國網(wǎng)寧夏超高壓公司 高海鵬 康家熙 李 波

1 設(shè)備概述

昌吉-古泉（準(zhǔn)東-華東）±1100kV特高壓直流輸電線路全線為了確保過電壓限制在1.5p.u及以下，在該直流輸電線路的40.5%、45.3%、50%及56%處安裝直流避雷器。其中，線路的56%處位于寧夏回族自治區(qū)海原縣境內(nèi)，避雷器安裝于#5214（N5216）耐張塔（塔型J27102B-54）大號側(cè)左右兩極上。

安裝于#5214（N5216）耐張塔上的直流避雷器由西安某避雷器有限責(zé)任公司提供，型號為YH20WX-1308/2200。該避雷器分7節(jié)，每節(jié)長度2.8m，避雷器掛點間長度19.938m，總長度20.433m，總重量3050kg，受風(fēng)面積11m2。其避雷器安裝位置、尺寸、重量、受風(fēng)面積等機械參數(shù)見表1。

表1 本段避雷器安裝位置、尺寸、重量、受風(fēng)面積等機械參數(shù)表

本段耐張塔安裝避雷器采用懸掛方式。避雷器安裝在#5214（N5216）耐張塔大號側(cè)，上部通過鉸鏈金具與外挑避雷器支架相連接，下部通過鉸鏈金具與鼠籠式剛性跳線上的間隔棒和導(dǎo)線相連接，如圖1所示。

2 試驗方法

對被試±1100kV線路直流避雷器采取不拆線、不拆卸試驗方法，考慮避雷器的非線性特性，需依次進行7次試驗（逐節(jié)試驗）。因試驗工況特殊，主要通過對現(xiàn)有直特性進行特型化改造來實施。試驗特性需將特型化的直高發(fā)升至指定高度，隨后進行固定、試驗接線、加壓試驗、放電接地等一系列操作。整個試驗工作中，除試驗設(shè)備安裝固定、試驗接線需有專人上塔操作外，其他工作一律在地面上完成[1-2]。

2.1 一體化直流高壓發(fā)生器設(shè)計

2.1.1 設(shè)備容量

被試直流線路避雷器UDC2mAN186.，6kV，因此試驗用直高發(fā)容量選擇為200kV，2mA。

2.1.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

試驗用直高發(fā)采用一體式結(jié)構(gòu)，即將高壓電流測量、倍壓、低壓電源控制、電源等模塊進行一體化封裝，同時考慮屏蔽、絕緣、接地、放電以及吊裝、固定等多方面因素。一體式直高發(fā)結(jié)構(gòu)示意及實物如圖2所示。

一是高壓輸出接線方式為螺旋式，用于固定加壓引線；二是無線收發(fā)模塊集成化在低電壓控制器中，可完成直高發(fā)的遠程加壓、降壓、泄漏電流載入、緊急停機等功能；三是電源模塊為48V鋰電，為全部檢測系統(tǒng)配電；四是伸縮式接地推桿（電動）在初始及試驗過程中處于收攏狀態(tài)，待單次試驗完畢后由遠程控制自動升起、展開，使均壓（與塔桿連接地)聯(lián)接，完成充放電和接地；五是兩根固定桿用以固定不動塔架，避免塔架到達指定高度后在試驗全過程中晃動；六是底板材料底（與）桿（地）等電位連接，直高發(fā)本體接地點與金屬底板連通；七是直高發(fā)高壓通斷指示燈和電源開關(guān)均在設(shè)備底部；八是該一體式直高發(fā)高度1.3m，凈重60kg。

2.2 試驗接線

由于單節(jié)避雷器試驗電壓在180～200kV，考慮試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)重點考慮試驗中如何屏蔽泄漏電流。采用上述試驗方法及新型一體化直高發(fā)情況下，泄漏電流主要包含以下兩部分：一是高壓對吊車車斗或橫擔(dān)的泄漏電流（車斗與直高發(fā)的高壓部分可能較近）；二是做某一節(jié)避雷器試驗時，其他節(jié)產(chǎn)生的泄漏電流。屏蔽接線試驗方法如圖3所示。

圖3中展示的是測試R1（第一節(jié)）的試驗接線，直流負高壓通過屏蔽型高壓引線加在R1和R2之間，在R3和R4之間通過屏蔽型高壓引線接入系統(tǒng)測試底部，則R1的直流高壓泄漏電流為（A2-A1）；測試R2的電流時，將高壓引線接在R2和R3兩端，R1短接，在R4和R5之間通過屏蔽型高壓引線接入系統(tǒng)測試底部，則R2的直流高壓泄漏電流為（A2-A1）。依此類推，直至測R7時與R1一致，只是采用反向加壓形式[3-4]。

2.3 高壓部分配置

一是系統(tǒng)按照200kV/4mA配置，波紋系數(shù)小于1%，倍壓筒采用裙邊設(shè)計，以降低高度和重量；二是高壓電流測量部分集成在倍壓筒內(nèi)（外置微安表在高空中由于風(fēng)大易脫落），內(nèi)部采用光纖將高壓電流發(fā)送給底部功率控制部分；三是裝置底部低壓電流集成在底部功率控制部分；四是系統(tǒng)供電采用外置48V/20A的鉛酸電池組供電，且電池組隨直高發(fā)一起升至高空[5]；五是高壓部分與遠端控制采用無線方式，操作人員在地面即能控制升、降壓和顯示高壓電流、電壓數(shù)值；六是高壓輸出引線采用英國進口的可拖地電纜（絕緣水平：DC200kV、外徑21.59mm、重量0.551kg/m）。

3 試驗步驟

本次試驗人員分高處作業(yè)人員（不少于兩人）和地面工作人員（不少于兩人）。實際測試流程如下。

（1）高處作業(yè)人員在塔體適度部位安裝用以起吊試驗機器設(shè)備的滑輪或手動葫蘆，并將繩子降至地面。

（2）地面作業(yè)人員調(diào)整好一體式直高發(fā)（開機是否正常、顯示是否正常、能否通過高壓、設(shè)備本體與金屬底板是否短接、金屬底板接地線是否隨固定桿引出待接等，調(diào)整完畢后關(guān)機）后安裝吊鉤和牽引繩，隨后起吊配合牽引，逐步將直高發(fā)升至指定位置，在這段時間，專職人員監(jiān)控吊裝情況。

（3）當(dāng)直高發(fā)即將達到指定位置時，由塔上人員、起吊人員、監(jiān)看人員協(xié)作將直高發(fā)固定在桿塔上并調(diào)整吊繩讓其保持水平，固定吊繩。

（4）塔桿作業(yè)人員進行被測避雷器的試驗接線，防止引線交叉、系結(jié)（在確保間距的條件下，盡可能將引線固定拉直）。

（5）塔上作業(yè)人員將金屬底板的接地線接至桿塔接地處。

（6）所有接線完畢并由同在塔上的另一人確認接線無誤后，告知塔上其他作業(yè)人員與試驗設(shè)備及被試避雷器保持一定安全距離。

（7）塔上作業(yè)人員再次確認接線正確并退至安全距離外，且能清楚觀察試驗過程的位置后，通過對講機通知地面人員“接線完畢，可以開始試驗”。

（8）地面作業(yè)人員得到塔上作業(yè)人員通知后，操作終端打開高壓通，并通過對講機呼唱加壓，隨后依次完成加壓、讀數(shù)、降壓、高壓斷、放電接地；塔上作業(yè)人員監(jiān)督試驗全過程，一旦發(fā)現(xiàn)直高發(fā)或被試避雷器出現(xiàn)異常，可立即進行緊急停機并告知地面操作人員。

（9）避雷器試驗后，收到地面人員“試驗完畢，請確定放電，拆換試驗接線”的匯報后，先查驗被試避雷器的放電接地情況，再按要求拆換試驗接線（包含工作電壓線和接地線）。

（10）重復(fù)（7）～（9），直至單支7節(jié)避雷器試驗全部完畢。

4 試驗電壓、加壓程序及試驗合格標(biāo)準(zhǔn)

綜合考慮被試避雷器安裝位置、所處環(huán)境等因素，防范高空作業(yè)危險，有效評估避雷器運行狀態(tài)，采取避雷器高空不拆卸方式進行直流2mA參考電壓及75%參考電壓的泄漏電流試驗。

被試避雷器由7節(jié)串聯(lián)組成，單節(jié)額定電壓186.86kV，在2mA下直流參考電壓出廠實測值（平均值）為192.6kV。因此，試驗用直流高壓發(fā)生器功率不小于400W，激發(fā)負極性直流電壓不小于200kV。

根據(jù)Q/GDW11864-2018《±1100kV直流輸電線路用復(fù)合外套無間隙金屬氧化物避雷器》規(guī)定，應(yīng)對整只避雷器（或避雷器元件）測量直流參考電壓下的直流參考電壓值，其值與初始值偏差不應(yīng)超過5%，且不應(yīng)小于規(guī)定值；0.75倍直流參考電壓下泄漏電流不應(yīng)大于50UA，與同等條件下其他避雷器的泄漏電流無明顯差異，與歷史數(shù)據(jù)無明顯差異。

在試驗過程中如發(fā)現(xiàn)避雷器本體出現(xiàn)聲響、冒煙或其他異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停止試驗并檢查被試避雷器狀態(tài)。檢查無誤后進行重復(fù)試驗，如未再發(fā)生異常，則獲取有效試驗數(shù)據(jù)；如仍有異常現(xiàn)象，則應(yīng)仔細檢查異常部位，并結(jié)合運行及其他技術(shù)資料綜合判斷其狀態(tài)。

5 試驗方案

5.1 方案一：直高發(fā)安裝于吊車車斗

通過大噸位吊車將一體化直流高壓發(fā)生器（自帶外置電池，無需外接電源）送至指定試驗位置后，操作人員在地面采用無線遙控操作進行加壓試驗。試驗接線如圖4所示，試驗設(shè)備與被試避雷器相對位置如圖5所示。

試驗方案一實施過程：一是操作人員按要求在地面上將特制的一體化直流高壓發(fā)生器安裝在大噸位吊車車斗中，并保證其與吊車車斗的鎖緊裝置切實有效，一體化設(shè)備上相關(guān)的接地端子應(yīng)與吊車車斗可靠連接（吊車接地）；二是指揮吊車緩慢將直流高壓發(fā)生器升高至指定試驗位置；三是操作人員（登高作業(yè)人員）按照要求進行試驗接線，確認無誤后通知地面人員“接線完畢，可以開始試驗”；整個試驗過程中密切關(guān)注被試避雷器情況，發(fā)現(xiàn)異常立即向地面匯報；四是一節(jié)避雷器試驗完畢，在得到地面人員報告“試驗完畢，請放電并更換試驗接線”后，先對被試避雷器進行充分放電，然后按照要求更換試驗接線（包括加壓線和接地線）；五是待所有避雷器試驗完畢，操作人員指揮吊車將直流高壓發(fā)生器落回地面，高空作業(yè)人員恢復(fù)避雷器原始狀態(tài)。

5.2 方案二：直高發(fā)安裝于桿塔橫擔(dān)

在桿塔橫擔(dān)上安裝用于吊裝直流高壓發(fā)生器的滑輪，在將直高發(fā)吊裝到位后水平固定在橫擔(dān)上。將直高發(fā)安裝至指定位置后，操作人員在地面采用無線遙控操作進行加壓試驗。試驗接線如圖4所示，試驗設(shè)備與被試避雷器相對位置如圖6所示。

試驗方案二實施過程：一是高空作業(yè)人員在桿塔橫擔(dān)上安裝用于吊裝試驗設(shè)備的滑輪組；二是高空作業(yè)人員使用滑輪將一體化直流高壓發(fā)生器（包含外接電池）吊裝到位后，按要求安裝在桿塔橫擔(dān)上，保證其牢固可靠，并與桿塔構(gòu)件保持足夠的安全距離；一體化設(shè)備上相關(guān)的接地端子應(yīng)與桿塔可靠連接；三是操作人員按照要求進行試驗接線，確認無誤后通知地面人員“接線完畢，可以開始試驗”；整個試驗過程中密切關(guān)注被試避雷器情況，發(fā)現(xiàn)異常立即向地面匯報；四是一節(jié)避雷器試驗完畢，在得到地面人員報告“試驗完畢，請放電并更換試驗接線”后，先對被試避雷器進行充分放電，然后按照要求更換試驗接線（包括加壓線和接地線）；五是待所有避雷器試驗完畢，高空作業(yè)人員恢復(fù)避雷器原始狀態(tài)，拆除直流高壓發(fā)生器并使用滑輪組將其安全下放至地面。

6 結(jié)語

綜上所述，本文設(shè)計研制了一種能夠進行高空吊裝的小型化集成直流高壓發(fā)生器。在高空完成±1100kV吉泉直流#3380塔安裝的兩支直流線路避雷器首次泄漏電流測試試驗。該作業(yè)方式系全國首次在較現(xiàn)行將約3t重的避雷器使用大型吊車拆卸至地面進行試驗的方式，本次作業(yè)只需兩名高空作業(yè)人員及4～6名地面人員相互配合即可完成。減少了大型吊車、臨時用地賠償?shù)雀哳~成本支出，同時避免了避雷器設(shè)備拆裝造成二次損傷等風(fēng)險。較大地提高效率，降低經(jīng)營成本，為全國今后高效開展線路避雷器試驗奠定堅實基礎(chǔ)。