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500kV水电站GIS系统的交流耐压试验分析

来源: 博士论文网 时间: 2017-05-25 17:28

  【摘 要】随着社会经济的发展,各行各业对电力的需求逐渐增大,促使电力行业快速发展,GIS设备在水电站的建设和运行中发挥着重要意义,并得到广泛应用。现场的安装、电力系统的运行以及实际运输GIS设备中产生的振动或者撞击等,都会对GIS设备内部元件造成影响,使其发生松动或者位移情况。所以,做好交流耐压试验确保GIS设备正常运行非常重要。本文结合某一水电站实际试验为例,对500kV高压设备耐压试验以及GIS设备高压试验做了详细的研究。

  【关键词】水电站;500kV高压试验;建议

  1、概 述

  某水电站装机 6 台,每台额定出力为 715MW。 主变压器是通过单元接线与发电机相连接, 单台发电机出口都安装有SF6断路器, 并且通过离相封闭母线与主变压器低压侧相联。变压器高压侧与 GIS 设备则是由 500kV 绝缘电缆连接。 水电站采用 4 回 500kV 线路与南方电网相接,GIS 设备的连接的接线方式为 4/3 接线方式。GIS 设备、 挤包绝缘电缆以及 500kV 主变压器有某机电安装公司负责安装和调试,并对其进行高压试验。

  2、500kV 高压设备耐压试验简介

  2.1、500kV电力电缆试验

  该水电站的电力电缆共有 6 组 20 根电缆组成,1~4 号机组 500kV 电缆与 5~6 号机组 500kV 电缆由不同的电缆公司分包生产。 电缆的质量以及绝缘性能是否达到规定标准,是否满足电力, 需求对电缆安装以后进行现场交流耐压试验。 将500kV 电缆的一头插入主变油气管道中, 另一头插入 GIS 管道。 由于油气管道与主变压器一侧相连接,在试验的过程中需要充分考虑均压措施,同时做好绝缘隔离,以确保电缆现场交流耐压试验顺利进行。

  2.2、设备状况以及有关参数

  1~4 号机组属于进口产品,5~6 号机组属于国产产品。 额定电压为 300~550kV; 额定频率为 50Hz; 导体截面面积为1100mm2。

  2.3、主要设备的检测和校准

  电缆现场的交流耐压试验采用 HVFS 变频电源控制系统, 额定电压为 750kV; 额定容量为 3×4500kVA; 额定电流25A;频率为 35~350Hz。

  2.4、试验准备

  为了准确判断 500kV 电缆以及 GIS 主变侧的性能, 需要参照有关规定对 1~4 组 500kV 电缆进行交流耐压试验。 先进行 495kV/1min,然后将电压下降到 350kV/60min,试验的频率在 45~50Hz 之间,再对 5~6 机组 500kV 做 350kV/60min。 需要注意的是,试验电压必须对 GIS 出现套管进行施加。

  实践经验表明,由于 500kV 电缆试验的频率会比较低,在试验之前可以不安装电压互感器, 以免在试验过程中出现磁饱和而被破坏;试验之前还要采用变频串联谐振耐压装置。

  2.5、试验过程

  对试验设备进行组装,对没有接入试验设备前做好升空,对 GIS 内部的微水、SF6气体压力、绝缘电阻进行合格检测,对CT 二次侧短路进行接地 ,试验回路是否连通 ,检查刀闸操作是否正确。

  2.6、试验结果

  交流耐压试验先进行 495kV/1min, 然后将电压下降到350kV/60min,对 GIS 出线套管位置施加。 由于 GIS 管道内部已经安装 PT,所以,没有办法对耐压前后的绝缘进行测量。 试验的结果如表 1 所示。

表1 试验结果
表1 试验结果
 

  3、GIS 设备高压试验

  3.1、概 述

  该水电站共安装 4 组 16 个间隔断路器,为了判定 GIS 的绝缘情况以及安装质量,对 GIS 主回路的交流耐压进行试验。试验依据要按照《电气设备安装工程交接试验标准》中的有关规定进行试验操作。

  3.2、试验目的

  试验的目的是 500kV 高压设备安装以后, 判定 GIS 的绝缘强度是否在标准范围内,对各种故障进行分析和判定,比如,起吊过程中、存放过程中、包装不当、安装过程中以及运输过程中存在是错误行为或者损坏,这些都可能会导致内部故障。

  3.3、主要设备以及被试验设备情况和有关参数

  设备名称为 500kV GIS;设备型号为 GD2550;额定电压为 550kV;额定频率为 50Hz。 变频耐压试验装置,额定电压为3×250kV; 额 定容量为 3×54500kVA; 额 定电流 25A; 频 率为35~350Hz。

  3.4、试验方案

  该水电站 500kV GIS 属于单相单管双母线结构, 试验方案分为两段进行。 第一段是:第 1 和第 4 组的所有间隔,试验电压从 1 出线套管施加。 第二段是:试验的部位,第 2 和第 3 组的所有间隔,试验电压从 1 出线套管施加。 每一段需要按照A、B、C 相序为试验顺序。 试验设备摆放在出线平台的出线位置。

  3.5、试验电压以及加压程序

  安装以后的现场耐受试验电压为 690kV 的 80%, 也就是55kV/1min。 对母线 VT 以及 LA 只进行试验 385kV/10min,是因为 LA 不能承受试验电压而且不方便拆卸。 对于 GIS 内部的 PT 部分,可以按照正常的试验操作程序进行研究和试验。

  3.6、试验程序以及接线方式

  在 350kV 电压情况下进行超声波检测, 以判定 GIS 内部是否存在绝缘缺陷。 在试验的过程中, 可以多次出现闪络现象。 但是在 554kV/1min 情况下不能出现闪络放电现象。 如果出现闪络放电的情况, 就可以评定被试验的部分交流耐压试验与相关规定不一致,试验不合格。

  3.7、交流耐压试验需要完成的项目

  试验的过程中, 需要对 GIS 内部的 SF6微水以及气体压力进行检验,判定是否符合规定的技术要求,以免 SF6出现气体泄漏的情况; 对 GIS 内部的 CT 二次侧短路接地试验;对GIS 内部 PT 一次侧按照运行方式进行接地试验,二次绕组开路,同时对一端进行接地试验;对接地结构的安装进行检查,确保正确完整;对接地刀闸的分断位置、隔离合闸位置以及断路器位置进行试验;对回路的主绝缘的绝缘电阻进行试验,判定是否满足技术要求;对回路电容量进行试验,为试验频率提供基础;试验的过程中要不断的调整试验装置。

  3.8、试验结果

  在 320kV/10min 以及 554kV/1min 情况下, 频率是在 75~85Hz 之间,没有出现闪络放电现象。

  4、主变压器局放试验

  将主变高压三相与外界连接的一端断开, 将中性点直接接地,开关分接在额定档,所有电流互感器的需要进行短接接地,对于封闭的母线也要进行短接接地。变压器 TR 升压以后,需要将其与变压器的低压管套进行连接, 然后对被试验的变压器通过对称的加压方式进行加压, 可以检测到被试验的变压器低压端位置的电压为正负 U/2,U 代表试验电压; 试验过程中的补偿电抗器组主要用于补偿容性电流; 对主变压器进行局放试验,可以采用 JF22001 型干扰判别进行测量。

  对低于 0.3 倍的试验电压情况下,需要对补偿电抗器进行调整,然后在慢慢上升到试验电压;先升压到 385.5kV/5min,再升压 465.5、kV/5min,然后再上升到 520kV,维持 60min,随至降到 385.5kV,维持 5min,然后逐渐降低到 90kV 以下,最后断开试验电源。 试验的过程中认真观察并记录所有的测量端子上的电荷量变化情况,判定电荷量是否符合要求,观察并分析试验电压是否会出现突然下降的情况。

  5、试验中需要注意的问题

  (1)在试验的过程中要依据规程的规定进行 操作 ,GIS 试验与额定电压相比不能超过 2 倍, 一旦 超过就要使它的554kV 试验电压的试验时间控制在 1min 以内。 320kV 升压试验过程中,测得当时的频率为 78Hz,没有超过额定频率 2 倍的规定,所以,这时对 554kV 试验电压的试验时间也要控制在1min 以内。

  (2)在对绝缘电缆的耐压情况进行试验的过程中,电压互感器的频率需要经过厂家的认真确认, 保证不对出现磁饱和情况以免造成损坏。 主要是因为, 升压设备一般采用 25~350Hz 的变频装置,当 GIS 进线 PT 安装完成以后,PT 电压的试验频率应该在 45Hz 以上, 否则就会出现 PT 由于磁饱和而被损坏的情况。 所以,对电缆电压试验时要对电压的频率重点研究。

  6、总 结

  通过以上各个方面的介绍我们了解到,GIS 设备的耐压试验对电力系统的安全、稳定运行非常重要。 在实际的试验过程中,需要对交流耐压的试验过程有足够的重视,同时依据水电站的实际运行情况,选择合理的试验设备、确定试验流程等前期准备工作,保证试验的过程中每一个环节都不能出现失误,为试验结果提供条件,确保试验结果的准确性,只有这样才能使高压设备耐压试验在水电站中充分发挥重要作用。

  参考文献
  [1]张士诚.500kV水电站 GIS 系统的交流耐压试验研究[J].电 力建设 ,2013(02).
  [2]刘 世超.500kV地 下水电站 GIS 设 备交流耐压试验分析[J].中 国电业,2013(15).
  [3]杨 一鸣.龙 滩水电站 500kV高压设备耐压试验研究 [J].华 东电力 ,2014(09).

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