GIS與油氣套管直連的主變預(yù)試技術(shù)

1、GIS與油氣套管直連的與油氣套管直連的主變預(yù)試技術(shù)主變預(yù)試技術(shù) 西北所：張建丁西北所：張建丁 聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：1851551697018515516970 QQ QQ：19854676071985467607 20152015年年9 9月月目目 錄錄 1、GIS概述概述 2、彬長(zhǎng)電廠、彬長(zhǎng)電廠GIS實(shí)例實(shí)例 3、GIS出線方式對(duì)主變預(yù)防性試驗(yàn)接線的影響出線方式對(duì)主變預(yù)防性試驗(yàn)接線的影響 4、接地刀閘對(duì)主變?cè)囼?yàn)項(xiàng)目和結(jié)果的影響、接地刀閘對(duì)主變?cè)囼?yàn)項(xiàng)目和結(jié)果的影響 5、結(jié)論及建議、結(jié)論及建議1、GIS概述概述 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Metal-enclosed

2、Switchgear,以下簡(jiǎn)稱為GIS），它將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、避雷器、互感器等主要元件封閉于接地的金屬殼體內(nèi)，充以具有優(yōu)良絕緣特性和滅弧性能的SF6氣體（六氟化硫）。GIS主要由八大系統(tǒng)組成，即內(nèi)導(dǎo)系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、連接機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、SF6氣體系統(tǒng)、底架/支架系統(tǒng)、平臺(tái)系統(tǒng)、二次控制系統(tǒng)、電線管組成（如圖1所示）。 圖1 GIS主要系統(tǒng)組成 GIS特點(diǎn)：具有體積小，占地面積少，維護(hù)工作量小，使用壽命長(zhǎng)（一般為30年），使用可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。SF6氣體為惰性氣體，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)；內(nèi)部設(shè)備不受海拔、污穢、鹽物等外界條件影響。因帶電部分全封閉在金屬殼體內(nèi)，對(duì)電磁和靜電實(shí)現(xiàn)屏蔽，不會(huì)產(chǎn)生電磁及無(wú)

3、線電干擾等問(wèn)題，所以GIS在水電站、城市地下或室內(nèi)變電站廣泛應(yīng)用，目前，隨著火電廠機(jī)組容量增大，出線采用750KV乃至1000KV電壓等級(jí)，由于室外布置空間所限或污穢等級(jí)原因，也開始采用GIS。對(duì)于主變高壓側(cè)出線，往往因?yàn)槭覂?nèi)或室外布置空間所限，GIS與變壓器高壓套管連接普遍采用油氣套管，給設(shè)備安裝后的交接試驗(yàn)及以后的定期預(yù)試工作帶來(lái)不便。本文結(jié)合陜西彬長(zhǎng)電廠主變高壓出線與GIS的連接特點(diǎn)對(duì)主變預(yù)試方法進(jìn)行探討，與大家共享。2、彬長(zhǎng)電廠、彬長(zhǎng)電廠GIS實(shí)例實(shí)例 大唐彬長(zhǎng)發(fā)電廠位于陜西省咸陽(yáng)市長(zhǎng)武縣煤電工業(yè)園，屬大型坑口火力發(fā)電廠，規(guī)劃裝機(jī)容量2X630MW+4X1000MW，一期工程2X630

4、 MW燃煤空冷機(jī)組于2009年9月投產(chǎn)發(fā)電。兩臺(tái)機(jī)均以發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線接入廠內(nèi)750kV配電裝置，采用3/2斷路器接線，構(gòu)成兩個(gè)完整串。配電裝置采用戶外GIS，一期750kV兩回出線接入乾縣750kV變電站。該廠1號(hào)主變出線電氣接線方式如圖2所示。 圖2 彬長(zhǎng)電廠1號(hào)主變出線電氣接線簡(jiǎn)圖 該廠GIS型號(hào)為：ZFW8A-800(L)(G)/Y5000-50氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，生產(chǎn)廠家為西安西開高壓電氣股份有限公司，GIS母線(包括主母線和分支母線)為離相式封閉母線。主變型號(hào)為：DFP-240000/800，額定電壓：800/22kV，接線組別：Ynd11；生產(chǎn)廠家：天威保變。變壓器低

5、壓側(cè)套管通過(guò)封閉母線與發(fā)電機(jī)相連，高壓側(cè)通過(guò)德國(guó)HSP油氣套管和GIS直接相連。每臺(tái)主變出線回路上裝設(shè)一組750kV電壓互感器（電磁式）和避雷器，電壓互感器和避雷器與主變出線之間均未裝設(shè)隔離開關(guān)。GIS與主變連接外形布置見(jiàn)圖3、4、5所示。GIS所有元件的檢修周期按不小于20年設(shè)計(jì)。 該廠自2009 年9月投運(yùn)以來(lái)，GIS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)過(guò)設(shè)備異常情況。圖3 主變出線GIS全景圖4 主變油氣套管部分圖5 主變高壓側(cè)出線電壓互感器3.GIS出線方式對(duì)主變預(yù)防性試出線方式對(duì)主變預(yù)防性試驗(yàn)接線的影響驗(yàn)接線的影響3.13.1相關(guān)規(guī)程對(duì)變壓器試驗(yàn)的規(guī)定相關(guān)規(guī)程對(duì)變壓器試驗(yàn)的規(guī)定電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)

6、規(guī)程（DL/T 596-1996）、 輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程（DL/T 393-2010）大唐集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（QCDT-107001-2005）均規(guī)定：油浸式電力變壓器和電抗器例行試驗(yàn)每1-3年進(jìn)行一次，主要項(xiàng)目有繞組直流電阻、絕緣電阻、繞組絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)、繞組泄漏電流、電容型套管試驗(yàn)。3.2 GIS3.2 GIS出線結(jié)構(gòu)的對(duì)試驗(yàn)接線的影響出線結(jié)構(gòu)的對(duì)試驗(yàn)接線的影響 由于主變高壓側(cè)是通過(guò)油氣套管與GIS相連接，不可能像架空線連接的主變那樣打開各側(cè)引線進(jìn)行試驗(yàn)，電廠專業(yè)人員就參照GIS測(cè)量主回路電阻的思路，探索主變高壓側(cè)繞組試驗(yàn)方法。 以1號(hào)主變?yōu)槔寒?dāng)1 號(hào)

7、發(fā)-變組檢修時(shí)，檢修的安全措施是斷開發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)及廠高變低壓側(cè)開關(guān)，拉開主變高壓側(cè)隔離開關(guān)716，合上主變高壓側(cè)接地刀閘7167， 在發(fā)電機(jī)出口、廠高變低壓側(cè)開關(guān)處裝設(shè)接地線。因主變高壓側(cè)電壓互感器無(wú)隔離開關(guān)，還需斷開其二次側(cè)空氣開關(guān)。對(duì)主變高壓側(cè)進(jìn)行電氣預(yù)防性試驗(yàn)(如測(cè)試其直流電阻、介損)時(shí)，試驗(yàn)接線必須通過(guò)接地刀閘底座轉(zhuǎn)接(接地刀閘結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6、圖7)。圖6 接地刀閘外形圖圖7 接地刀閘殼體與GIS殼體之間短接銅板 GIS在設(shè)計(jì)、制造時(shí)，接地刀閘底座與GIS殼體之間設(shè)置絕緣隔板，接地刀閘觸頭與GIS殼體之間也是絕緣的，拆開GIS殼體之間接地銅板后，可以將試驗(yàn)電壓、電流引入到內(nèi)部導(dǎo)體，用于主

8、回路電阻的測(cè)量，斷路器機(jī)械特性的檢測(cè)。主變?cè)囼?yàn)時(shí)，可把主變高壓側(cè)接地刀閘7167 的接地板打開，試驗(yàn)電壓（或電流）通過(guò)接地刀閘底座和主變中性點(diǎn)加入變壓器高壓側(cè)。對(duì)隔離開關(guān)而言，當(dāng)氣室中一側(cè)帶電而另一側(cè)懸空時(shí)，懸空側(cè)則有一定的電位，這種懸浮電位不但影響測(cè)試精度，更危及測(cè)試人員的安全，這就必須合上75167接地刀閘。因此，在進(jìn)行試驗(yàn)接線時(shí)，要先合上75167接地刀閘，再將71617接地刀閘的短路連接板打開。合上75167接地刀閘，相當(dāng)于將安全措施再擴(kuò)大一個(gè)范圍：將斷路器7510和7511 斷開 ，拉開隔離開關(guān)75101和75112，再合上接地刀閘751017和751127，只有這樣，安全措施才算正

9、確完備。 電壓互感器為電磁式，其高壓側(cè)與出線之間未裝設(shè)隔離開關(guān)，無(wú)法與主變隔離，況且一次繞組尾端經(jīng)過(guò)端子接地，耐壓水平為2kV，無(wú)法進(jìn)行繞組泄漏電流試驗(yàn)。即使打開可以測(cè)量絕緣電阻，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也不能真實(shí)地反映主變高壓繞組的絕緣狀況。圖8 電壓互感器一次繞組尾端接線端子4.接地刀閘對(duì)主變?cè)囼?yàn)項(xiàng)目和結(jié)果接地刀閘對(duì)主變?cè)囼?yàn)項(xiàng)目和結(jié)果的影響的影響4.1 4.1 對(duì)主變直流電阻試驗(yàn)的影響對(duì)主變直流電阻試驗(yàn)的影響 變壓器的直流電阻試驗(yàn)是變壓器的一個(gè)定期試驗(yàn)項(xiàng)目，在變壓器的直流電阻測(cè)試中，由于主變的高壓側(cè)通過(guò)油氣套管與GIS連接，試驗(yàn)電流也須從接地刀閘底座加入，要帶上一段GIS母線，測(cè)出的直流電阻是接地刀閘與母

10、線的接觸電阻、GIS母線導(dǎo)體回路電阻 、母線接頭間的接觸電阻與變壓器繞組直流電阻之和。表1為彬長(zhǎng)電廠1主變交接時(shí)不帶GIS母線、2010年、2011年和2012年預(yù)試時(shí)GIS母線后的直流電阻值與主變出廠試驗(yàn)時(shí)繞組直流電阻值的比較。表表1 1 主變繞組直流電阻比較表主變繞組直流電阻比較表相別（運(yùn)行檔位）出廠值（不帶GIS母線75）/交接試驗(yàn)（不帶GIS母線75）/2010.9.27（帶GIS母線75）/）2011.7.15（帶GIS母線75）/）2012.10.13（帶GIS母線75）/）與出廠值最大互差A(yù)-N742.6726.4744.1721.1733.22.89%B-N742.5726.4

11、748.2715.1734.33.69%C-N739.5726.5743.1713.7735.73.49% 從表1可以看出：帶上一段GIS母線后，測(cè)出的直流電阻值均比交接時(shí)有時(shí)小，沒(méi)有一定的規(guī)律可循。查2011.7.15所測(cè)數(shù)據(jù)比出廠值減小，差值達(dá)到3.69%，超過(guò)歷次值相差不大于2%的規(guī)定，但變壓器油色譜分析、各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均無(wú)異常，因此可以判定為測(cè)量誤差引起，測(cè)量值未真實(shí)地反映主變高壓繞組的直流電阻?；谶@一現(xiàn)象，即使把第一次帶GIS母線后的直流電阻作為以后試驗(yàn)時(shí)的基準(zhǔn)，也無(wú)法準(zhǔn)確地判斷出是變壓器繞組本身的問(wèn)題，還是母線接頭接觸不良造成的 ，因此，變壓器高壓繞組直流電阻測(cè)量值僅能記錄和參考。

12、4.2 4.2 對(duì)絕緣電阻和泄漏電流測(cè)試的影響對(duì)絕緣電阻和泄漏電流測(cè)試的影響 在測(cè)試主變高壓絕緣電阻時(shí)，有兩種接線方法。第一種是試驗(yàn)電壓通過(guò)接地刀閘轉(zhuǎn)接，第二種是通過(guò)主變中性點(diǎn)接入。第一種接線由于接地刀閘在罐體處（包括電壓互感器高壓線圈尾部接地端子處）的對(duì)地絕緣電阻比主回路的絕緣電阻低得多，故最終的測(cè)試值往往遠(yuǎn)低于主回路的實(shí)際值。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)接地刀閘對(duì)主變高壓繞組進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試值包含五個(gè)部分：主回路絕緣電阻 、接地刀閘套管絕緣電阻 、接地刀閘動(dòng)觸頭拐臂機(jī)構(gòu)對(duì)地的絕緣電阻、電壓互感器一次繞組尾端端子板的絕緣電阻、避雷器對(duì)地絕緣電阻。第二種接線雖然可以斷開接地刀閘排除其絕緣低的影響，但仍

13、然存在電壓互感器高壓線圈尾部接地端子處絕緣的影響。兩種方法絕緣電阻測(cè)量值都不能真實(shí)地反映主變高壓繞組的絕緣電阻。 另外，彬長(zhǎng)電廠GIS接地刀閘與罐體處的絕緣水平按工頻1min耐壓5kV(有效值)設(shè)計(jì)、電壓互感器一次繞組尾端端子板的絕緣電阻工頻1min耐壓2kV(有效值)設(shè)計(jì)，而主變絕緣電阻最高試驗(yàn)電壓可為5000V，泄漏電流試驗(yàn)電壓為60kV，所以，通過(guò)接地刀閘或高壓側(cè)中性點(diǎn)接線進(jìn)行絕緣電阻和泄漏電流試驗(yàn)的方法是不可行的。因此，GIS直連主變預(yù)試時(shí)可不進(jìn)行高壓繞組絕緣電阻和泄漏電流試驗(yàn)。4.3 4.3 對(duì)主變繞組介損及油氣套管測(cè)試的影響對(duì)主變繞組介損及油氣套管測(cè)試的影響 當(dāng)對(duì)主變進(jìn)行介損測(cè)試時(shí)

14、，試驗(yàn)電壓為10kV，測(cè)試高壓繞組介損時(shí)應(yīng)將被試?yán)@組短接，以避免因繞組電感的影響而造成其端部和尾部電位相差較大，影響測(cè)量的精確度。鑒于高壓套管只能通過(guò)接地刀閘短接，且電廠GIS接地刀閘與罐體處的絕緣水平按工頻1min耐壓5kV(有效值)設(shè)計(jì)，不能采用常規(guī)方法進(jìn)行主變套管的介損試驗(yàn)?？梢詫㈦妷夯ジ衅饕淮卫@組尾端恢復(fù)為正常運(yùn)行接線方式，拉開主變出口刀閘716和接地刀閘7167，在主變中性點(diǎn)處施加10kV交流試驗(yàn)電壓，這樣等于給油氣套管高壓端加壓，通過(guò)小套管測(cè)量其介損、電容量。因高壓繞組與電壓互感器高壓線圈連在一起，電壓互感器高壓線圈尾端接地，雖然可以施加交流電壓，但無(wú)法采用介損電橋反接線法來(lái)測(cè)量高壓繞組的介損。5 結(jié)論及建議結(jié)論及建議5.1 GIS直接連接的變壓器預(yù)試時(shí)可進(jìn)行高壓側(cè)繞組直流電阻測(cè)量，但對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行分析，與歷次、出廠值比較綜合判斷，測(cè)試值僅做記錄、參考。5.2 變壓器低壓側(cè)繞組相關(guān)試驗(yàn)應(yīng)按照預(yù)試規(guī)程執(zhí)行。5.3 變壓器高壓側(cè)油氣套管的介損測(cè)試是可行的，應(yīng)按照預(yù)試規(guī)程執(zhí)行。5.4 變壓器預(yù)試時(shí)高壓側(cè)繞組絕緣電阻、直流泄漏及介損試驗(yàn)可不進(jìn)行。5.5 電廠新建GIS在設(shè)計(jì)、訂貨時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（國(guó)家能源局2014 161號(hào)文）第13.1.7條“為便于試驗(yàn)和檢修，G