220kv變壓器和gis設(shè)備遷至高原運行的外絕緣改造

電廠電氣設(shè)備高原

適應性改造

廣州華潤熱電有限公司2014.05一、工程簡介：華潤電力控股有限公司于2010年決定以援建的形式在西藏拉薩市堆龍德慶縣建設(shè)一套1×180MW燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。援建機組為原廣州華潤熱電有限公司一期機組，設(shè)備均從廣州搬遷至西藏拉薩市。拉薩地區(qū)屬高海拔地區(qū)，海拔為3648米，大氣壓力低、空氣稀薄，晝夜溫差大，在此環(huán)境，高壓電氣設(shè)備的外絕緣強度會下降，絕緣子劣化率較高，對原低海拔設(shè)計的電氣高壓設(shè)備運行提出了新的考驗，如220kV變壓器和GIS的高壓套管能否適應高原運行條件需進一步分析計算。

搬遷前廣州華潤南沙燃機電廠：二、高原環(huán)境及對電氣設(shè)備影響:高原環(huán)境特點：我國高原地域遼闊，約270萬平方公里，平均海拔2000~4500米，高原地區(qū)有著獨特的氣候特點：空氣稀薄、氣壓低、含氧量少、晝夜溫差大、紫外線輻射強、風沙塵大、氣候干燥等。對電氣高壓設(shè)備主要影響方面有：絕緣強度、電暈、溫升、開關(guān)滅弧性能、高原輻射、溫度抵抗能力、沙塵防護、靜電影響。

對電氣間隙的影響電氣間隙是指有壓差的兩個導電物體之間的直接的空間距離。主要對擊穿而言。大氣的壓力、溫度、濕度都會影響空氣的密度、電子自由行程、碰撞電離及吸附效應。因而應對空氣密度、溫度、海拔高度進行校正。在海拔變高時，空氣變得稀薄，氣壓降低，密度減小，可知同等的電壓等級其擊穿距離減小。因此，要滿足高原的抗擊穿安全距離，必須對耐壓等級進行降級或增大電氣間隙。對電氣特性的影響:高原對電氣特性的影響:對爬電距離的影響爬電距離是指帶壓差的兩個導體之間的沿絕緣表面的最短距離，這是在絕緣表面進行導電的，由壓差、環(huán)境的污穢程度和絕緣材料耐泄痕指數(shù)有關(guān)，爬電距離不能小電氣間隙。高原對電氣特性的影響:對溫升的影響

普通空氣對流散熱的器件在海拔升高時受空氣特性改變的影響。高海拔地區(qū)使得空氣氣壓減小，空氣密度減小，散熱能力減弱，設(shè)備的同負載下的溫升提高，因此設(shè)備必須降額使用。高原對電氣特性的影響:對介電性能的要求

受高海拔出現(xiàn)的空氣稀薄的影響，設(shè)備的工頻電壓耐受能力和沖擊耐受電壓能力減弱，類似于對電氣間隙的影響。因此，需對介電性能做同樣的計算處理。三、工程案例:原電氣高低壓設(shè)備為低海拔設(shè)計，該類設(shè)備搬遷至高原使用，面臨高原環(huán)境適應性考驗，需對一些主要設(shè)備進行高原適用性分析，主要設(shè)備有：220kV變壓器、GIS設(shè)備GE燃機發(fā)電機汽機發(fā)電機10kV出口開關(guān)6kV高壓電動機6kV開關(guān)400V開關(guān)柜設(shè)備1、220KV變壓器、GIS設(shè)備:變壓器型號SF10-180000/220，自然油循環(huán)風冷（其它同類變壓器3臺），特變電工衡陽變壓器廠生產(chǎn)，投運時間2006年。設(shè)備外絕緣受大氣壓、空氣密度影響較大，海拔每升高100米，設(shè)備外絕緣耐壓水平將降低1%，變壓器原設(shè)計為<1000M海拔高度使用，拉薩屬高海拔，為保證設(shè)備安全運行，需對設(shè)備進行高原適應性分析及改造。變壓器內(nèi)部繞組由絕緣油浸泡密封，不受外大氣壓的對絕緣的影響。但設(shè)備外部高壓套管絕緣將降低，需對原高壓絕緣套管進行海拔修正。1、220KV變壓器、GIS設(shè)備:1.1修正內(nèi)容海拔修正系數(shù)新址海拔高度為3647m，原有套管設(shè)計低于海拔1000米，需根據(jù)海拔高度對套管的外絕緣進行修正，海拔修系數(shù)：k=1/（1.1-0.1*N（千米）），海拔3647m對應的修正系數(shù)k=1.36。工頻耐壓修正根據(jù)規(guī)定，220KV變電站等設(shè)備的工頻耐受電壓為395KV（有效值），考慮到高海拔修正后的工頻耐受電壓為：395×1.36=537KV；1、220KV變壓器、GIS設(shè)備:1.1修正內(nèi)容爬電距離修正廣州南沙地區(qū)屬沿海地區(qū)，空氣溫度、鹽密度較大，爬電距離應按IV級污穢、31mm/kV(252kV)考慮，爬電距離為252×31mm＝7812mm;西藏拉薩地區(qū)空氣較干燥、廠區(qū)附近無嚴重污染企業(yè)，爬電距離應按III級污穢、25mm/kV(252kV)考慮，爬電距離為252×25mm＝6300mm，按1.36系數(shù)修正后為：1.36×252×25＝8568mm

雷電沖擊修正根據(jù)相關(guān)規(guī)定，220KV變電站等設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓為950KV，考慮到高海拔修正后，雷電沖擊耐受電壓為：950×1.36=1292KV；1、220KV變壓器、GIS設(shè)備:1.2分析比較將原252KV等級套管參數(shù)修正前后與363kV電壓等級參數(shù)比較如表:

經(jīng)比較可知：電站搬遷到新址后，高壓設(shè)備相關(guān)參數(shù)需進行海拔修正，修正后原廠使用的高壓套管已無法滿足高海拔地區(qū)使用技術(shù)要求，需考慮使用更高耐壓等級產(chǎn)品，與363KV級套管數(shù)據(jù)比較，各項數(shù)值在其標稱值以下或接近，363KV等級的高壓套管能滿足新環(huán)境的要求。1、220KV變壓器、GIS設(shè)備:1.3設(shè)備改造由上述得知原220kV等級高壓套管不能滿足高海拔使用要求，要重新按修正后標準進行高壓套管改造。經(jīng)比較，設(shè)備改造費用更為經(jīng)濟，改造過程中，對原所有高壓套管升高座、套管相間距離（改變3相套管角度）、均壓球、測量裝置、高壓套管CT、密封件等進行更換。此次220kV高壓套管共更換24套，經(jīng)更換改造后的高壓設(shè)備運行良好，達到設(shè)計改造要求。

為適應高原紫外線強特點，對室外GIS進行了防紫外線漆的噴涂，以更好保護設(shè)備。1、220KV變壓器、GIS設(shè)備:GIS更換后加長套管2、其它設(shè)備燃機發(fā)電機GE公司9E燃機，發(fā)電機型號BDAX9—450ERH，生產(chǎn)廠家：英國BRUSH，容量135MW,電壓等級15kV。燃機發(fā)電機為進口設(shè)備，其設(shè)備耐壓上限能力不詳，經(jīng)咨詢廠家，從安全考慮不對其進行交直流耐壓修正，按預防性試驗標準做直流耐壓及泄漏電流測量、定子繞組相間及對地絕緣電阻和吸收比測量，試驗合格即可。2、其它設(shè)備汽機發(fā)電機10kV出口開關(guān)型號：FKG2S生產(chǎn)廠家：法國AREVASF6開關(guān)開關(guān)按預防試驗標準進行，并按1.36高原修正系數(shù)考慮，試驗通過合格使用。2、其它設(shè)備6kV高壓電動機在高壓電場作用下空氣發(fā)生局部游離產(chǎn)生的輝光放電現(xiàn)象即為電暈。電暈可發(fā)生在絕緣層內(nèi)部，也可發(fā)生在絕緣層外與空氣交界電場集中之處。電暈對絕緣產(chǎn)生電、熱、機械與化學的綜合作用，使絕緣產(chǎn)生電腐蝕或電暈腐蝕，加速絕緣老化。本次工程將6kV電機返廠做防電暈處理，降低高原電暈的產(chǎn)生，其它試驗按預防性規(guī)程進行。2、其它設(shè)備6kV開關(guān)6KV開關(guān)為上海富士電機公司生產(chǎn)，型號為HS3110M-12MF-CS，6kV開關(guān)設(shè)備為海拔1000米以下設(shè)計，柜內(nèi)相間距離不能滿足高原修正要求，此部分設(shè)備需全部按高原產(chǎn)品設(shè)計，經(jīng)設(shè)計母線相間、相對地空氣凈距不小于125mm*1.4，開關(guān)最終選用10kV電壓等級產(chǎn)品。2、其它設(shè)備400V開關(guān)柜設(shè)備廠用400V開關(guān)柜設(shè)備其交流耐壓試驗用2500V兆歐表測絕緣電阻代替，此低電壓等級設(shè)備高原影響不明顯，原設(shè)計相間及對地距離滿足修正要求，能夠滿足高原運行要求。2、其它設(shè)備設(shè)備溫升

設(shè)備在高原運行存在散熱、溫升下降情況；空氣稀薄，燃機進氣氧量減少，135MW燃機發(fā)電機海拔修正后為78MW，發(fā)電機及變壓器負荷減小及