拉西瓦水電站750 kV GIL安裝技術(shù)淺析

曾建洲

(葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司，四川 成都 610091)

拉西瓦水電站750 kV GIL安裝技術(shù)淺析

曾建洲

(葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司，四川 成都 610091)

結(jié)合拉西瓦水電站750 kV GIL安裝技術(shù)分析了750 kV超高垂直GIL設(shè)備安裝技術(shù)難點(diǎn)，介紹了750 kV GIL設(shè)備主要結(jié)構(gòu)、施工工藝及其高壓試驗(yàn)情況。

750 kV；GIL；安裝；設(shè)計(jì)

0 引言

拉西瓦水電站總裝機(jī)6×700 MW，電源經(jīng)地下GIS開關(guān)站，通過兩回氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)到出線站。電站以750 kV一級電壓接入西北電網(wǎng)。

GIL設(shè)備布置在高海拔(EL.2253～EL.2496)高寒地區(qū)。起點(diǎn)在電站地下廠房2253高程，經(jīng)過長約120 m的GIL水平廊道，經(jīng)207 m的GIL垂直豎井出山體，在出線樓2487高程與800 kV出線套管連接。分別送至西寧變電站和官亭變電站。

本文主要介紹黃河拉西瓦水電站750 kV-GIL的工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)和布置、安裝調(diào)試與試驗(yàn)等。主要施工內(nèi)容為，750 kV-GIL敷設(shè)高差：234 m，總長：2 778 m，其中第一回GIL:A相=409 m、B相=423 m、C相=452 m，第二回GIL:A相=489 m、B相=493 m、C相=512 m。

1 GIL設(shè)備安裝施工難點(diǎn)分析與設(shè)計(jì)

1.1 吊裝過程中的通信設(shè)計(jì)

設(shè)備在垂直豎井內(nèi)安裝落差為210 m，吊車在垂直豎井的頂面，安裝工作面離吊車最遠(yuǎn)距離為210 m且全在截面僅為18 m2的豎井內(nèi)，吊車指揮人員無法看見GIL安裝工作面，視覺通信嚴(yán)重受阻，采用電話通信，安裝面、吊車指揮人員、吊車司機(jī)三方面必須配合十分緊密，不能有任何時(shí)間差；安裝中采取電話和無線對講機(jī)接力信息傳遞兩種方式。電話裝在安裝工作面和豎井頂面指揮員身旁，在豎井的各檢修層平臺設(shè)置信息傳遞人員，在吊裝GIL母線段時(shí)，先由頂面指揮人員用電話通知安裝工作面準(zhǔn)備，同時(shí)各層信息傳遞人員的視線要密切監(jiān)視被吊的GIL母線段，到達(dá)本層后立即將信息傳遞給下一層。這樣既保證吊裝的安全性也保證信息的可靠傳遞。

1.2 垂直吊裝中鋼繩的減震設(shè)計(jì)

垂直豎井內(nèi)安裝落差為210 m，在安裝過程中，吊繩最長200 m，受載后鋼繩沿長度方向上下振動(dòng)，實(shí)測最大振幅約150 mm，消除鋼繩的沿長度方向上下振幅是保證安裝面的平穩(wěn)對接的前提。從理論上講減震的方式有很多種，但無論哪種減震方式，都很難徹底消除本工程GIL在豎井內(nèi)吊裝過程中鋼繩沿長度方向的上下振動(dòng)，其根本原因是鋼繩的長度太長。如果將鋼繩的長度限制在幾米內(nèi)，顯然這種鋼繩沿長度方向的上下振動(dòng)的振幅可達(dá)到忽略不計(jì)的程度。基于這種思路，本工程采取了全部荷載轉(zhuǎn)移方式消除鋼繩沿長度方向的上下振動(dòng)，即當(dāng)被吊裝GIL段母線下降到快接近接觸面3～5 m時(shí)，將GIL全部荷載轉(zhuǎn)移到工作面頂部設(shè)置的臨時(shí)吊具上，然后用臨時(shí)吊具上手拉葫蘆進(jìn)行起重調(diào)節(jié)，從而保證安裝中的平穩(wěn)連接。

1.3 豎井GIL安裝中的防氣流和防塵設(shè)計(jì)

800 kV GIL豎井通風(fēng)入口處在地下廠房主變層，出口在800 kV出線樓電抗器層，全長327 m，高差210 m，實(shí)測洞口空氣流速約為30 m/s，空氣灰塵度為大于0.5 μm/ft3的灰塵數(shù)量達(dá)到4 000 000個(gè)以上。本工程的GIL豎井氣流是產(chǎn)生整個(gè)安裝通道灰塵的根源，因此限制氣流是減小安裝處灰塵途徑之一，而減小GIL豎井氣流入口的面積是減小氣流的有效方法；安裝過程中配合設(shè)置防塵小空間也是減小安裝面灰塵的重要手段。基于上述分析，減小GIL豎井氣流入口的面積80%，并在安裝處設(shè)置3 m2防塵間，安裝面灰塵研究實(shí)測大于0.5 μm/ft3的灰塵數(shù)量最大時(shí)為200 000個(gè)以下。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及安裝方法

2.1 施工方案

施工設(shè)備布置→設(shè)備到貨驗(yàn)收→設(shè)備安裝中心、高程標(biāo)定→基礎(chǔ)支架安裝→水平與重直交點(diǎn)段安裝→水平段安裝→GIL與GIS連接→氣室抽真空、充SF6、微水測量→垂直段安裝→GIL與并聯(lián)電抗器連接→出線套管安裝→年漏氣率測量→接地→常規(guī)試驗(yàn)→高壓試驗(yàn)→耐壓斷口恢復(fù)性安裝→移交驗(yàn)收。

2.2 設(shè)備到貨驗(yàn)收

按10%開蓋內(nèi)檢，觀察絕緣子是否受傷，100%檢查N2壓力，補(bǔ)氣；在倉庫進(jìn)行GIL外觀質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，發(fā)現(xiàn)01T-24段有一處10 mm深的凹陷，卸下三柱式絕緣子，人進(jìn)入母線內(nèi)部用木錘進(jìn)行修復(fù)后光滑，清掃干凈后，安裝三柱式絕緣子；在打開01J8段母線進(jìn)行清掃時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有一個(gè)三柱式絕緣子破裂，對已損壞的母線段用標(biāo)準(zhǔn)備用段母線進(jìn)行替換，制造廠再補(bǔ)發(fā)三柱式絕緣子；造成部分設(shè)備損壞的直接原因是網(wǎng)狀包裝。

2.3 基礎(chǔ)支架安裝

基礎(chǔ)支架的水平度為±3 mm以內(nèi)，間隔之間的水平度為±6 mm。間隔內(nèi)部的位置允許偏差為±5 mm，間隔之間的允許偏差是±10 mm，具體如圖1所示。使用化學(xué)膨脹螺栓固定基礎(chǔ)，水平基礎(chǔ)螺栓M36，垂直基礎(chǔ)M36，打孔允許偏差±3 mm以內(nèi)。

圖1 滑動(dòng)支撐套件(鞍座)圖

2.4 垂直段安裝

垂直段210 m，安裝將從下至上進(jìn)行。使用2臺橋機(jī)，在垂直軸頂部平臺，組裝一個(gè)單元段卡入滑軌，按≯50 m/min滑下，降到最終安裝部位。在安裝期間，整個(gè)垂直母線被液壓裝置支撐頂起，在所有的母線段都裝配好之后，整個(gè)垂直母線由頂部構(gòu)架支撐，沉降應(yīng)10 m≯20 mm，底部的液壓裝置成為母線永久減震裝置(圖2)。

圖2 液壓減震裝置圖

2.5 水平段安裝

在GIL管道層(EL.2252.70)布置區(qū)沒有布設(shè)起吊裝置，根據(jù)管道層6 m空間和水平廊道結(jié)構(gòu)，自制了2臺5 m龍門吊，滿足了水平段設(shè)備運(yùn)輸和安裝，如圖3所示。

圖3 水平廊道GIL安裝圖

2.6 GIL與GIS連接

GIL與GIS連接設(shè)置在2 252.70 m高程。GIS快速接地開關(guān)安裝就位后，GIL與GIS對插聯(lián)接。為了減緩快速接地開關(guān)對GIL沖擊，在此布置了波紋管，同時(shí)解決母線熱膨脹，如圖4所示。熱膨脹波紋管調(diào)節(jié)方法如下：波紋管(17±1)in，閉帽螺母調(diào)節(jié)公式為：ΔL=L×(T-20)/50。其中L為標(biāo)稱間距(20 ℃)；T為所測量的外殼溫度，安裝環(huán)境5 ℃時(shí)，L為1.5 in。

圖4 波紋管調(diào)節(jié)圖

2.7 出線套管安裝

800 kV出線套管為GIL的終端，布置在EL.2460地面出線站。在EL.2487出線套管與GIL對插聯(lián)接。經(jīng)過六分裂跳線分別送西寧變電站和官亭變電站。

2.8 GIL與并聯(lián)電抗器連接

并聯(lián)電抗器布置在出線站，GIL與并聯(lián)電抗器對接在2 468.60 m高程。并聯(lián)電抗器安裝就位后，GIL與并聯(lián)電抗器對接。

2.9 耐壓斷口恢復(fù)性安裝

耐壓試驗(yàn)完畢后先對原狀態(tài)行進(jìn)全面檢查并與耐壓前進(jìn)行比較，待一切符合要求后恢復(fù)被隔離的設(shè)備。氣體回收。聯(lián)接三相電抗器導(dǎo)體；聯(lián)接兩回GIL與GIS導(dǎo)體。分別對9個(gè)氣室抽真空、充氣、微水分析、滲漏檢測。

3 氣室抽真空、充SF6、微水測量、年漏氣率測量

整套GIL每相分成5個(gè)氣室，每個(gè)氣室布置了密度繼電器、防爆閥、局放監(jiān)測裝置、充氣自封閥。水平段標(biāo)稱9.5 m，垂直段標(biāo)稱11.5 m。絕緣子底部設(shè)置微粒捕集器，使用微粒捕集器的GIL母線，抗污染能力比典型的GIS母線更強(qiáng)。氣室抽真空時(shí)間為：真空度達(dá)到1 Torr后，繼續(xù)抽真空1 h以上，使真空度處于0.2 Torr以下，30 min確認(rèn)一次。

800 kV GIL用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)。氣室額定壓力為480 kPa/20 ℃，當(dāng)環(huán)境氣壓77.6 kPa/14 ℃時(shí)，應(yīng)對當(dāng)時(shí)的充氣壓力按如下公式修訂：

Pr=Pn+C1+C2

C1=(0.1+Pn)×{[(273+t)/(273+20)]-1}=(0.1+Pn)×[(t-20)/(273+20)]

式中，Pr為在溫度t和氣壓在Pt(kPa)下的相對充氣壓力(MPa)；Pn為20 ℃、101.3 kPa氣壓的額定氣壓力(MPa)；C1為溫度修正值；C2為壓力修正值(測試海拔EL.2262=氣壓77.6 kPa，環(huán)境14 ℃)。

充氣48 h后進(jìn)行SF6氣體中濕度測量，有電弧分解物氣室≤150 μL/L，無電弧分解物的氣室≤250 μL/L。氣體密封性試驗(yàn)，采用局部包扎法檢漏，每個(gè)密封部位包扎后5 h，測得SF6氣體含量≯30 μL/L。每個(gè)氣室相對年漏氣率≯0.5%。

4 試驗(yàn)

GIL額定絕緣水平，通過過電壓保護(hù)計(jì)算，以避雷器保護(hù)水平為基礎(chǔ)，絕緣配合如表1所示。

表1 800 kV GIL絕緣配合表 單位：kV

高海拔修正系數(shù)采用k=1/(1.1-H/10 000)進(jìn)行校正，其中H為安裝地點(diǎn)的海拔高程(m)。

現(xiàn)場試驗(yàn)項(xiàng)目800 kV GIL設(shè)備主回路交流耐壓試驗(yàn)，設(shè)備超聲局部放電檢測。

試驗(yàn)電壓(Uds)按設(shè)備出廠工頻試驗(yàn)電壓Us×0.8計(jì)算，即對800 kV GIL主回路施加768 kV的電壓，時(shí)間為1 min，如圖5、圖6所示。

試驗(yàn)設(shè)備布置在出線設(shè)備平臺層EL.2481.00，離公路高度21 m。試驗(yàn)畢一相、使用汽車吊轉(zhuǎn)移一相。2009年3月2日進(jìn)行第一回B相耐壓時(shí)，電壓升到

圖5 試驗(yàn)加壓程序

圖6 試驗(yàn)接線原理圖

768 kV/4 s閃絡(luò)，當(dāng)最終電壓升到741 kV時(shí)，查出101A氣室03A-02F管母閃絡(luò)，故障原因?yàn)樵O(shè)備出廠前未安裝屏蔽罩，導(dǎo)致尖端閃絡(luò)。故障段恢復(fù)安裝屏蔽罩，耐壓768 kV/60 s通過。

2009年3月5日進(jìn)行第二回A相耐壓時(shí)，電壓升到550 kV/24 s閃絡(luò)，當(dāng)最終電壓升到586 kV時(shí)，查出01AL氣室閃絡(luò)，故障原因?yàn)閷?dǎo)體端部未設(shè)計(jì)均壓罩，導(dǎo)致尖端閃絡(luò)。在01AL導(dǎo)體安裝φ196屏蔽罩，耐壓768 kV/60 s通過。

5 結(jié)語

拉西瓦水電站800 kV GIL 2008年7月19日正式開工，2009年4月15日正式帶電投入運(yùn)行。它的建成填補(bǔ)了我國210 m垂直豎井、750 kV等級GIL設(shè)備安裝運(yùn)行的空白。通過水電站800 kV GIL研究與施工，掌握國際、國內(nèi)設(shè)備性能指標(biāo)、安裝施工特殊工藝，電氣調(diào)整試驗(yàn)與高壓試驗(yàn)的最新設(shè)備和方法，為我國超高壓輸變電工程的建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2014-09-22

曾建洲(1970—)，男，湖北長陽人，高級工程師，研究方向：機(jī)電安裝。