PDTU-740 kV谐振耐压系统在地下厂房GIS设备安装中的应用

2018-03-05羊云广

水电站机电技术 2018年2期

羊云广

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都 610200）

1 概述

仙居抽水蓄能电站位于浙江省仙居县湫山乡境内，为日调节纯抽水蓄能电站，设计安装4台375 MW混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量1 500 MW，是目前我国单机容量最大的抽水蓄能机组。电站以500 kV一级电压等级接入浙江电网，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相和事故备用等任务。

2 电站电气主接线

电站4台机组、4台主变及发电电压设备布置在地下厂房，分别接成4组发电电动机-主变压器单元，每两组发电电动机-主变压器单元在500 kV侧联合成一个单元，组合成两套地下500 kV GIS联合单元，再分别各自以一回500 kV电缆接至500 kV地面GIS，500 kV地面GIS接线形式为单母分段接线，电站以两回500 kV出线送出。

3 地下500 kVGIS设备介绍

3.1 地下500 kV GIS主要设备

地下500 kV GIS主要设备有：①油气套管连接件；②电流互感器；③隔离开关；④接地开关；⑤电压互感器；⑥避雷器；⑦500 kV电缆终端仓；⑧500 kV GIS管母线等。所有地下500 kV GIS设备由山东泰开高压开关有限公司生产制造。

3.2 地下500 kV GIS设备布置形式

地下500 kV GIS布置在地下厂房主变洞二层。一层为500 kV主变室及设备运输通道，二层1～2号主变段布置地下第1单元500 kV GIS，3～4号主变段布置地下第2单元500 kV GIS，两套GIS之间设置吊物孔，作为设备安装起吊和运输通道。

图1 电站一次主接线图

4 PDTU-740 kV谐振耐压试验系统应用背景

在地下水力发电厂建设工程中，由于受地下厂房空间结构等因素影响，高压设备电气试验受到较大局限，存在较大的试验风险，尤其是超高压电气设备试验，由于试验电压高，对试验环境的要求也相应较高。而地下水力发电厂建设工程中要改变发电厂房的空间结构和优化试验环境将会大大影响工程投资和建设周期。因此，寻求一种能在有限环境条件下进行超高压电气设备试验而又不受环境影响和不改变厂房空间结构的试验方法成为工程建设亟需解决的一项技术难题，PDTU-740 kV谐振耐压试验系统就是在这种条件下创新诞生和应用的。

5 PDTU-740 kV谐振耐压试验系统介绍

PDTU-740 kV谐振耐压试验系统是一套专门为优化GIS设备安装工程中现场交流耐压试验而设计创新的新工艺、新设备，该设备在地下厂房GIS设备安装工程中使用有较为明显的技术和经济效益。

PDTU-740 kV谐振耐压试验系统是将谐振耐压试验中的高压电抗器、电容分压器等主要试验设备科学合理的集成组合起来形成一套独立的SF6气体绝缘金属封闭试验设备。谐振耐压时只需配合变频电源装置、励磁变压器便可进行谐振耐压试验。该设备在工程实际应用中主要有以下几项优点：

（1）设备结构设计合理，高压电抗器、电容分压器集成为模块化，解决了以往试验工作中高压电抗器、电容分压器独立组装的繁琐工序，试验操作方便。

（2）高压电抗器、电容分压器等高压试验设备采用SF6气体作为主绝缘，绝缘强度高、性能稳定，运行安全可靠。

（3）抗干扰能力强，高压电抗器等采用金属封闭结构，屏蔽效果好，使用时不受高压引线和临近物品影响。

（4）试验时高压带电部分被完全封闭起来，对试验环境的温度、湿度等环境要求明显改善。

（5）谐振耐压试验系统与被试GIS设备采用口对口对接，SF6气体绝缘，高压部分被完全封闭，从而减小了试验对周围建筑物的安全距离要求，对于安装在地下厂房的GIS设备而言安全距离要求减小，厂房建筑物尺寸便可大大减小，从而有利于节约工程投资和缩短工程建设周期，经济效益明显。

（6）设备运输转运方便，PDTU-740 kV谐振耐压试验系统外观尺寸2.7 m×1.6 m×1.5 m，总重1 300 kg，比常规形式高压电抗器、电容器尺寸和重量大大减小，设备运输、转运、安装更加方便。

6 地下500 kVGIS交流耐压试验过程

根据工程建设特点，地下厂房两套GIS布置形式、设备结构等完全相同，下面仅以第1单元为例进行介绍。

6.1 试验使用主要仪器设备（表1）

6.2 试验主要流程

地下500 kV GIS现场交流耐压试验流程如图2所示。

表1 地下500 kV GIS现场交流耐压试验主要设备

图2 现场交流耐压试验流程图

6.3 试验范围及接线原理

地下500 kV GIS第1单元现场交流耐压试验范围如图3所示。

图3 地下500 kVGIS第1单元现场交流耐压试验范围

地下500 kV GIS第1单元现场交流耐压试验接线原理如图4所示。

图4 地下500 kVGIS第1单元现场交流耐压试验接线原理

6.4 交流耐压试验加压程序

6.4.1 试验电压值的确定

根据DL/T555-2004《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》规定，“现场交流耐压试验应为出厂试验时施加电压的80%，如果用户有特殊要求时，可与制造商协商后确定”。本工程GIS设备安装及试验在满足标准要求的同时，还需满足国网公司《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》（国家电网生 [2011]1223号）以及GIS设备采购合同要求，“最终试验电压值确定为出厂试验电压的90%”，即740 kV×90%=666 kV，耐压试验施加电压高于标准规定值74 kV。

6.4.2 试验加压过程

地下厂房500 kV GIS第1单元现场交流耐压试验加压程序分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个阶段步骤进行，加压过程如下：

第Ⅰ阶段：从0 min时刻开始零启升压，于1 min时刻升压至Ⅰ段老炼试验电压317.5 kV，保持至6 min时刻，持续时间5 min；

第Ⅱ阶段：于6 min时刻从Ⅰ段老炼试验电压升高电压，于7 min时刻升压至Ⅱ段老炼试验电压550.0 kV，保持至10 min时刻，持续时间3 min；

第Ⅲ阶段：于10 min时刻从Ⅱ段老炼试验电压再次升高电压，于11 min时刻升压至Ⅲ段耐压试验电压666.0 kV，保持至12 min时刻，持续时间1 min。于12 min降低试验电压，于13 min时刻降压至0，耐压试验过程结束。

地下厂房500 kV GIS内装电压互感器、避雷器交流耐压试验与GIS本体设备耐压试验方法基本相同，不再阐述。

图5 地下厂房500 kVGIS现场交流耐压试验加压曲线图

6.5 试验结果

（1）地下厂房500 kV GIS第1单元本体各部分全部通过电压为666.0 kV，持续时间1 min的现场交流耐压试验，试验过程中未发生放电和绝缘闪络等现象。

（2）地下厂房500 kV GIS第1单元内装电压互感器全部通过电压为381.0 kV，持续时间30 min的现场交流电压试验，试验过程中未发生放电和绝缘闪络等现象。

（3）地下厂房500 kV GIS第1单元内装避雷器全部通过电压为317.5 kV，持续时间30 min的现场交流电压试验，试验过程中未发生放电和绝缘闪络等现象。

试验结果满足DL/T555-2004《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》、国网公司《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》（国家电网生[2011]1223号）以及GIS设备采购合同要求。

7 取得的成效和经验

PDTU-740 kV谐振耐压试验系统在仙居抽水蓄能电站地下厂房500 kV GIS设备安装工程中得到了成功应用，顺利完成了地下厂房两套500 kV GIS设备的现场交流耐压试验，试验过程安全、质量、进度得到了较好的控制，试验结果满足既定目标要求。通过此次试验，从施工组织、试验过程控制、现场技术要求等方面总结形成了一套较全面的现场应用技术标准，为今后同类型工程积累了宝贵经验。