彭水水電站550千伏GIS配電裝置現(xiàn)場交接試驗(yàn)

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(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，鄭州 450000)

1 概 述

彭水水電站550kV GIS配電裝置為雙母線接線，共包括5個(gè)進(jìn)線間隔、2個(gè)出線間隔、1個(gè)母聯(lián)間隔和2個(gè)PT/避雷器間隔，主母線和分支母線均為分相式結(jié)構(gòu)。主要設(shè)備見表1。

表1 彭水水電站500kV GIS配電裝置主要設(shè)備

2 交接試驗(yàn)與安裝工序的關(guān)系

2.1 GIS系統(tǒng)安裝交接試驗(yàn)項(xiàng)目

根據(jù)廠家技術(shù)文件和GB50150規(guī)范要求，電站GIS系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目見表2。

表2 彭水水電站550kV GIS系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目

2.2 交接試驗(yàn)、安裝工序邏輯關(guān)系

交接試驗(yàn)和設(shè)備安裝按照一定的邏輯關(guān)系有序進(jìn)行，具體如下：

a. CT、VT安裝就位，在其相應(yīng)間隔氣室端蓋密封、吸附劑更換前，完成該項(xiàng)檢查試驗(yàn)，確保CT、VT合格后進(jìn)行后續(xù)工作。

b. LA安裝前應(yīng)嚴(yán)格檢查設(shè)備試驗(yàn)出廠記錄，絕緣電阻測量后進(jìn)行設(shè)備安裝，受現(xiàn)場試驗(yàn)條件和GIS罐式氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，LA額定電壓下的持續(xù)電流試驗(yàn)在GIS整體安裝完成后利用出線套管加壓試驗(yàn)。

c.斷路器及隔離開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)檢查應(yīng)在主回路電阻測試前完成，在GIS主回路電阻測試時(shí)同時(shí)對CB、DS觸頭回路電阻進(jìn)行相應(yīng)檢查。

d.主回路電阻測量是GIS設(shè)備安裝重要的檢查試驗(yàn)項(xiàng)目，必須在氣室檢查清掃、端蓋密封更換、吸附劑更換及氣室抽真空前完成。

e. SF6氣體到場后按照10%的比例進(jìn)行全性能抽樣檢查，微水含量100%檢測，合格后方可使用；SF6密度繼電器應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)檢查，確認(rèn)合格后進(jìn)行安裝。

f.氣室抽真空到10～20Pa后，進(jìn)行真空泄露試驗(yàn)，要求在4h內(nèi)起始和最終的壓力差不超過10%，若不滿足要求，繼續(xù)抽真空30min，重復(fù)進(jìn)行真空泄露試驗(yàn)，以確定是否存在泄露。氣體泄漏檢測在氣體充注24h后利用專用檢測儀進(jìn)行泄露檢測，在泄漏檢測合格后，氣室微水含量測試在氣室注氣后靜置48h后進(jìn)行。

g.聯(lián)鎖功能試驗(yàn)及保護(hù)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)為二次控制保護(hù)系統(tǒng)功能驗(yàn)證，宜在GIS系統(tǒng)整體耐壓試驗(yàn)前完成。

h.交流耐壓試驗(yàn)可以進(jìn)行的前提是設(shè)備安裝、驗(yàn)收完成，絕緣電阻測量合格。

i. GIS升流、升壓試驗(yàn)均利用發(fā)電機(jī)進(jìn)行零起升流、升壓試驗(yàn)，最終考核GIS設(shè)備主回路過流、耐壓能力，并對CT、PT測量、保護(hù)、監(jiān)控等二次回路進(jìn)行復(fù)核檢查，這是GIS系統(tǒng)并網(wǎng)前的最后一項(xiàng)試驗(yàn)檢查項(xiàng)目。GIS并網(wǎng)試驗(yàn)需要對系統(tǒng)電網(wǎng)和電站系統(tǒng)進(jìn)行核相，并對線路保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。至此，GIS系統(tǒng)安裝調(diào)試試驗(yàn)全部完成，系統(tǒng)可直接并網(wǎng)運(yùn)行。

3 交流耐壓試驗(yàn)

該工程GIS系統(tǒng)主體設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)有一定的特點(diǎn)，這里主要對其試驗(yàn)方法進(jìn)行介紹，其余不再贅述。

3.1 GIS系統(tǒng)主體設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)

因電站機(jī)組分期投產(chǎn)發(fā)電進(jìn)度要求，首臺(tái)(4號(hào))機(jī)發(fā)電時(shí)，除4號(hào)主變進(jìn)線間隔設(shè)備分支母線安裝完成外，其余四臺(tái)主變進(jìn)線間隔分支母線均沒有安裝完成，這就要求GIS設(shè)備分支母線耐壓試驗(yàn)必須分期、分段進(jìn)行。為滿足首臺(tái)機(jī)發(fā)電要求，GIS系統(tǒng)主體設(shè)備和4號(hào)主變分支母線先期進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，后續(xù)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電時(shí)其對應(yīng)間隔進(jìn)線分支母線再考慮其交流耐壓試驗(yàn)方案。GIS系統(tǒng)主體設(shè)備耐壓試驗(yàn)須將主母線PT及避雷器、主變壓器、出線線路和系統(tǒng)斷開。

3.1.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)方案

a. GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)電壓為出廠耐壓值的80%，出廠耐壓為740kV，現(xiàn)場耐壓最高值為740kV×80%=592kV。

試驗(yàn)的第一階段是“老練凈化”，其目的是清除GIS設(shè)備筒體內(nèi)部可能存在的各種微粒，燒蝕電極表面的毛刺，使其不再對絕緣有危害作用?！袄暇殐艋狈譃閮蓚€(gè)時(shí)段，第一個(gè)時(shí)段電壓取316kV，時(shí)間15min，第二個(gè)時(shí)段電壓取500kV，時(shí)間2min。

第二階段是耐壓試驗(yàn)，即在“老練凈化”過程結(jié)束后，繼續(xù)升壓至耐壓試驗(yàn)592kV，時(shí)間1min，若試驗(yàn)過程中無擊穿放電，則認(rèn)為試驗(yàn)順利通過。

b.試驗(yàn)方案。目前國內(nèi)外大多采用調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置進(jìn)行GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)，調(diào)頻式串聯(lián)諧振裝置質(zhì)量輕，品質(zhì)因數(shù)Q高，所需電源容量僅為工頻試驗(yàn)變壓器的1/Q，同時(shí)若被試品擊穿，則諧振同時(shí)終止，高壓消失，回路電流僅為試品擊穿前回路電流的1/Q，對被試品破壞小，不會(huì)對電源產(chǎn)生沖擊負(fù)荷。根據(jù)廠家出廠實(shí)測GIS電容量計(jì)算，選用型號(hào)LTYK-F4 500kVA/750kV/5A成套調(diào)頻串聯(lián)諧振耐壓裝置，其輸入電壓最高可達(dá)750kV，輸出電流5A。

根據(jù)串聯(lián)諧振原理，當(dāng)調(diào)節(jié)電源頻率使回路達(dá)到諧振條件：

時(shí)，諧振電抗器的電壓在數(shù)值上等于被試試品電壓。

根據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備容量，并考慮一定的安全裕量，選擇每相分成兩個(gè)部分，三相共加壓6次，利用GIS室屋頂出線SF6/Air套管施加試驗(yàn)電壓。

3.1.2 試驗(yàn)步驟與試驗(yàn)結(jié)果

利用母聯(lián)間隔隔離開關(guān)，將GIS系統(tǒng)Ⅰ母和Ⅱ母進(jìn)行隔離，所有間隔設(shè)備平均分配至Ⅰ母和Ⅱ母相連，分別進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中非試驗(yàn)范圍GIS設(shè)備通過母線接地開關(guān)接地，嚴(yán)格按照倒閘操作票進(jìn)行操作，確保試驗(yàn)區(qū)域GIS主體設(shè)備全部耐壓，無漏項(xiàng)和重復(fù)耐壓的情況發(fā)生，所有電流互感器二次繞組短路并接地(其中電壓互感器和系統(tǒng)已斷開)。試驗(yàn)獲得順利通過。

3.2 剩余1號(hào)、3號(hào)、7號(hào)、10號(hào)間隔進(jìn)線分支母線耐壓試驗(yàn)方案

首臺(tái)機(jī)投產(chǎn)發(fā)電后，GIS系統(tǒng)主體設(shè)備和首臺(tái)發(fā)變組主變進(jìn)線間隔分支母線、2組出線間隔已經(jīng)全部帶電運(yùn)行，后續(xù)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電時(shí)需要接入的主變進(jìn)線間隔的分支母線尚未進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，后期陸續(xù)投運(yùn)的分支母線耐壓試驗(yàn)邊界條件和前期GIS主體系統(tǒng)耐壓試驗(yàn)條件完全不一樣，對其可能的耐壓試驗(yàn)方案進(jìn)行如下分析：

a.從出線套管施加電壓。GIS主體部分耐壓試驗(yàn)采取的即是此種方案，但對于后期需要試驗(yàn)的分支母線來說，該方案對兩條母線已經(jīng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的GIS系統(tǒng)將造成很大的影響，需將GIS系統(tǒng)整體停電，已投產(chǎn)機(jī)組將全部停運(yùn)，除了帶來GIS系統(tǒng)部分設(shè)備重復(fù)耐壓外，機(jī)組停機(jī)經(jīng)濟(jì)損失巨大，該方案被否決。

b.主變壓器局放試驗(yàn)帶GIS進(jìn)線分支母線耐壓試驗(yàn)?？紤]GIS分支母線電容量在折算至主變低壓側(cè)時(shí)，現(xiàn)有設(shè)備容量不能滿足要求，同時(shí)該試驗(yàn)方案本質(zhì)上是將主變壓器作為試驗(yàn)變來使用，對變壓器存在損傷的風(fēng)險(xiǎn)，此種試驗(yàn)方案不可取，也很難實(shí)現(xiàn)。

c.發(fā)電機(jī)帶主變及GIS進(jìn)線分支母線零起升壓(1.1Un)。利用發(fā)電機(jī)帶主變零起升壓來對GIS分支進(jìn)行老練凈化試驗(yàn)，工程上有許多先例。但是，一旦零起升壓時(shí)分支母線出現(xiàn)故障，故障分支母線將基本報(bào)廢，在主機(jī)等設(shè)備安裝調(diào)試完成后，因?yàn)镚IS設(shè)備的原因使工程進(jìn)度受到很大影響，其帶來的損失也是十分重大的。況且此種方案僅僅滿足了老練試驗(yàn)的要求，并未滿足GIS設(shè)備整體耐壓的要求。3號(hào)、2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電時(shí)，工期緊張，GIS分支母線長度較短，最終采用該方法對其進(jìn)行檢驗(yàn)。

d.采用專用試驗(yàn)套管對剩余分支母線進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。1號(hào)、5號(hào)變壓器的進(jìn)線分支母線較長，存在問題的幾率相對變大。利用重新采購的高壓試驗(yàn)套管，從各進(jìn)線分支母線避雷器上端的十字罐頂部進(jìn)行安裝。1號(hào)、5號(hào)主變進(jìn)線分支母線嚴(yán)格按照規(guī)范要求利用專用試驗(yàn)套管進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)順利通過，對已運(yùn)行GIS主體設(shè)備無任何影響。

4 總結(jié)與探討

a.彭水水電站GIS設(shè)備出廠主回路電阻測試區(qū)間的設(shè)置和間隔氣室分割總體對應(yīng)，現(xiàn)場安裝過程中完全按照廠內(nèi)回路電阻測試方案進(jìn)行測試，每測試完成一段主母線回路電阻，在確認(rèn)合格的情況下進(jìn)行后期氣體作業(yè)等工作，確保了設(shè)備現(xiàn)場安裝質(zhì)量，值得推廣和應(yīng)用。

b.GIS設(shè)備現(xiàn)場安裝施工方案制定中，必須認(rèn)真分析設(shè)備交接試驗(yàn)與安裝工序、設(shè)備交接試驗(yàn)之間的工序邏輯關(guān)系，彭水水電站GIS設(shè)備安裝組織實(shí)施中，對每個(gè)GIS元件、部件及整體交接試驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)劃，明確了工序邏輯關(guān)系，設(shè)備安裝與試驗(yàn)有序進(jìn)行，工程質(zhì)量得到了保證，建議在以后的GIS設(shè)備安裝相關(guān)規(guī)范修訂時(shí)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行明確和細(xì)化。

c.彭水電站GIS系統(tǒng)因發(fā)電機(jī)組分期投運(yùn)的計(jì)劃安排，后期投運(yùn)分支母線耐壓試驗(yàn)存在一定的困難，為此，又專門定制試驗(yàn)套管用于分支母線耐壓試驗(yàn)，導(dǎo)致投資增加，相關(guān)工程在進(jìn)度計(jì)劃安排時(shí)應(yīng)汲取該經(jīng)驗(yàn)，GIS系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)一次全部安裝完成，交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)一次性試驗(yàn)完畢，既避免設(shè)備重復(fù)耐壓，又節(jié)省投資。

[1] 李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].第2版.北京：中國電力出版社，2004.

[2] GB 50150—2006 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].