電氣論文淺談方家山核電工程500KV氣體絕緣封閉輸電線路耐壓試驗及相關(guān)調(diào)試

1、淺談方家山核電工程500KV氣體絕緣封閉輸電線路耐壓試驗及相關(guān)調(diào)試馬勇內(nèi)容提要 方家山核電工程2×1089MW核電機(jī)組分別以發(fā)電機(jī)主變壓器單元制接線，接入廠內(nèi)新建的500kV GIS屋內(nèi)配電裝置，500kV系統(tǒng)采用3/2斷路器接線方式；500kV GIS共計3回出線、其中，2回王店出線、1回海寧出線；設(shè)置2個完整串、一個不完整串，共計8臺斷路器。本文主要介紹500KV GIL的耐壓試驗和相關(guān)調(diào)試方法。關(guān)鍵詞 500KV GIL 耐壓試驗 調(diào)試1.引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)技術(shù)和科技的不斷創(chuàng)新，各發(fā)電廠的高壓、超高壓輸電技術(shù)應(yīng)運而生；本章主要介紹秦山核電廠擴(kuò)建項目（方家山核電工程

2、）廠內(nèi)所使用的GIL輸電線路的耐壓試驗和相關(guān)調(diào)試方法。氣體絕緣封閉輸電線路的簡GIL，自70年代以來，該技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。該輸電線路具有布置緊湊、輸送容量大、可靠性高、運行維護(hù)方便、故障率低以及基本不需檢修等諸多優(yōu)點，因此被秦山核電廠一期、二期、三期以及全國各大發(fā)電廠廣泛采用。2、GIL系統(tǒng)的特點及在秦山核電廠的應(yīng)用2.1 GIL的優(yōu)點1）方家山核電工程GIL設(shè)計提供了有效的電磁屏蔽以保證最小的路線走廊要求并保證周圍環(huán)境與安全；2）GIL為剛性結(jié)構(gòu)，有很高的可靠性、基本無老化問題，幾乎無使用壽命的限制；3）傳輸能力大，輸送功率可達(dá)4GW及以上；4）電能損耗小，相比架空線路和電纜

3、，GIL的輸電損失最小，原因在于電阻小，其電阻值約略為6m/km。5）電容電流小，無電磁干擾，GIL的導(dǎo)線電流在外殼內(nèi)會誘發(fā)一種通知反向電流，因此GIL外部的電磁場可忽略不計。6）不受敷設(shè)高差和彎曲半徑的限制，也不受大氣和環(huán)境的影響，安裝簡便、快捷，不會產(chǎn)生導(dǎo)體滑動，也無需特殊工具，終端連接簡單方便。7）運行維護(hù)工作量小，年漏氣率僅為0.5%（系統(tǒng)設(shè)有具有溫度不長的氣體密度監(jiān)測儀），基本不檢修。8）安全性高，以SF6和N2等混合氣體作為絕緣介質(zhì)，不會燃燒，有利于防火設(shè)計，有利于勞動安全防護(hù)。2.2 GIL的缺點缺點主要體現(xiàn)在投資方面，一般投資是架空線路的10倍以上，最低為5至7倍。 2.3方家

4、山核電工程GIL的結(jié)構(gòu) 方家山核電工程GIL輸電系統(tǒng)由導(dǎo)體、外殼、支持絕緣子、導(dǎo)體連接4個主要部分構(gòu)成，（1）導(dǎo)體，采用導(dǎo)電性能高的鋁合金材料，作用是傳輸電流，導(dǎo)電管的厚度與流量有關(guān)，外徑與電壓等級有關(guān)。 （2）三柱式絕緣子，材料未環(huán)氧樹脂，三個支架呈120度排列，作用是支撐導(dǎo)電管并保持導(dǎo)電管與外殼同心，絕緣子直接熔鑄在導(dǎo)體鋁套管上；（3）盆型絕緣子，在母線內(nèi)適當(dāng)?shù)胤奖仨氀b有氣體或污染隔離柵，盆型絕緣子用于氣隔的劃分，并承受垂直方式下導(dǎo)電管的重量。方家山核電工程GIL的組成為三相SF6氣體絕緣，每一相GIL均由接地鋁合金導(dǎo)體組成，外殼與導(dǎo)體同心布置，導(dǎo)體支架為已被證明可靠的環(huán)氧樹脂絕緣子。為了

5、提高可靠性，在每個絕緣子支架處，以及在每個管道母線的最低點，都設(shè)有導(dǎo)電顆粒吸附器，使管道母線設(shè)施適應(yīng)惡劣條件，并具有長期的可靠性。導(dǎo)體支架為實心絕緣子，管殼內(nèi)充填SF6氣體，保持導(dǎo)體與外殼的電氣絕緣。 管道線路的每一段，均可采取不同形狀的母線段：直管段、彎管段、T型段或交叉段。一個母線段組件，通常配有一個固定式絕緣子，以固定管殼內(nèi)的導(dǎo)體；如母線段較長，會加配一個或幾個活動式絕緣子，其沿管壁移動，以適應(yīng)導(dǎo)體的熱脹冷縮。 固定式絕緣子的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂，有兩種形式：三支柱式和錐形。帶有濾清器的錐形絕緣子，可作攔污板使用；氣隔絕緣子把母線管道阻隔成許多個單獨的氣腔。 安裝

6、過程中，導(dǎo)體的連接方式為插接，外殼可對焊拼接，亦可法蘭連接。法蘭盤的密封件為雙層密封環(huán)；安裝完畢之后，管道接縫須做氣密性檢驗。2.4 方家山核電工程GIL系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)方家山核電工程2×1089MW核電機(jī)組500kV GIS成套設(shè)備（包括室外的進(jìn)/出線套管及避雷器以及GIL等）由西安西電開關(guān)電氣有限公司提供，本套500kV GIS成套設(shè)備主要組件包括：500kV門架組件包括500kV線路側(cè)避雷器和懸式絕緣子，懸式絕緣子設(shè)計使用壽命60年。本套500kV GIS其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓：550kV額定頻率：50Hz主母線額定電流：4000A額定短時耐受電流：63kA/3s（有效值）

7、額定峰值耐受電流：160kA（峰值）三相SF6氣體絕緣。3GIL輸電線路耐壓試驗和調(diào)試的先決條件和對環(huán)境的要求3.1GIL耐壓試驗調(diào)試的先決條件基于GIL輸電線路的特殊性，決定了GIL安裝階段和試驗階段的相關(guān)要求；GIL現(xiàn)場安裝較為方便，因為GIL導(dǎo)體與絕緣子之間的固定全部在制造廠的無塵微正壓車間完成，現(xiàn)場只需進(jìn)行法蘭的螺栓連接工作，同時在每個法蘭口處GIL都加裝了一個海綿密封圈（安裝時移出GIL），可以吸附運輸過程中的雜質(zhì)，保證GIL母線內(nèi)的清潔度，因此GIL在現(xiàn)場安裝時對環(huán)境要求較低。在進(jìn)行試壓和調(diào)試開始前，聯(lián)合調(diào)試隊需進(jìn)一步驗證安裝是否合格，是否具備了耐壓試驗的先決條件，以方家山核電工程

8、GIL耐壓試驗和調(diào)試為例，在正式開始耐壓試驗和和調(diào)試前必須做好以下工作：1）GIL安裝已完成，并驗收合格；2）禁止在雨天、大霧、風(fēng)沙天氣條件下敞開500kV GIS氣室；3）試驗作業(yè)區(qū)內(nèi)應(yīng)經(jīng)常清掃，保持地面清潔；4）要求施工區(qū)域附近無灰塵產(chǎn)生，且應(yīng)在附近進(jìn)行間歇灑水；5）GIL試驗前，產(chǎn)品技術(shù)文件齊全；6）絕緣試驗一般在良好天氣條件下進(jìn)行，環(huán)境溫度不宜低于5，空氣相對濕度不宜高于80%。3.2 GIL調(diào)試的相關(guān)要求GIL技術(shù)要求較高，因此參與調(diào)試的人員和調(diào)試所使用的儀器必須具備一下條件：1）調(diào)試人員配置表1 人員配置要求序號作業(yè)內(nèi)容工種數(shù)量資質(zhì)要求1項目總負(fù)責(zé)人總協(xié)調(diào)1必須考試合格具有上崗資質(zhì)

9、2技術(shù)總負(fù)責(zé)技術(shù)員1必須考試合格具備上崗資質(zhì)3質(zhì)量負(fù)責(zé)（QC）質(zhì)量員1必須考試合格具備上崗資質(zhì)4安全專責(zé)安全員1必須考試合格具備上崗資質(zhì)5設(shè)備調(diào)試電氣調(diào)試人員6必須考試合格具備上崗資質(zhì)注：以上人員必須培訓(xùn)合格，經(jīng)過安全技術(shù)交底2)試驗儀器儀表配置 表2試驗儀器儀表配置要求序號名稱型號/規(guī)格單位數(shù)量合格要求1SF6氣體微水測試儀CT2633臺1必須檢定合格且在有效期內(nèi)2鹵素檢漏儀TIF臺1必須檢定合格且在有效期內(nèi)3數(shù)字萬用表FLUKE只1必須檢定合格且在有效期內(nèi)4溫濕度計只1必須檢定合格且在有效期內(nèi)5串聯(lián)諧振耐壓設(shè)備WJFY-F300套1必須檢定合格且在有效期內(nèi)3）試驗所需工具和材料配置表3 試

10、驗所需機(jī)工具和配置要求序號名稱型號性能數(shù)量要求1組合工具電工專用2齊全、必須滿足要求2測試導(dǎo)線調(diào)試專用8齊全、必須滿足要求3線夾調(diào)試專用8齊全、必須滿足要求絕緣帶調(diào)試專用8齊全、必須滿足要求4GIL輸電線路耐壓試驗的流程、主要方法和要求4.1 GIL輸電線路耐壓試驗的流程開始主回路交流耐壓試驗被試設(shè)備狀態(tài)恢復(fù)結(jié)束被試設(shè)備狀態(tài)確認(rèn) 圖1 500kV GIL試驗流程圖4.2 試驗項目及結(jié)果要求根據(jù)GB 50150-2006 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)和制造廠提供的有關(guān)資料，電氣高壓試驗的試驗項目和結(jié)果要求，如表4所示。表4 試驗項目及結(jié)果要求序號設(shè)備名稱試驗項目結(jié)果要求及說明1500kV

11、 GIL整體試驗測量主回路絕緣電阻1000M以上主回路的交流耐壓試驗試驗電壓出廠值80%，即740×0.8=592kV無閃絡(luò)及擊穿現(xiàn)象43 測量主回路絕緣電阻用2500V兆歐表測量主回路（包括母線、斷路器、隔離開關(guān)及接地開關(guān)）對地絕緣電阻，其值應(yīng)大于1000M。5主回路的交流耐壓試驗5.1試驗電壓和加壓程序主回路耐壓區(qū)域如圖2所示。加壓處 圖2 主回路耐壓試驗區(qū)域示意圖a) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，試驗電壓為被試品出廠試驗電壓的80%，即740×0.8=592kV，持續(xù)時間1min。b) 加壓程序采用如圖3所示的加壓程序，其中318kV電壓為額定相電壓，5min為老練時間。c) 耐壓試驗

12、結(jié)束后，將試驗電壓降到318kV，此時對GIL設(shè)備進(jìn)行局部放電測量，首先測量背景超聲波形，錄下背景超聲強(qiáng)度圖，然后對所有氣室進(jìn)行超聲強(qiáng)度測量，比較背景超聲波強(qiáng)度圖，以判斷內(nèi)部有無局放故障存在，測量結(jié)束后再將試驗電壓降到零，結(jié)束試驗。電壓壓592kV318kV1min5min時間局放時間3min550kV圖3 交流耐壓試驗加壓程序5.2試驗判據(jù)a) 如GIS被試區(qū)域中的每一部件均已按以上選定的試驗程序耐規(guī)定的試驗電壓而無擊穿放電，則耐壓試驗通過。b) 在試驗過程中如果發(fā)生擊穿放電，則根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行綜合判斷。遇有放電情況，待查明原因經(jīng)廠家技術(shù)服務(wù)人員確認(rèn)后才能進(jìn)行重復(fù)試驗，重復(fù)試驗通過則該放電是

13、自恢復(fù)放電，耐壓試驗通過；重復(fù)試驗失敗，應(yīng)對有懷疑的氣隔解體、檢查絕緣，經(jīng)處理后再一次進(jìn)行規(guī)定的耐壓試驗。5.3 被試品接線和試驗接線a) 對整個500kV GIS進(jìn)行交流耐壓試驗，試驗分相進(jìn)行。試驗時500kV GIS所有斷路器、隔離開關(guān)均在合閘位置；所有接地開關(guān)、快速接地開關(guān)均在分閘位置。b) 試驗采用變頻串聯(lián)諧振，試驗接線如圖3所示。圖3 500kV GIS交流耐壓試驗接線圖TPDY 調(diào)頻電源柜TYQ 升壓變壓器DKQ 串聯(lián)電抗器FYQ 分壓器BSP 被試變壓器5.4 變頻串聯(lián)諧振設(shè)備配置及主要參數(shù)a) 變頻電源1臺WJFY-F300輸入電壓：380V，三相，50Hz 輸出電壓：0350

14、V輸出功率：300kW 輸出電流：850A頻率調(diào)節(jié)范圍：30300Hzb) 勵磁變壓器1臺WJFB-L300額定容量：300kV 額定輸入電壓：350/400/450V額定輸入電流：429×2A 額定輸出電壓：35×2/12×2kV額定輸出電流：4.3×2/7.5×2Ac) 試驗電抗器3臺YDTK-1100/220額定電壓：220kV 額定電流：5A額定容量：1100kVA 頻率：30300Hz額定電感量：146Hd) 電容分壓器ZGSF-A660額定電壓：660kV 精度：1.0%5.5 500kV GIL交流耐壓試驗前應(yīng)具備的條件a) 除交

15、流耐壓試驗外，其它常規(guī)試驗應(yīng)全部完成且合格；b) 試驗前SF6氣體應(yīng)靜止48小時后，各氣室壓力值保持在制造廠規(guī)定的額定值；c) 各開關(guān)設(shè)備應(yīng)符合耐壓試驗時指定的狀態(tài)，應(yīng)符合表6要求；表6 試驗區(qū)域中開關(guān)設(shè)備交流耐壓時的位置開關(guān)設(shè)備合閘位置分閘位置斷路器0GEW320JA0GEW310JA、0GEW330JA隔離開關(guān)0GEW335JS、0GEW322JS、0GEW321JS、0GEW317JS、0GEW319JS0GEW332JS、0GEW331JS、0GEW312JS、0GEW311JS接地開關(guān)0GEW331JE、0GEW332JE、0GEW311JE、0GEW312JE0GEW335JE、0

16、GEW333JE、0GEW322JE、0GEW321JE、0GEW313JE、0GEW317JE、0GEW318JE、0GEW319JEd) 已隔離或拆除耐壓部位的電壓互感器及避雷器；e) 500kV GIL與主變側(cè)油氣套管未連接且已屏蔽，主變側(cè)屏蔽罩(球)應(yīng)短接并可靠接地。6. 500kV GIS交流耐壓試驗注意事項1）GIS接地線可靠連接，接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)；2）必須逐一確認(rèn)CT端子可靠短接并接地；3）LCP各空開處于“斷開”位置；4) 交流耐壓試驗前后用2500V兆歐表測量絕緣電阻，絕緣電阻值應(yīng)大于1000M；5) 調(diào)頻時，應(yīng)在30%試驗電壓以下進(jìn)行；6) 試驗前，應(yīng)檢查被試品狀況和試

17、驗位置、試驗接線，均正確無誤后方可開始試驗；7) 加壓過程中應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)，全體試驗人員應(yīng)精力集中，隨時準(zhǔn)備異常情況發(fā)生。一旦出現(xiàn)放電和擊穿現(xiàn)象，應(yīng)聽從試驗負(fù)責(zé)人的指揮，降壓到零，切除試驗電源。異常情況分析清楚后方可重新進(jìn)行試驗；8) 高電壓試驗區(qū)域裝設(shè)遮攔或拉繩，向外懸掛“止步，高壓危險！”標(biāo)示牌，并派人看守。試驗人員應(yīng)充分了解試驗設(shè)備和被試設(shè)備的性能。9）使用經(jīng)檢驗合格的試驗設(shè)備，嚴(yán)禁使用有缺陷及有可能危及人身或設(shè)備安全的設(shè)備。10）試驗電源應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù)裝置，試驗前應(yīng)檢查電源電壓符合要求。11）被試設(shè)備與其它設(shè)備應(yīng)無任何的電氣連接；進(jìn)行試驗時，所有端子均應(yīng)視為有電，禁止觸摸。12）試驗人員

18、應(yīng)精力集中，隨時警戒異常情況發(fā)生，試驗中如發(fā)生異常情況，應(yīng)立即斷開電源，并經(jīng)放電接地后進(jìn)行檢查。13）試驗結(jié)束，檢查被試設(shè)備上有無遺留的工具、導(dǎo)線等，并將試驗設(shè)備恢復(fù)原狀。14）高處作業(yè)必須系好安全帶，安全帶應(yīng)掛在上方的牢固可靠處；高處作業(yè)時使用的工具和材料必須可靠固定，傳遞物品時，嚴(yán)禁拋擲。15）高壓試驗必須有監(jiān)護(hù)人監(jiān)視操作。16）高壓試驗設(shè)備和被試設(shè)備的外殼必須正確接地。17）高壓帶電部分與人體及周圍物體保持足夠的安全距離。18）高電壓試驗區(qū)域裝設(shè)遮攔或拉繩，向外懸掛“止步，高壓危險！”標(biāo)示牌，并派人看守。19）高壓引線的接線應(yīng)牢固并盡量縮短，高壓引線必須用絕緣體（絕緣繩、絕緣子等）固定。20）試驗用電源應(yīng)有明顯的斷開點。21）