电气论文浅谈方家山核电工程500KV气体绝缘封闭输电线路耐压试验及相关调试

1、浅谈方家山核电工程500KV气体绝缘封闭输电线路耐压试验及相关调试马勇内容提要 方家山核电工程2×1089MW核电机组分别以发电机主变压器单元制接线，接入厂内新建的500kV GIS屋内配电装置，500kV系统采用3/2断路器接线方式；500kV GIS共计3回出线、其中，2回王店出线、1回海宁出线；设置2个完整串、一个不完整串，共计8台断路器。本文主要介绍500KV GIL的耐压试验和相关调试方法。关键词 500KV GIL 耐压试验 调试1.引言随着国民经济的不断发展，工业技术和科技的不断创新，各发电厂的高压、超高压输电技术应运而生；本章主要介绍秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程

2、）厂内所使用的GIL输电线路的耐压试验和相关调试方法。气体绝缘封闭输电线路的简GIL，自70年代以来，该技术在世界范围内得到了广泛的应用。该输电线路具有布置紧凑、输送容量大、可靠性高、运行维护方便、故障率低以及基本不需检修等诸多优点，因此被秦山核电厂一期、二期、三期以及全国各大发电厂广泛采用。2、GIL系统的特点及在秦山核电厂的应用2.1 GIL的优点1）方家山核电工程GIL设计提供了有效的电磁屏蔽以保证最小的路线走廊要求并保证周围环境与安全；2）GIL为刚性结构，有很高的可靠性、基本无老化问题，几乎无使用寿命的限制；3）传输能力大，输送功率可达4GW及以上；4）电能损耗小，相比架空线路和电缆

3、，GIL的输电损失最小，原因在于电阻小，其电阻值约略为6m/km。5）电容电流小，无电磁干扰，GIL的导线电流在外壳内会诱发一种通知反向电流，因此GIL外部的电磁场可忽略不计。6）不受敷设高差和弯曲半径的限制，也不受大气和环境的影响，安装简便、快捷，不会产生导体滑动，也无需特殊工具，终端连接简单方便。7）运行维护工作量小，年漏气率仅为0.5%（系统设有具有温度不长的气体密度监测仪），基本不检修。8）安全性高，以SF6和N2等混合气体作为绝缘介质，不会燃烧，有利于防火设计，有利于劳动安全防护。2.2 GIL的缺点缺点主要体现在投资方面，一般投资是架空线路的10倍以上，最低为5至7倍。 2.3方家

4、山核电工程GIL的结构 方家山核电工程GIL输电系统由导体、外壳、支持绝缘子、导体连接4个主要部分构成，（1）导体，采用导电性能高的铝合金材料，作用是传输电流，导电管的厚度与流量有关，外径与电压等级有关。 （2）三柱式绝缘子，材料未环氧树脂，三个支架呈120度排列，作用是支撑导电管并保持导电管与外壳同心，绝缘子直接熔铸在导体铝套管上；（3）盆型绝缘子，在母线内适当地方必须装有气体或污染隔离栅，盆型绝缘子用于气隔的划分，并承受垂直方式下导电管的重量。方家山核电工程GIL的组成为三相SF6气体绝缘，每一相GIL均由接地铝合金导体组成，外壳与导体同心布置，导体支架为已被证明可靠的环氧树脂绝缘子。为了

5、提高可靠性，在每个绝缘子支架处，以及在每个管道母线的最低点，都设有导电颗粒吸附器，使管道母线设施适应恶劣条件，并具有长期的可靠性。导体支架为实心绝缘子，管壳内充填SF6气体，保持导体与外壳的电气绝缘。 管道线路的每一段，均可采取不同形状的母线段：直管段、弯管段、T型段或交叉段。一个母线段组件，通常配有一个固定式绝缘子，以固定管壳内的导体；如母线段较长，会加配一个或几个活动式绝缘子，其沿管壁移动，以适应导体的热胀冷缩。 固定式绝缘子的材质为环氧树脂，有两种形式：三支柱式和锥形。带有滤清器的锥形绝缘子，可作拦污板使用；气隔绝缘子把母线管道阻隔成许多个单独的气腔。 安装

6、过程中，导体的连接方式为插接，外壳可对焊拼接，亦可法兰连接。法兰盘的密封件为双层密封环；安装完毕之后，管道接缝须做气密性检验。2.4 方家山核电工程GIL系统的技术参数方家山核电工程2×1089MW核电机组500kV GIS成套设备（包括室外的进/出线套管及避雷器以及GIL等）由西安西电开关电气有限公司提供，本套500kV GIS成套设备主要组件包括：500kV门架组件包括500kV线路侧避雷器和悬式绝缘子，悬式绝缘子设计使用寿命60年。本套500kV GIS其主要技术参数如下：额定电压：550kV额定频率：50Hz主母线额定电流：4000A额定短时耐受电流：63kA/3s（有效值）

7、额定峰值耐受电流：160kA（峰值）三相SF6气体绝缘。3GIL输电线路耐压试验和调试的先决条件和对环境的要求3.1GIL耐压试验调试的先决条件基于GIL输电线路的特殊性，决定了GIL安装阶段和试验阶段的相关要求；GIL现场安装较为方便，因为GIL导体与绝缘子之间的固定全部在制造厂的无尘微正压车间完成，现场只需进行法兰的螺栓连接工作，同时在每个法兰口处GIL都加装了一个海绵密封圈（安装时移出GIL），可以吸附运输过程中的杂质，保证GIL母线内的清洁度，因此GIL在现场安装时对环境要求较低。在进行试压和调试开始前，联合调试队需进一步验证安装是否合格，是否具备了耐压试验的先决条件，以方家山核电工程

8、GIL耐压试验和调试为例，在正式开始耐压试验和和调试前必须做好以下工作：1）GIL安装已完成，并验收合格；2）禁止在雨天、大雾、风沙天气条件下敞开500kV GIS气室；3）试验作业区内应经常清扫，保持地面清洁；4）要求施工区域附近无灰尘产生，且应在附近进行间歇洒水；5）GIL试验前，产品技术文件齐全；6）绝缘试验一般在良好天气条件下进行，环境温度不宜低于5，空气相对湿度不宜高于80%。3.2 GIL调试的相关要求GIL技术要求较高，因此参与调试的人员和调试所使用的仪器必须具备一下条件：1）调试人员配置表1 人员配置要求序号作业内容工种数量资质要求1项目总负责人总协调1必须考试合格具有上岗资质

9、2技术总负责技术员1必须考试合格具备上岗资质3质量负责（QC）质量员1必须考试合格具备上岗资质4安全专责安全员1必须考试合格具备上岗资质5设备调试电气调试人员6必须考试合格具备上岗资质注：以上人员必须培训合格，经过安全技术交底2)试验仪器仪表配置 表2试验仪器仪表配置要求序号名称型号/规格单位数量合格要求1SF6气体微水测试仪CT2633台1必须检定合格且在有效期内2卤素检漏仪TIF台1必须检定合格且在有效期内3数字万用表FLUKE只1必须检定合格且在有效期内4温湿度计只1必须检定合格且在有效期内5串联谐振耐压设备WJFY-F300套1必须检定合格且在有效期内3）试验所需工具和材料配置表3 试

10、验所需机工具和配置要求序号名称型号性能数量要求1组合工具电工专用2齐全、必须满足要求2测试导线调试专用8齐全、必须满足要求3线夹调试专用8齐全、必须满足要求绝缘带调试专用8齐全、必须满足要求4GIL输电线路耐压试验的流程、主要方法和要求4.1 GIL输电线路耐压试验的流程开始主回路交流耐压试验被试设备状态恢复结束被试设备状态确认 图1 500kV GIL试验流程图4.2 试验项目及结果要求根据GB 50150-2006 电气装置安装工程电气设备交接试验标准和制造厂提供的有关资料，电气高压试验的试验项目和结果要求，如表4所示。表4 试验项目及结果要求序号设备名称试验项目结果要求及说明1500kV

11、 GIL整体试验测量主回路绝缘电阻1000M以上主回路的交流耐压试验试验电压出厂值80%，即740×0.8=592kV无闪络及击穿现象43 测量主回路绝缘电阻用2500V兆欧表测量主回路（包括母线、断路器、隔离开关及接地开关）对地绝缘电阻，其值应大于1000M。5主回路的交流耐压试验5.1试验电压和加压程序主回路耐压区域如图2所示。加压处 图2 主回路耐压试验区域示意图a) 根据标准，试验电压为被试品出厂试验电压的80%，即740×0.8=592kV，持续时间1min。b) 加压程序采用如图3所示的加压程序，其中318kV电压为额定相电压，5min为老练时间。c) 耐压试验

12、结束后，将试验电压降到318kV，此时对GIL设备进行局部放电测量，首先测量背景超声波形，录下背景超声强度图，然后对所有气室进行超声强度测量，比较背景超声波强度图，以判断内部有无局放故障存在，测量结束后再将试验电压降到零，结束试验。电压压592kV318kV1min5min时间局放时间3min550kV图3 交流耐压试验加压程序5.2试验判据a) 如GIS被试区域中的每一部件均已按以上选定的试验程序耐规定的试验电压而无击穿放电，则耐压试验通过。b) 在试验过程中如果发生击穿放电，则根据现场情况进行综合判断。遇有放电情况，待查明原因经厂家技术服务人员确认后才能进行重复试验，重复试验通过则该放电是

13、自恢复放电，耐压试验通过；重复试验失败，应对有怀疑的气隔解体、检查绝缘，经处理后再一次进行规定的耐压试验。5.3 被试品接线和试验接线a) 对整个500kV GIS进行交流耐压试验，试验分相进行。试验时500kV GIS所有断路器、隔离开关均在合闸位置；所有接地开关、快速接地开关均在分闸位置。b) 试验采用变频串联谐振，试验接线如图3所示。图3 500kV GIS交流耐压试验接线图TPDY 调频电源柜TYQ 升压变压器DKQ 串联电抗器FYQ 分压器BSP 被试变压器5.4 变频串联谐振设备配置及主要参数a) 变频电源1台WJFY-F300输入电压：380V，三相，50Hz 输出电压：0350

14、V输出功率：300kW 输出电流：850A频率调节范围：30300Hzb) 励磁变压器1台WJFB-L300额定容量：300kV 额定输入电压：350/400/450V额定输入电流：429×2A 额定输出电压：35×2/12×2kV额定输出电流：4.3×2/7.5×2Ac) 试验电抗器3台YDTK-1100/220额定电压：220kV 额定电流：5A额定容量：1100kVA 频率：30300Hz额定电感量：146Hd) 电容分压器ZGSF-A660额定电压：660kV 精度：1.0%5.5 500kV GIL交流耐压试验前应具备的条件a) 除交

15、流耐压试验外，其它常规试验应全部完成且合格；b) 试验前SF6气体应静止48小时后，各气室压力值保持在制造厂规定的额定值；c) 各开关设备应符合耐压试验时指定的状态，应符合表6要求；表6 试验区域中开关设备交流耐压时的位置开关设备合闸位置分闸位置断路器0GEW320JA0GEW310JA、0GEW330JA隔离开关0GEW335JS、0GEW322JS、0GEW321JS、0GEW317JS、0GEW319JS0GEW332JS、0GEW331JS、0GEW312JS、0GEW311JS接地开关0GEW331JE、0GEW332JE、0GEW311JE、0GEW312JE0GEW335JE、0

16、GEW333JE、0GEW322JE、0GEW321JE、0GEW313JE、0GEW317JE、0GEW318JE、0GEW319JEd) 已隔离或拆除耐压部位的电压互感器及避雷器；e) 500kV GIL与主变侧油气套管未连接且已屏蔽，主变侧屏蔽罩(球)应短接并可靠接地。6. 500kV GIS交流耐压试验注意事项1）GIS接地线可靠连接，接地开关处于分闸状态；2）必须逐一确认CT端子可靠短接并接地；3）LCP各空开处于“断开”位置；4) 交流耐压试验前后用2500V兆欧表测量绝缘电阻，绝缘电阻值应大于1000M；5) 调频时，应在30%试验电压以下进行；6) 试验前，应检查被试品状况和试

17、验位置、试验接线，均正确无误后方可开始试验；7) 加压过程中应有专人监护，全体试验人员应精力集中，随时准备异常情况发生。一旦出现放电和击穿现象，应听从试验负责人的指挥，降压到零，切除试验电源。异常情况分析清楚后方可重新进行试验；8) 高电压试验区域装设遮拦或拉绳，向外悬挂“止步，高压危险！”标示牌，并派人看守。试验人员应充分了解试验设备和被试设备的性能。9）使用经检验合格的试验设备，严禁使用有缺陷及有可能危及人身或设备安全的设备。10）试验电源应装设漏电保护装置，试验前应检查电源电压符合要求。11）被试设备与其它设备应无任何的电气连接；进行试验时，所有端子均应视为有电，禁止触摸。12）试验人员

18、应精力集中，随时警戒异常情况发生，试验中如发生异常情况，应立即断开电源，并经放电接地后进行检查。13）试验结束，检查被试设备上有无遗留的工具、导线等，并将试验设备恢复原状。14）高处作业必须系好安全带，安全带应挂在上方的牢固可靠处；高处作业时使用的工具和材料必须可靠固定，传递物品时，严禁抛掷。15）高压试验必须有监护人监视操作。16）高压试验设备和被试设备的外壳必须正确接地。17）高压带电部分与人体及周围物体保持足够的安全距离。18）高电压试验区域装设遮拦或拉绳，向外悬挂“止步，高压危险！”标示牌，并派人看守。19）高压引线的接线应牢固并尽量缩短，高压引线必须用绝缘体（绝缘绳、绝缘子等）固定。20）试验用电源应有明显的断开点。21）