สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส: ส่วนประกอบ การใช้งาน และการบำรุงรักษา

สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊สคืออะไรและทำงานอย่างไร

สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า สารสนเทศภูมิศาสตร์ เป็นชุดประกอบขนาดกะทัดรัดของอุปกรณ์สวิตช์และอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าที่อยู่ภายในกล่องโลหะปิดผนึกซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซฉนวน ซึ่งโดยทั่วไปคือซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF6) ก๊าซดังกล่าวให้ความแข็งแรงไดอิเล็กทริกและคุณสมบัติในการดับอาร์คได้ดีเยี่ยม ช่วยให้ส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูง เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ ตัวตัดการเชื่อมต่อ สวิตช์สายดิน หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า และบัสบาร์ ถูกบรรจุลงในพื้นที่ขนาดเล็กกว่าที่เป็นไปได้ด้วยสวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนอากาศ (เอไอเอส) แบบดั้งเดิม สิ่งนี้ทำให้ GIS มีคุณค่าอย่างยิ่งในสถานีไฟฟ้าย่อยที่ตั้งอยู่ในเขตเมือง ภูมิประเทศภูเขา ชานชาลานอกชายฝั่ง หรือที่ใดก็ตามที่มีที่ดินซึ่งมีอยู่อย่างจำกัดหรือมีค่าใช้จ่ายสูง

เนื่องจากส่วนประกอบที่มีชีวิตทั้งหมดถูกปิดมิดชิดและแยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก GIS จึงให้การป้องกันมลพิษ ละอองเกลือ ความชื้น และฝุ่นที่แข็งแกร่ง ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการในพื้นที่ชายฝั่งทะเลหรือพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนทางอุตสาหกรรมอย่างหนัก ซึ่งอาจจะทำให้อุปกรณ์ที่สัมผัสอากาศเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป

ส่วนประกอบหลักของแอสเซมบลี GIS

A สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส อ่าวถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบแบบโมดูลาร์หลายชิ้น โดยแต่ละชิ้นอยู่ในช่องกันแก๊สของตัวเอง และเชื่อมต่อกับโมดูลที่อยู่ติดกันผ่านแผงกั้นที่มีฉนวน การทำความเข้าใจส่วนประกอบเหล่านี้ช่วยชี้แจงวิธีที่ระบบทำการสวิตชิ่ง การป้องกัน และการแยกฟังก์ชันอย่างปลอดภัยภายในตู้ที่ปิดสนิท

• เซอร์กิตเบรกเกอร์: ขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าลัดโดยใช้ความสามารถในการดับส่วนโค้งของก๊าซ SF6 โดยทั่วไปได้รับการจัดอันดับสำหรับความสามารถในการขัดจังหวะนับหมื่นแอมแปร์
• ตัวตัดการเชื่อมต่อ (ตัวแยก): ให้การแตกหักในวงจรที่มองเห็นได้เพื่อความปลอดภัยในการบำรุงรักษา แม้ว่าจะไม่รบกวนกระแสโหลดก็ตาม
• สวิตช์สายดิน: ต่อสายดินส่วนที่ไม่ได้รับพลังงานของบัสบาร์หรือตัวป้อนเพื่อป้องกันเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุง
• หม้อแปลงกระแสและแรงดันไฟฟ้า: จ่ายสัญญาณการวัดที่แม่นยำให้กับรีเลย์ป้องกันและระบบสูบจ่าย
• ช่องบัสบาร์: ส่งกระแสไฟระหว่างอ่าวและโดยทั่วไปจะเป็นส่วนที่เติมก๊าซที่ใหญ่ที่สุดในชุดประกอบ
• การสิ้นสุดสายเคเบิลหรือฉนวนก๊าซ: เชื่อมต่อสวิตช์เกียร์กับตัวป้อนขาออกหรือสายส่ง

GIS เปรียบเทียบกับสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ

การเลือกระหว่าง GIS และ AIS ขึ้นอยู่กับสภาพไซต์ งบประมาณ และข้อพิจารณาในการบำรุงรักษาระยะยาว ตารางด้านล่างสรุปความแตกต่างหลักที่วิศวกรชั่งน้ำหนักระหว่างการวางแผนสถานีย่อย

การเปรียบเทียบ GIS กับ AIS

คลาสแรงดันไฟฟ้าและการใช้งานทั่วไป

สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊สผลิตขึ้นในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กว้าง ตั้งแต่ระบบจำหน่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลางประมาณ 12 ถึง 40.5 kV จนถึงการใช้งานระบบส่งไฟฟ้าแรงสูงพิเศษที่เกิน 550 kV ในระดับการส่งผ่าน GIS มักถูกเลือกสำหรับสถานีย่อยที่เชื่อมต่อกับโรงไฟฟ้าหลัก ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง หรือการเชื่อมต่อระหว่างกริดในภูมิภาค ซึ่งความน่าเชื่อถือและการประหยัดพื้นที่ทำให้ต้นทุนอุปกรณ์สูงขึ้น ในระดับการกระจาย GIS เป็นเรื่องปกติในสถานีย่อยในเมืองที่สร้างขึ้นภายในอาคารหรือห้องใต้ดิน ซึ่งมีขนาดกะทัดรัดช่วยให้สวิตช์เกียร์ตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์โหลดโดยไม่ต้องใช้ลานรั้วขนาดใหญ่

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้งและไซต์

เนื่องจากกล่องหุ้ม GIS ประกอบขึ้นจากโรงงานและผ่านการทดสอบความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ การติดตั้งจึงต้องให้ความเอาใจใส่อย่างระมัดระวังในการเตรียมสถานที่และการจัดการเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนเข้าไปในช่องแก๊ส

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอาคารสถานีย่อยหรือสิ่งล้อมรอบมีพื้นที่ว่างเพียงพอสำหรับการเคลื่อนย้ายโมดูลและการเข้าถึงการบำรุงรักษาในอนาคต
• รักษาความสะอาดอย่างเข้มงวดระหว่างการประกอบในสถานที่ เนื่องจากฝุ่นหรือความชื้นภายในช่องแก๊สสามารถลดความเป็นฉนวนได้
• ตรวจสอบความดันและความบริสุทธิ์ของแก๊สผ่านการทดสอบการคายประจุบางส่วนก่อนจ่ายไฟสวิตช์เกียร์
• วางแผนการคำนวณการโหลดฐานรากอย่างระมัดระวัง เนื่องจากอ่าว GIS แม้ว่าจะมีขนาดกะทัดรัด แต่ก็หนักต่อหน่วยพื้นที่มากกว่าการติดตั้ง AIS ที่เทียบเท่ากัน

การบำรุงรักษา การตรวจสอบ และการจัดการก๊าซ

การบำรุงรักษาตามปกติสำหรับ GIS มุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบความดันและความหนาแน่นของก๊าซเป็นหลัก มากกว่าการตรวจสอบทางกายภาพบ่อยครั้งที่จำเป็นสำหรับส่วนประกอบ AIS ที่เปิดเผย การติดตั้ง GIS ที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีเครื่องตรวจวัดความหนาแน่นที่ส่งสัญญาณเตือนหากแรงดันก๊าซลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่ปลอดภัย ซึ่งอาจบ่งบอกถึงการรั่วไหลหรือการเสื่อมสภาพของซีล เนื่องจาก SF6 เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ หน่วยงานสาธารณูปโภคหลายแห่งจึงติดตามอัตราการรั่วไหลของก๊าซสะสมโดยเป็นส่วนหนึ่งของการรายงานการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม และผู้ผลิตบางรายได้แนะนำส่วนผสมก๊าซฉนวนทางเลือกที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าเพื่อตอบสนองต่อกฎระเบียบที่เข้มงวด

ระบบตรวจสอบการปล่อยประจุบางส่วนได้รับการติดตั้งมากขึ้นควบคู่ไปกับ GIS เพื่อตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของการเสื่อมสภาพของฉนวนก่อนที่จะเกิดข้อผิดพลาด ช่วยให้ระบบสาธารณูปโภคสามารถกำหนดเวลาการบำรุงรักษาในเชิงรุก แทนที่จะตอบสนองต่อการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนไว้

ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยสำหรับบุคลากร

แม้ว่ากรอบหุ้ม GIS ช่วยลดความเสี่ยงในการสัมผัสกับชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าโดยไม่ได้ตั้งใจได้อย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์กลางแจ้ง แต่บุคลากรที่ทำงานเกี่ยวกับ GIS ยังคงต้องปฏิบัติตามขั้นตอนที่เข้มงวด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับช่องแก๊ส ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดภายในซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ผลพลอยได้จากการสลายตัวของก๊าซ SF6 อาจเป็นพิษได้ ดังนั้นช่างเทคนิคจึงได้รับการฝึกอบรมให้ระบายอากาศในห้องต่างๆ อย่างเหมาะสม และใช้อุปกรณ์วิเคราะห์ก๊าซก่อนที่จะเปิดส่วนใดๆ เพื่อการบำรุงรักษา ขั้นตอนการล็อกเอาต์-แท็กเอาต์ ซึ่งได้รับการยืนยันผ่านการแตกหักที่มองเห็นได้จากตัวตัดการเชื่อมต่อ ยังคงมีความสำคัญก่อนที่การทำงานจริงใดๆ จะเริ่มต้นขึ้น แม้ว่าการออกแบบที่ปิดสนิทของสวิตช์เกียร์จะลดอันตรายหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งกลางแจ้งแบบเดิมๆ ไปแล้วก็ตาม