《GIS现场交接试验项目、方法和注意事项》(定稿)

地理信息系统现场移交测试项目、方法和注意事项广东电网公司电力科学研究所钟定柱1.前言气体绝缘开关设备。随着电力工业的快速发展，以SF6为绝缘介质的气体绝缘全封闭组合电器已成为现代高压变电站，特别是水电站、抽水蓄能电站、核电站和城市电网变电站的最佳选择。大规模的工业用地和城市扩张使得土地资源更加宝贵，甚至更多的火电厂和超高压变电站采用了地理信息系统。近年来，电力系统中的地理信息系统变电站发展迅速。这些变电站基本上分布在重要的发电基地和人口密集的城市用户中心。它们的可靠运行对保证工业用电和城镇居民用电至关重要。地理信息系统设备具有运行可靠性高、维护方便、占地面积小的优点。然而，一旦发生故障，需要进行维护时，涉及的停电范围广、停电时间长、维护过程复杂，对整个电网系统的安全稳定运行有很大影响。因此，鉴于地理信息系统设备在电网系统中的重要地位、日益增长的使用量和故障的重要影响，有必要加强地理信息系统设备的交接和验收，防止因制造、运输和安装不当造成的地理信息系统缺陷或事故影响电网的安全运行。2.气体绝缘开关设备的发展六氟化硫气体于1900年被发现。大约在1940年，麻省理工学院开始使用六氟化硫气体作为绝缘介质对发电机进行实验研究。1953年，美国首次研制出以SF6为绝缘的115千伏负荷开关，并取得了令人满意的结果。1958年，美国西屋公司模仿压缩空气开关的结构原理，研制出一种220千伏双压定开距罐式SF6断路器。SF6作为高压开关设备和电气设备的绝缘介质和灭弧介质的优势开始引起全世界的关注。1964年，德国西门子公司开发了支持瓷绝缘子的SF6断路器。1970年以后，在吸收无油断路器灭弧原理的基础上，研制出了单电压变距SF6断路器。从此，SF6断路器的发展速度达到了高潮，加速了高压、大容量、少断点断路器的发展，也开启了地理信息系统的发展和应用。中国的Xi安高压电器研究所和Xi安高压开关厂于1971年开发了中国第一台110千伏变电站样机，第一个110千伏变电站于1973年在湖北省丹江口水电站投入运行，另一个220千伏变电站于1980年生产，并于1982年在江西省南昌斗门变电站投入运行。广东省深圳罗湖变电站于1983年首次从日本三菱公司引进110千伏发电机并投入运行。它已经安全运行23年了。1987年，三菱的220千伏和ABB的500千伏进口并投入运行。广东江门变电站的500千伏变电站是中国第一个500千伏变电站。六氟化硫高压电气设备可分为传统的开放式瓷柱式电气设备、气体绝缘全封闭开关设备和介于两者之间的新型组合电气设备。开式母线封闭组合电器(HGIS)是介于常规开式瓷柱式电气设备和气体绝缘开关设备之间的一种新型电气设备。其基本特征是：(1)以断路器为主体，与其他隔离开关/接地开关、电流/电压互感器及其他电气设备组合，封装在金属外壳内，并充有SF6气体绝缘。它具有断路器、隔离开关和变压器等多种功能，这是它与只有单一功能的AIS电气设备的主要区别。由于HGIS将多种电气设备结合在一起，设备的纵向尺寸可以被大大压缩，这大约是传统的开放式瓷柱AIS方案的40%。(2) HGIS是一种单相组合电器，将各种设备组合在一起。它没有(3)为单相组合设备。在整个变电站中设置备用阶段。当组合电气设备中的某一设备发生故障时，可以整体更换，大大缩短了停电时间，能够满足变电站对连续供电越来越高的可靠性要求。2003年，广东电网公司在广东省横沥和西江的6 500千伏变电站中选择了550千伏HGIS，这是我国第一批采用550千伏UHV组合电器的变电站项目。2004年，国家电网公司在安徽宣城、河南安阳、湖北咸宁三个500千伏变电站采用550千伏HGIS，属于采用500千伏UHV组合电器的第二批变电站项目。近年来，云南大理、四川德阳、山东济宁、运城等地的4 500千伏变电站采用了550千伏HGIS。在10kV和35kV配电领域，将负载开关、负载开关-熔断器组合电器、隔离开关/接地开关、电流互感器等电气设备组合在一起，封装在金属外壳内，并充入SF6气体绝缘，形成1入1出、2入3出的组合电器，也称为充气柜(CGIS)。该设备体积小，可靠性高，不需要维护。它目前应用于重要用户的负载侧。2003年，广东电网公司在地理信息系统中运行了684个断路器间隔，包括500kV38、220kV115和110kV531。这比2002年增加了146个区间，增长率为27.14%。2004年，广东电网公司共运行1173个断路器间隔，其中500kV66、220kV264和110kV843。这比2003年增加了489个区间，增长率为71.49%。2005年，广东电网公司运行的断路器间隔为1643个，包括500kV81、220kV378和110kV1175。这比2004年增加了470个间隔，增长率为40.0%。表1:近年来广东电网公司地理信息系统设备的增长情况(以断路器为间隔)电压等级500千伏220千伏110千伏总数2003年总间隔(间隔)381155316842004年总间隔(间隔)6626484311732005年总间隔(间隔)81378117516343.气体绝缘开关设备现场交接试验要求地理信息系统在现场安装后，进行现场移交测试，以验证其在运输和安装过程中是否损坏，并检查其重新组装的正确性。经过现场交接试验和GIS验收，也发现了一些问题。总的来说，手术很好。然而，运行经验表明，地理信息系统中存在的一些缺陷起初可能是无害的，而且不易发现。随着长期运行，在开关运行振动和静电力的作用下，外来杂物的移动或绝缘老化可能会产生局部放电现象，最终发展成击穿放电事故，使GIS停电检修，造成巨大的经济损失。地理信息系统电压水平越高，停电造成的损失越大。3.1现场移交测试的参考标准对于注明日期的参考文件，其所有后续修订(不包括勘误)或修订版均不适用于本标准。但是，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可以使用这些文件的最新版本。对于未注明日期的参考文件，最新版本适用于本标准。GB 1984 - 2003 高压交流断路器GB 501501991 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准GB/T 11022-1999 高压开关设备和控制设备标准的共用技术条件GB/T 11023 - 1989 高压开关设备六氟化硫气体密封试验导则GB 5832.1 - 2003 SF6气体中微量水分的检测方法： 电解法GB 5832.2 - 1986 SF6气体中微量水分的检测方法： 露点法GB 7674 - 1997 72.5 kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备GB/T 8905 - 1996 六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则DL/T 506 - 1992 SF6气体绝缘设备中水分含量现场测定方法DL/T 555 - 2004 气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则DL/T 617 - 1997 气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 618 - 1997 气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程DL/T 728 - 2000 气体绝缘金属封闭开关设备订货技术导则3.2现场移交测试的项目要求(1)主回路电阻测量(2)元件测试(避雷器、电压互感器、电流互感器)(3)断路器、隔离开关和接地开关的分合闸时间、速度、同步等机械参数的测量。(4)机械操作试验和锁定装置验证。(5)SF6燃气验收(6)每个气室的SF6湿度测量。(7)SF6泄漏试验。(8)气体密度装置和压力表的校准(9)主电路交流耐压试验。4.气体绝缘开关设备现场交接试验方法及注意事项4.1回路电阻测量规则需要用DC电流和电压法测量。当前要求超过100安。通常，使用特殊的测量仪器。测量地理信息系统主电路的电阻主要是通过接地开关电路实现的。如果架空线引入套管，最好在套管侧注入测量电流。如果接地开关与外壳接头绝缘，可通过打开接头进行测量。测量值是断路器、隔离开关和接地开关的总和，当制造商出厂时，应比较测量电路的组成和各部件的要求值。如果接地开关与外壳的连接处没有绝缘，首先测量地理信息系统外壳的单个电阻，然后根据以下公式测量与外壳并联的电路的电阻值：R2=R0*R1/(R1-R0)其中：R0-与外壳并联的主电路的电阻，单位欧姆。R1 -地理信息系统外壳电阻，单位欧姆。R2 -主电路的电阻，单位欧姆。图1:回路电阻测量示意图一般来说，地理信息系统接地开关与外壳的连接是绝缘的。没有绝缘，回路电阻的测量很麻烦，测量误差也相对较大。回路电阻测量是交接验收的重要项目。各相回路电阻值之差不得大于20%，与出厂值相比不得大于20%。4.2断路器、隔离开关和接地开关的开/关时间、速度和同步等机械参数的测量。该参数测量与一般断路器的测量没有特别的不同。请注意以下问题：(1)通/断制动时间是指开关固有的通/断制动时间，即接收通/断制动电信号的时间和开关三相触点分离(闭合)的时间。这里不考虑电弧燃烧时间。(2)现场无法分离(关闭)制动速度。一些地理信息系统制造商不提供速度测量设备或不能在现场条件下安装速度测量设备。在这种情况下，最好要求制造商做出不测量制动速度的书面承诺。(3)快速接地开关闭合时间的要求。地理信息系统不同于常规设备，它需要配备两种不同性质的接地开关：检修接地开关和快速接地开关。前者安装在断路器两侧的隔离开关旁边，仅在断路器检修时作为两侧的接地。快速接地开关设置在出线回路的出线隔离开关靠近线路的一侧，具有两种功能：开启和关闭静电感应产生的容性电流和平行架空线电磁感应产生的感性电流；(2)当套管内的盆形绝缘子发生爬电并在套管内发展成电弧时，快速接地开关能迅速将主电路接地，断路器用于切断故障电流，保护地理信息系统套管不被烧穿。快速接地开关断开和闭合并联架空线的感应电流对闭合时间没有很高的要求。通常，关闭时间可以在几秒钟内实现该功能。但是，如果要求快速接地开关具有保护地理信息系统外壳的功能，则应严格规定闭合时间。新的电力行业法规DL/T728-2000 气体绝缘金属封闭开关设备订货技术导则规定，外壳在内部电弧放电期间不烧穿的耐受时间为0.1s，快速接地开关的闭合时间也不应超过0.1s如果您希望地理信息系统产品的快速接地开关在规定的容许时间内具有保护外壳不被烧穿的功能，您应该要求制造商为快速接地开关提供预存能量。同时，应采取相应措施，确保快速接地开关在正常生产过程中不会出现故障。目前，一些制造商还没有完全理解电力用户对快速接地开关功能的要求。在他们提供的产品中，快速接地开关的电动弹簧操作机构在正常情况下处于无能量存储的状态，并且电动弹簧机构仅在发出闭合命令时才开始存储能量。只有储能时间需要5 6s，加上固有的合闸动作时间根据常规要求，开关操作应在最高、正常、最低的开关电压和30%的开关电压下进行。接地开关、隔离开关和断路器的锁定可根据合同和制造商说明书的要求进行。请注意，应检查机械锁和电子锁。4.4燃气的验收新气体到达后，检查是否有制造商的质量证明，包括制造商名称、产品名称、钢瓶编号、净重、生产日期和检验报告。根据表2中的标准进行检查和复核。表2 SF6新气体质量标准项目名标准值(GB12022)纯度(SF6)(质量分数) 99.8 %空气(N2 O2或空气)(质量分数) 0.05 %四氯化碳(CF4)(质量分数) 0.05 %湿度(H2O) 8克/克酸度(氢氟酸) 0.3克/克可水解氟化物(氟化氢) 1.0克/克矿物油10 g/g毒性生物测试是无毒的。从国外进口的新气体也应进行抽样检验，根据本标准可以接受。在给开关设备充气之前，应检查每瓶SF6气体的含水量(湿度)，且不得超过表2中的标准。4.5每个气室的SF6湿度测量。气室的湿度要求不同于操作的湿度要求。SF6湿度测量应在充气至额定气压后24小时进行，测量期间环境相对湿度不得超过85%。表2: SF6水分允许标准气囊具有电弧分解的空气室无电弧分解的气室移交验收值150微升/升250微升/升操作允许值300微升/升500微升/升注：环境温度为20，气压为101325帕测量结果应转换成温度和压力。4.6 SF6泄漏试验。该标准要求年泄漏率小于1%，但一般情况下，现场测量分为定性检测和定量检测。定性检漏有两种方法：(1)抽真空检漏：抽真空时，当样品真空度