北京城北500 kV变电站GIS系统的交流耐压试验概要_500kv变电站调试报告
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第27卷电力建设・・
北京城北500kV 变电站GIS 系统的交流耐压试验 刘铁成,程金梁,刘凯乐
(北京送变电公司,北京市,102401 [摘要]城北500kV 变电站GIS 系统的交流耐压试验,根据GIS 设备结构复杂、间隔数量众多、整体电容
量较大等特点,合理选择了耐压设备组合方式来满足试验容量的要求,并采用了母线连同GCB 单元整体加压的方法。既圆满完成了试验,又最大程度减少了试品的加压次数,从而降低了对试品的绝缘损坏。[关键词] 500kV 变电站GIS 交流耐压试验 中图分类号:TM63文献标识码:B 文章编号:1000-7229(200611-0008-03 收稿日期:2006-09-20 作者简介:刘铁成(1976-,男,从事高电压试验工作。1工程概况
北京城北变电站本期建设2台1200MVA 的 主变,500kV 进线2回,220kV 出线8回。变电站 500kV 系统为内桥接线方式,220kV 系统为双母
线双分段接线方式,桥断路器及分段断路器均断开运行。
城北变电站的220kV 系统、500kV 系统均使用了平高东芝公司生产的GIS 设备,按照交接试验要求,需对全站的GIS 系统进行交流耐压试验。城北变电站的GIS 系统规模较大,220kV 系统包括18个电气间隔,500kV 系统包括3个电气间隔,电磁式电压互感器(PT 内置于罐体内。本次交流耐压试验要附带电压互感器一起进行,这就要求在耐压过程中除考虑GIS 的耐压标准外,还需避免PT 发生谐振,导致铁芯饱和,从而损害被试品本体。所以,交流耐压试验的频率要控制在一定范围内,需要制定一个科学、完备、安全的交流耐压试验方案。
2GIS 系统交流耐压试验方案的确立 2.1GIS 系统交流耐压试验标准
按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标
准》(GB50150—91、《气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程》(DL/T 618—1997、《华北电网有限公司电力设备交接和预防性试验规程》的要求,编制试验方案。GIS 常规试验项目包括主回路电阻测量、GIS 元件调试、SF 6气体微水含量和检漏试验等。交流耐压试验应在被试设备的常规试验全部结束,且试验合格后进行。
2.2GIS 系统交流耐压试验流程
GIS 现场交流耐压试验的第1阶段是老练净化,其目的是清除GIS 内部可能存在的导电微粒或
非导电微粒。老练净化可使导电微粒移动到低电场区或微粒陷阱中,并烧蚀电极表面的毛刺,使其对绝缘没有危害作用。老练净化电压值应低于耐压试验电压值,时间可取15min。第2阶段是耐压试验,即在老练净化过程结束后进行耐压试验,时间为1min。
AC Voltage-withstand Test of GIS System at North Beijing 500kV Substation LIU Tie-cheng,CHENG Jin-liang,LIU Kai-le
(Beijing Transmiion and Distribution Company,Beijing City,102401 [Abstract ] The AC voltage-w ithstand test of GIS system at north Beijing 500kV substation is characterized by complex structures of GIS equipment, many number of compartment and big capacity of integral capacitance.So it is neceary to select rationally the combination of the voltage-withstanding devices to meet the requirements for the test.A compreion method applied on the bus with the integral GCB unit was adopted,which has completed the test and reduced the compreion numbers on the samples to the maximum extent.As a result,the insulation damage on the samples was reduced.[Keywords ] 500kV substation;GIS;AC voltage-withstand test 电力建设
Electric Power Construction 第27卷第11期2006年11月 Vol.27No.11 Nov,2006 8 第11期・・
B 1—— —
调压器;B 2———激励变压器;U R ———有功损耗的等效电阻;C1、C 2——— 电容分压器高、低压臂电容;C X ———被试品;V ———
电压表;F ———熔丝;U L ———电抗器。交流耐压试验的流程:试验准备→空升试验→耐压前绝缘电阻测试→交流耐压试验→耐压后绝缘电阻测试→后期工作。
2.3GIS 系统交流耐压试验设备
采用CHX(U-f-4000kVA/800kV 型调频式串联谐振耐压试验装置,其输出电压最高可达到800kV ,输出电流5A。该设备的基本原理如图1所示,在RLC 串联回路中,当感抗与试品容抗相等时,电抗
中的磁场能量与试品电容中的电场能量相补偿,试品所需的无功功率全部由电抗器供给,电源只供给回路的有功损耗。此时,电路的cos φ=1,即电源电压与谐振回路电流同相位,电感上的电压与电容上的压降大小相等,相位相反,即ωL=ωC
。当回路中L、C 参数固定时,调节电源的频率等于回路谐振频 率时,即f=1 2πLC “,可产生谐振,此时: Uc=I 1ωC =I ωL
则品质因数:Q= Uc U 1=I ωL IR =ωL R 设备主要技术参数:电源输入380V ±10%三相,50Hz;额定试验容量4000kVA;谐振电压0~ 800kV;频率调节范围30~300Hz;频率调节分辨率
0.01Hz;波形畸变率不大于1%;电抗器Q 值≥70;电抗器电感量100H/节,共4节;分压器4节串联分压比为2000/1。
2.4GIS 系统交流耐压试验方案2.4.1 交流耐压试验加压过程
试验程序由现场试验人员编制,经制造厂和用户同意后,确定采用图2的加压方案。
2.4.2交流耐压试验方案的设计
交流耐压试验电压值U t 按《华北电网有限公司
电力设备交接和预防性试验规程》的要求,最终确定为:220kV 系统耐压值为356kV ,500kV 系统耐
压值为612kV。试验采用调频法,在50%的试验电压以下进行谐振点调节,GIS 组合电器频率应控制在30~300Hz。考虑到PT 耐压试验时对频率的要求比较特殊,根据城北变电站使用PT 的特点,将耐压频率确定在以下范围:220kV 系统为120~300Hz , 500kV 系统为60~300Hz。
在交流耐压试验过程中,试验电压应施加到每相导体和外壳之间,可以每次一相加压,一相加压时其他相的导体应与接地的外壳相连。试验电源可接到被试相导体任一部位。试验程序的设计原则上应使每个部件都至少施加1次试验电压,同时必须尽可能减少固体绝缘的重复试验次数。
2.4.3 220kV GIS 系统交流耐压试验方案的确定 现场实测220kV GIS 系统相关数据如下: 电容量:GCB 单元700pF/相,母线40pF/m ,母线PT 250pF/只,线路PT 200pF/只。
PT 分布:A 相———
母线PT 2只、线路PT 4只;B 相———母线PT 2只;C 相———母线PT 2只。城北变电站220kV GIS 系统共有14个GCB 单元,若按照常规试验方法,对GCB 单元逐个进行耐
压试验,不但耗时耗力,而且要对母线多次加压。交流耐压试验属于破坏性试验,对试品反复加压会对其绝缘造成损伤,所以耐压方案必须尽可能减少加压次数。
根据现有设备的容量,我们采取如下加压方式(以A 相为例,B、C 相参照A 相方法进行:(1以GIS 设备一端的1号主变进线为加压端,将4号母线上的所有主刀合闸、地刀分闸,5号母线上的所有主刀分闸、地刀合闸;靠近1号主变进线的7个GCB 单元断路器合闸;B、C 相从其他出线侧接地。这样4号母线、1号主变进线及7个GCB 单元
能够耐受电压。
(2以GIS 设备另一端的2号主变进线为加压端,将5号母线上的所有主刀合闸、地刀分闸,4号母线上的所有主刀分闸、地刀合闸;靠近2号主变进线的7个GCB 单元断路器合闸;B、C 相从其他出线侧接地。这样5号母线、2号主变进线及7个GCB 单元能够耐受电压。
图1串联谐振交流耐压原理图 图2交流耐压试验加压过程
北京城北500kV 变电站GIS 系统的交流耐压试验 9 第27卷 电力建设・・
线用量(使变电站的总长度和管母线长度都缩小了 12m ,经济性较高。间隔宽度变为12m 后,我们进
行了电气距离的校验。
出线相间距满足手册中间隔宽度为12m 时的最小相间距(3750mm 和相对地距离(2250mm ,悬垂串相间距为3m ,满足设备最小相间距,可见增加出线悬垂串后,边相的对地距离满足要求,同时也减小了导线的风摆。
2.3.3主变的布置
主变压器2组1200MVA 主变压器布置。采用
单相变压器,每相容量400MVA ,变压器单列排列,变压器间设置防火墙,主变出口处采用管母线,减小了纵向尺寸。(我们考虑过本站采用单台三相变压器的型式,因为采用三相变压器的一大特点是节约占地。但是就本站而言,其横向距离主要由220kV GIS 设备控制,所以三相变压器减少占地,节约投资的特点在本站不明显。
2.3.4电气总平面布置的确定
电气总平面的布置是在各级电压配电装置布置
优化的基础上进行组合。结合总图专业的要求,使之在电气布置上合理,进出线顺畅、功能分区明确,所区总平面规整,工程总投资经济。本变电站的电气总平面布置如图2所示。
3小结
该变电站地处北京市近郊,土地资源珍贵,而 GIS 设备在供电可靠性和节约土地方面优势明显, 故500,200kV 均采用GIS 设备,节省占地2.44hm 2。220kV 配电装置每个间隔按照12m 设置,比原来敞开式布置缩小1m ,既能在电气距离上满足要求,又节省了占地和GIS 设备的封闭管母线用量,经济性较
高。该变电站主变低压侧选择66kV 电压等级,既保证今后扩建方便及配电装置的可靠性,又节省了投资。
(责任编辑:马 明 表1 220kV GIS 系统交流耐压试验结果
注:使用激励变输出电压10kV 抽头,电抗器两串两并,加装均压环,试验电压356kV。
表2500kV GIS 系统交流耐压试验结果
选择上述加压方法可以分相6次完成整个系统的耐压工作,而且实现了所有试验部分仅承受1次加压,最大程度地减少了对其绝缘的损伤。
2.4.4500kV GIS 系统交流耐压方案的确定
现场实测500kV GIS 系统相关数据如下:电容量:GCB 单元330pF/相,母线50pF/m ,母
线PT 700pF/只,线路PT 700pF/只。PT 分布:A 相———
母线PT 2只、线路PT 2只;B 相———母线PT 2只;C 相———母线PT 2只。GCB 单元共3个。
根据现有设备的容量,我们采取如下加压方式:
从任一套管处加压,每次耐压一相。所有GCB 单元和主隔离刀处于合闸状态,所有地刀处于分闸状态,分3次进行。按这样的方案能够顺利完成交流耐压试验。
3GIS 系统交流耐压试验的实施和结果
方案制定完成后进入最后实施阶段。在试验前,我们考虑到现场试验电晕损耗较大的问题,有针对性地对耐压设备进行了改进,包括:修缮了部分变形的均压环,选用了直径300mm 的高压引线来代替原有引线,完善操作台保护系统等,为试验顺利进行
做了充分的准备工作。试验于2006年5月
26、27日进行,试验结果见表
1、2。
这次交流耐压试验均一次通过,升压过程中没有发生放电和闪络现象,且试验数据在被试品允许范围内,所以GIS 系统交流耐压顺利通过。
(责任编辑:李汉才
相别频率/Hz 调压器输出电压/V 调压器输出电流/A 输入电流/A A 122.5928011020 B 137.0326010515C 137.25 265 109 17 相别频率/Hz 调压器输出电压/V 调压器输出电流/A 输入电流/A A 84.0828013835
B 93.1226512028C 91.56 270 126 30 注:使用激励变输出电压20kV 抽头,电抗器四串,加装均压环,试验电压612kV。！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！(上接第7页 10
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