трансформаторлар, басқару бөлмесі және қосымша жүйелерді қоса алғанда, бұл шешім 800 шаршы метр аумақты алады. GIS жабдығы интеграцияланған электрлік жабдықтар шығаратын зауыттан тұтынушыға жеткізілді, ол 6 бағытты жинақтар түрінде зауытта сынақтан өткізілді және 14 апта ішінде орнатылды — бұл AIS құрылысымен қол жеткізуге болмайтын мерзім.

Жиі қойылатын сұрақтар

GIS сыртқы орнатуға жарамды ма?

Иә. Ашық аспандағы GIS қораптары IP65 дәрежелі басқару шкафтарымен және коррозияға төзімді алюминий қорытпалы қораптармен суға төзімді етілген. Ашық аспандағы GIS ғимараттың құрылуын қажет етпейді, сондықтан цивильдық жұмыстардың құны одан әрі азаяды және бұл 72,5–145 кВ диапазонында кеңінен қолданылады.

SF₆ газын қолдану кезінде қалай істейді?

Газ бөлігін ашумен байланысты қолдану кезінде газды қайта өңдеу арбасы қолданылады: SF₆ газы сақтау цилиндрлеріне сорылады, ыдырау өнімдерінен тазартылады және қолданудың соңында бөлікке қайтарылады. Дұрыс орындалған қолдану процесінде SF₆ газы атмосферага шығарылмайды.

Егер SF₆ газының жарылуы болса, не болады?

Бөлімнің тығыздық бақылаушысы алғашқы порогта — әдетте номинал толтыру тығыздығының 90%-ында — төмен қысым туралы хабарлама береді. 85% деңгейінде блокировка тұйықтағыш немесе ажыратқыштың жұмыс істеуін тоқтатады, сондықтан изоляциясы нашарлаған күйде жұмыс істеу болмайды. Операторлар жарылу орнын тауып, блокировка порогына жетер алдында оны жөндеуге шақырылады.

GIS бастапқы орнатудан кейін кеңейтіле ме?

Иә. Модульдік бөлімшелердің дизайны барлық жағдайда қолданылатын шинаға жаңа бөлімшелерді қосу арқылы кеңейтуді қамтамасыз етеді, ал кеңейту үшін қосымша шина бөліктері жоспарланған тоқтату кезінде орнатылады. Келешекте кеңейту үшін порттар әдетте бастапқы жобада көрсетіледі, сондықтан кейінгі кеңейту жеңіл болады.

GIS сейсмикалық өнімділігі бойынша AIS-пен қалай салыстырылады?

GIS AIS-ке қарағанда әлдеқайда жақсы көрсеткішке ие, себебі оның төмен орналасқан ауырлық центрі — бүкіл құрылғы 3 метрден аспайды — оны AIS бағаналы изоляторларына қарағанда тұрақты етеді, ал олар 5–6 метрге дейін жетуі мүмкін. GIS сейсмикалық белдеулерде стандарт болып табылады, онда AIS қымбат базалық изоляцияны талап етеді.

Толық GIS электр станциясын қайдан сатып алуға болады?

Трансформаторлар, қосқыш құрылғылары, қорғаныс және SCADA қосылған толық электр станциясы пакеттерін ұсынатын интеграцияланған электр құрылғылары өндірушілері GIS шешімдерін «кілттің қолына беру» негізінде ұсынады. Liaoning Sinotech Group сияқты компаниялар өзінің электр станциясы өнімдерінің қатарында 72,5 кВ-тан 245 кВ-қа дейінгі GIS ұсынады.