變電站GIS設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試及管理方案

[摘要]文章介紹目前變電站廣泛應用的GIS設(shè)備系統(tǒng)的調(diào)試方法，并針對電力系統(tǒng)設(shè)備管理的特點介紹GIS管理系統(tǒng)構(gòu)成及特點。

[關(guān)鍵詞]

變電站；GIs系統(tǒng)；系統(tǒng)調(diào)試；系統(tǒng)管理

[作者簡介]余克生，廣東省輸變電工程公司，廣東廣州，510160

[中圖分類號]TM63

[文獻標識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)09-0136-0003

自上個世紀60年代500kV以及750kV的超高壓輸電系統(tǒng)相繼問世后，高壓輸電逐漸為我們所熟悉。我國自主建設(shè)的第一條500kV超高壓輸電線于1981年投入運行。截至目前，500kV電網(wǎng)已成為我國電網(wǎng)的主網(wǎng)架，同時國內(nèi)1000kV電壓等級的特高壓輸電系統(tǒng)的研究和建設(shè)工作也在陸續(xù)進行中。

在超高壓輸變電系統(tǒng)中，以空氣絕緣變電站(Air Insulated Substation，簡稱AIS)與全封閉氣體絕緣組合電器(Gas Insulted Switehgear，簡稱GIS)是應用最為廣泛的兩種高壓設(shè)備。其中GIS系統(tǒng)以其維護工作量小、可靠性高、占地面積小等諸多優(yōu)點，在電力系統(tǒng)建設(shè)中得到了更廣泛的應用，尤其是在建以及近年來新建成的高電壓等級的變電站中已被普遍采用。

本文結(jié)合筆者近年來設(shè)備工作的親身經(jīng)歷，主要針對現(xiàn)已得到廣泛應用的GIS系統(tǒng)，總結(jié)系統(tǒng)的調(diào)試以及設(shè)備管理工作，希望能夠為以后的工作提供參考。

由于各發(fā)變電項目的容量、地理位置、施工條件不同，可能GIS系統(tǒng)在選材、安裝、調(diào)試以及管理維護階段的工作不盡相同，但總體來講國內(nèi)GIS系統(tǒng)實施工程的工作原則以及管理規(guī)范基本趨于一致。

一、設(shè)備調(diào)試的準備工作階段

系統(tǒng)實施前，調(diào)試人員有必要參與設(shè)計工作會議以收集同類型系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計等有關(guān)資料，并對未來系統(tǒng)進行較全面的技術(shù)準備。配合施工人員審查設(shè)備以及施工接線圖紙，做好調(diào)試準備工作并進行設(shè)備出廠記錄收集。

在設(shè)備的安裝階段，調(diào)試小組的工作主要是：監(jiān)督安裝工作質(zhì)量，根據(jù)安裝調(diào)試可能會出現(xiàn)的問題提出修改意見；配合施工小組，對現(xiàn)場接線(包括主母線以及各分支母線)進行核對，加強現(xiàn)場的二次校驗。尤其是在設(shè)備聯(lián)調(diào)階段，要加強系統(tǒng)之間接口檢查，力求各設(shè)備匹配運行。

另外，在正式進行調(diào)試工作前，調(diào)試小組應該根據(jù)現(xiàn)場安裝檢查卡對裝配狀態(tài)、零件緊固情況、接地端子配置、電纜臺架有無損壞等進行檢查，從匯控屏到斷路器本體機構(gòu)、隔離開關(guān)操動機構(gòu)、接地開關(guān)操動機構(gòu)、電流互感器、以及電壓互感器等各機構(gòu)箱、配線箱配接線工作完成后，再核對配接線的正確性。

二、調(diào)試工作的試驗單元

GIS系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)試涉及到大量的現(xiàn)場試驗，應該按照預先編制的現(xiàn)場試驗檢查記錄項目及規(guī)程進行，各項試驗結(jié)果均滿足規(guī)定的性能要求及廠家技術(shù)要求。GIS系統(tǒng)調(diào)試主要分為三個單元即：總裝試驗、設(shè)備單元試驗以及其他試驗。設(shè)備的試驗應該按照施工總進程以及項目管理的基本原則，在廠家技術(shù)小組的指導下，配合項目施工單位完成。

由于各試驗之間存在關(guān)聯(lián)度的問題，這里我們將以上試驗進行整合，把調(diào)試工作分為以下幾個部分(見表1)。

以上項目只是一般情況下需要試驗的項目，視具體情況而論。如GIS母線沒有母線避雷器，而線路采用常規(guī)式避雷器時則沒有GIS罐式避雷器，就應減掉避雷器項目。由于各試驗之間存在相互交叉關(guān)聯(lián)的問題，為提高調(diào)試工作的效率，這里我們將以上試驗進行整合，把調(diào)試工作分為以下幾個部分：

(一)主回路電阻檢測

GIS主回路電阻的測試方法應按照廠家圖紙?zhí)峁┑臏y試點及測試方案進行，并與廠家測試數(shù)據(jù)作比較。測量值經(jīng)換算到同一溫度后一般不大于出廠試驗時的1.2倍(視廠家技術(shù)要求而定)。需注意的是回路電阻的測量應盡量待GIS氣室抽完真空、各氣室充滿SF6氣體至額定壓力后進行。測量主回路電阻時應使測量儀器接線夾子接觸良好，以免引起試品的發(fā)熱及使電阻改變，測量主回路電流宜選用不小于100A的直流電源，其大小視精度要求而定。

(二)氣體密封性試驗

氣體密封性試驗主要使用靈敏度不低于1×10^-6(體積比)檢漏儀進行測試，測試結(jié)果應滿足各氣室年泄漏率小于1％的要求。

(三)SF₆氣體含水量測量

GIS氣體含水量測試應在sF₆氣體充入24 h后進行測量，斷路器氣室SR氣體中的含水量(20℃的體積分數(shù))應小于150ppm(體積比)，其他氣室為250ppm(體積比)。

(四)氣室壓力閉鎖調(diào)試

氣室壓力非正常態(tài)閉鎖試驗必須在各氣室充SF₆氣體至額定壓力后進行。如SF₆壓力表有閥門可供泄壓測試的應實際泄壓，如沒有則采取短接表頭接點的方式進行，各氣室均應按照圖紙可靠閉鎖相應的斷路器及隔離開關(guān)操作。

(五)手動分合閘操動調(diào)試

隔離開關(guān)分合各操作5次，檢查隔離開關(guān)在分合過程中有無明顯卡滯現(xiàn)象，隔離開關(guān)機構(gòu)的常開及常閉輔助接點動作是否正確。另外，對隔離開關(guān)、接地開關(guān)、快速接地開關(guān)以及斷路器的手動分合閘操動調(diào)試應在被試隔離開關(guān)、斷路器氣室氣體壓力正常，控制回路操作電壓額定時進行。

(六)電流互感器、電壓互感器及斷路器試驗

對電流互感器、電壓互感器及斷路器等進行各項常規(guī)試驗應根據(jù)電氣交接試驗規(guī)程進行，試驗數(shù)據(jù)應符合規(guī)程及廠家技術(shù)要求。

(七)GlS現(xiàn)場交流耐壓試驗

現(xiàn)場絕緣試驗采用調(diào)頻諧振加壓的方式進行，分為老練試驗和絕緣耐壓試驗兩部分。耐壓試驗時間為1 min，老練時間約幾分鐘，頻率范圍為30～300 Hz，其中220kV的GIS現(xiàn)場交流試驗電壓為368kV，110 kv GIS現(xiàn)場交流試驗電壓為184kV。試驗前各氣室均充有合格的sF₆氣體，且在額定氣壓內(nèi)，各氣室SF₆氣體微水、泄漏等項目經(jīng)檢測合格。所有電流互感器二次繞組已短路接地。值得注意的是，試驗前GIS的灌式避雷器未加裝或?qū)w未連接，試驗時應單相加壓，其余兩相接地。整個試驗加壓過程如圖1所示：

(八)避雷器試驗

GIS罐式避雷器的放電計數(shù)器應使用放電棒進行試驗，各相計數(shù)器均應可靠動作并調(diào)整到同一次數(shù)。

GIS避雷器如果在耐壓試驗之前安裝并連同導體，則在進行耐壓試驗加壓時會造成放電而使耐壓無法繼續(xù)。因此應在耐壓試驗后安裝或試驗前安裝，但不連接導體試驗后連接導體，具體方式應在廠家技術(shù)人員指導下進行。一般情況下，耐壓試驗后安裝避雷器還需對連接的氣室進行放充氣一次。

罐式避雷器安裝完后應做工頻參考電壓和持

續(xù)電流?？梢允褂迷囼濸T從套管頭加交流電壓到母線上，通過測量儀測試參考電壓和全電流、阻性電流。其結(jié)果應滿足廠家技術(shù)要求。

(九)絕緣電阻的測量

絕緣電阻主要采用搖表進行測量，一般使用2.5kV的搖表。測量時應不小于1000MΩ，在交流耐壓試驗的前后均應做絕緣電阻測量。

(十)隔離開關(guān)邏輯連鎖調(diào)試

隔離開關(guān)閉鎖邏輯聯(lián)鎖調(diào)試應根據(jù)該工程的GIS系統(tǒng)原理圖，進行間隔之內(nèi)閉鎖操作及倒母操作，間隔與母線之間等同電壓等級內(nèi)的連鎖操作，還應按照設(shè)計圖進行主變間隔隔離開關(guān)與主變其他側(cè)的相互聯(lián)鎖邏輯回路調(diào)試。

(十一)匯控及保護系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試

在現(xiàn)場匯控柜就地操作斷路器和隔離開關(guān)后，在監(jiān)控系統(tǒng)遠方能正確分合斷路器、隔離開關(guān)。最后用繼電保護傳動斷路器，各斷路器應正確可靠動作。

大量的GIS設(shè)備的安裝及調(diào)試過程分析表明，系統(tǒng)選材及施工的質(zhì)量是系統(tǒng)質(zhì)量的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)調(diào)試也為后期的維護管理提供了保障。

三、GlS系統(tǒng)的管理維護

GIS系統(tǒng)的管理是適應生產(chǎn)過程自動化、無人化水平的不斷提高，設(shè)備綜合管理的重要性與日俱增而產(chǎn)生的。對于GIS系統(tǒng)管理一般是由設(shè)備自動診斷系統(tǒng)、定期診斷或點檢信息管理系統(tǒng)和設(shè)備維修管理系統(tǒng)三部分組成。GIS系統(tǒng)合管理系統(tǒng)的框架如圖2所示：

在這里，設(shè)備在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)的功能起著關(guān)鍵性的作用，它能夠?qū)ιa(chǎn)質(zhì)量和運行有重大影響的設(shè)備進行在線檢測。在線監(jiān)測是運用傳感技術(shù)、信息技術(shù)及計算機技術(shù)等先進的手段，適時反映設(shè)備狀態(tài)。其最大的優(yōu)點在于可以在系統(tǒng)運行狀態(tài)下進行連續(xù)或隨時的監(jiān)測與判斷。通過及時獲取各種信息并進行處理和綜合分析，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢，對設(shè)備的可靠性隨時作出判斷和對剩余壽命作出預測，從而及早發(fā)現(xiàn)潛在故障，在必要時提供預警或?qū)嵤┢渌僮鳌?/p>

設(shè)備點檢管理系統(tǒng)主要是采集點檢計劃診斷所需信息，把診斷結(jié)果用簡單的按鍵操作記錄下來，再傳送給相關(guān)部門。這個系統(tǒng)的主要目的是提高工人診斷設(shè)備劣化征兆的效率。

設(shè)備維修管理系統(tǒng)則是在診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進一步延伸到預算管理系統(tǒng)、分析評價系統(tǒng)、維修計劃系統(tǒng)、設(shè)備標準系統(tǒng)、工程管理系統(tǒng)等。

四、結(jié)語

隨著輸變電技術(shù)的快速發(fā)展，我國骨干電網(wǎng)的輸變電電壓等級不斷提高，GIS設(shè)備也得到了越來越廣泛的應用。同時，用戶對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的要求也進一步提高，兼之昂貴的系統(tǒng)造價，電網(wǎng)對于GIS設(shè)備安全可靠性的要求也必將隨之提高。本文介紹了目前變電站GIS系統(tǒng)的調(diào)試以及后期維護管理的一些經(jīng)驗及方法，希望對提高目前GIS系統(tǒng)運行可靠性有所幫助。

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