，

(1.國網(wǎng)宜昌供電公司，湖北 宜昌，443000；2.嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 概述

亭子口水利樞紐具有防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電、航運綜合利用效益。電站布置4臺275MW的混流式水輪發(fā)電機組，裝機總?cè)萘繛?100MW，是嘉陵江干流水利樞紐首次采用550kV GIS設(shè)備的水電站。電站以500kV一級電壓接入電力系統(tǒng)，采用角形接線方式，進線兩回，發(fā)電機與變壓器采用聯(lián)合單元接線與GIS連接；出線二回，通過GIB經(jīng)垂直引到417m高程500kV出線平臺。

550kV GIS設(shè)備全部引進韓國，主母線及分支母線為離相式，SF6氣體絕緣母線。斷路器為并聯(lián)合閘電阻斷口，采用液壓操作機構(gòu)。隔離開關(guān)型式為單相外殼，采用電動彈簧操作機構(gòu)。每相斷口，采用吹氣式滅弧方式。型式550SR-K，額定頻率50Hz，額定電壓(Ur)550kV，額定電流4000A，額定氣體壓力0.7MPa，額定開斷電流63kA，額定峰值耐受電流(峰值)170kA，額定短路持續(xù)時間3s，工頻耐受電壓740kV，雷電沖擊耐受電壓1675kV。

2 GIS整體耐壓、局放、電壓試驗

2.1 試驗?zāi)康募霸?/h3>

550kV GIS調(diào)試完成，進行現(xiàn)場整體交流耐壓、局部放電、電壓試驗項目，目的是檢查GIS設(shè)備在出廠運輸、安裝調(diào)試后的絕緣性能是否良好，檢驗是否存在絕緣隱患，檢驗絕緣水平是否符合相關(guān)標準要求。目前，變頻串聯(lián)諧振試驗已成為現(xiàn)場最普遍采用的行之有效的試驗方法。變頻串聯(lián)諧振原理如圖1所示，現(xiàn)場交流耐壓試驗主要儀器設(shè)備參數(shù)見表1。

FC-變頻控制器 Tr-勵磁變壓器 L-高壓電感

圖1 變頻串聯(lián)諧振試驗結(jié)線原理

表1 2550kV GIS現(xiàn)場試驗主要儀器設(shè)備

名 稱數(shù)量單個參數(shù)變頻電源1輸出30Hz～300Hz，電壓400V，電流1250A，正弦波450kW。中間變壓器1變比：低壓450V，高壓12kV；輸出功率：450kVA。高壓電抗器3電感量：100H；額定電壓：250kV；額定電流：6 0A。分壓器1額定電壓：1000kV；電容量：750pF；精度：0 1kV。

根據(jù)GIS布置圖，550kV GIS現(xiàn)場交流耐壓范圍內(nèi)電容值約為17700pF?，F(xiàn)場選用的測量用分壓器額定電壓為1000kV，電容量約為750pF，則總電容量約為18500pF(17700+750=18450)。選用額定電壓值為3臺額定電壓250kV，電感量100H，額定電流6.0A電抗器，采用每3臺串聯(lián)方式組成1個電抗器串組，則電抗器組的額定電壓為750kV，電感量為300H，額定電流為6.0A?，F(xiàn)場試驗接線原理及參數(shù)計算如下：

(1)試驗電壓頻率

(2)被試品高壓電流

式中：f——諧振頻率，單位Hz；

L——電感量，單位H；

C——電容量，單位F；

I——電流，單位A；

Udr——現(xiàn)場試驗電壓，單位kV。

(3)變頻柜輸出容量估算

勵磁變變比采用：12/0.4kV=30；勵磁變低壓電流：4.65×30=139.5A；變頻柜進線電流：139.5/1.732=80.5A。根據(jù)上述計算結(jié)果，現(xiàn)場交流耐壓試驗主要儀器設(shè)備容量滿足試驗的需求。

2.2 現(xiàn)場交流耐壓試驗

試驗電壓應(yīng)按550kV GIS設(shè)備出廠工頻試驗電壓80℅計算，現(xiàn)場耐壓試驗值即為740kV×80%=592kV，在此電壓下持續(xù)時間為1min。

在進行交流耐壓試驗前，先要進行老練試驗。老練試驗是指在對被試設(shè)備進行耐壓試驗前，階段式施加較低于耐壓試驗電壓值的交流電壓，并保持一定的時間，目的是將可能存在的活動微粒雜質(zhì)移到低電場區(qū)域，降低微粒危害，通過放電燒掉微粒塵埃、電極毛刺。GIS交流耐壓采用分相耐壓的方式進行，只進行相對地絕緣考核，其中非耐壓部分可靠接地。

每一相GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗加壓程序分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3個階段進行。試驗加壓程序如圖2所示，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

圖2 500kV GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗程序

表2 GIS本體現(xiàn)場交流耐壓試驗加壓數(shù)據(jù)

相別加壓階段持續(xù)時間試驗電壓試驗頻率試驗結(jié)果AⅠ15min317 5kV76 4Hz無擊穿放電現(xiàn)象Ⅱ10min460 0kV76 4Hz無擊穿放電現(xiàn)象Ⅲ1min592 0kV76 4Hz無擊穿放電現(xiàn)象BⅠ15min317 5kV78 0Hz無擊穿放電現(xiàn)象Ⅱ10min460 0kV78 0Hz無擊穿放電現(xiàn)象Ⅲ1min592 0kV78 0Hz無擊穿放電現(xiàn)象CⅠ15min317 5kV76 6Hz無擊穿放電現(xiàn)象Ⅱ10min460 0kV76 6Hz無擊穿放電現(xiàn)象Ⅲ1min592 0kV76 6Hz無擊穿放電現(xiàn)象

環(huán)境條件：溫度28℃，相對濕度65%，風速為0。

2.3 現(xiàn)場局部放電試驗

現(xiàn)場局部放電測量有助于檢查GIS內(nèi)多種絕緣缺陷和絕緣弱點，檢查其內(nèi)部是否有活動的缺陷(異物、松動、局放等)存在，并進行缺陷定位、類型識別和危險性評估。因而它是現(xiàn)場交流耐壓試驗很好的補充。當GIS內(nèi)部絕緣異常時，從初期階段到局部放電的產(chǎn)生，放射出數(shù)GHz的UHF頻帶的高頻電磁波。該電磁波在GIS的圓筒狀外殼內(nèi)傳播，通過傳感器測量可以檢測出局部放電。

通過采用PD208型GIS局部放電檢測儀，將超聲傳感探頭置于GIS外殼接收10kHz～100kHz頻段內(nèi)的聲信號，特高頻傳感器探頭接受0.3G～3G的超高頻信號。將檢測儀檢測模式設(shè)置為“連續(xù)測量模式”，記錄單個氣室在交流試驗下的“原始波形”，若有超出正常值的“電平電壓”或非正常的“波形曲線”，應(yīng)反復(fù)測量并著重定位局部放電源的位置。

在環(huán)境溫度28℃，相對濕度50%的條件下，試驗電壓：381kV；試驗頻率：76.6Hz；室內(nèi)背景噪聲：有效值0.1mV，周期峰值0.3mV；GIS重點部位局部放電測量電平有效值最大值0.25mV，峰值最大值1.29mV；1倍試驗頻率相關(guān)分量為0，2倍試驗頻率相關(guān)分量為0。由此判斷，亭子口水利樞紐550kV GIS在投運前進行的重點部位局部放電試驗，試驗結(jié)果未見異常。

2.4 現(xiàn)場交流電壓試驗

GIS內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場交流電壓試驗、試驗方法試驗設(shè)備同GIS本體現(xiàn)場交流耐壓試驗。

550kV GIS內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場交流電壓范圍內(nèi)電容值約為17700pF，加上4臺電壓互感器、避雷器電容量，約為18200pF?，F(xiàn)場選用的測量用分壓器額定電壓為1000kV，電容量約為750pF，總電容量約為19000pF；選用額定電壓值為3臺額定電壓250kV，電感量100H，額定電流6.0A電抗器，采用每3臺串聯(lián)方式組成1個電抗器串組，則電抗器組的額定電壓為750kV，電感量為300H，額定電流為6.0A。內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場試驗接線原理及參數(shù)計算如下：

(1)試驗電壓頻率

(2)被試品高壓電流

根據(jù)上述計算結(jié)果，內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場交流電壓試驗主要儀器設(shè)備容量滿足試驗的需求。

按照GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準》，根據(jù)2013年4月西安西電避雷器有限公司《關(guān)于500kV GIS用罐式避雷器現(xiàn)場交流電壓試驗的回復(fù)》要求，“…試驗時施加到避雷器兩端的電壓是381kV，時間不超過15min；試驗電壓頻率<70Hz；試驗時注意觀察避雷器監(jiān)測器的電流；試驗時如果試驗電壓頻率大于70Hz，并時間過長會影響避雷器電阻片的壽命，有可能損壞避雷器”。

故該550kV GIS內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場交流電壓的試驗電壓為317.5kV，在此電壓下持續(xù)時間為5min，試驗頻率控制在60Hz～70Hz范圍內(nèi)。

在GIS本體現(xiàn)場交流耐壓試驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段后，進行GIS內(nèi)裝電壓互感器和避雷器Ⅳ階段現(xiàn)場交流電壓試驗。試驗加壓程序如圖3所示。

圖3 GIS內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場交流電壓試驗程序

說明。從0min時刻開始零啟升壓，于1min時刻升壓至試驗電壓317.5kV，保持5min，于6min時刻從試驗電壓開始降壓，于7min時刻降壓至0，切斷試驗電源。試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 GIS內(nèi)裝電壓互感器和避雷器現(xiàn)場

交流電壓試驗數(shù)據(jù)

環(huán)境條件：溫度31℃，相對濕度55%，風速為0。

3 GIS現(xiàn)場試驗的思考

GIS的試驗主要有型式試驗、出廠試驗及現(xiàn)場試驗。其中，型式試驗是檢驗產(chǎn)品的正確性，驗證GIS裝置的各項性能；出廠試驗是在每一間隔上進行，以檢驗加工過程中是否存在缺陷；現(xiàn)場試驗是檢查GIS配電裝置在包裝、運輸、儲存和安裝過程中是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，是GIS在投運之前必須進行的行之有效的監(jiān)測方法，也是前兩種試驗無法替代的。亭子口暴露的問題是，在GIS制造設(shè)計過程中亟待完善相應(yīng)的避雷器現(xiàn)場試驗標準，才可以保證設(shè)計質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量，并盡可能減少設(shè)計中的不完善環(huán)節(jié)及運行中的隱患。在標準制定之前，希望廣大制造設(shè)計人員能了解這些問題，在設(shè)計過程中予以充分考慮，并借鑒樞紐電站的解決措施，盡可能保證設(shè)計質(zhì)量。

〔1〕邱毓昌.GIS裝置及其絕緣技術(shù).北京：水利電力出版社.