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1、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（19
2、76-,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
3、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/T6181997、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
4、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-withsta nd Test of GIS System at North Beiji ng 500kV Substatio nLIU Tie-che ng,CHENG Jin-lia ng,LIU Kai-le(Beijing Transmissio
5、n and Distributen Company,Beijing City,102401Abstract The AC voltage-w ithsta nd test of GIS system at north Beiji ng 500kV substati on is characterized by complex structures of GIS equipme nt,many nu mber of compartme nt and big capacity of in tegral capacita nce.So it is n ecessary to select rati
6、on ally the comb in ati on of the voltage-withsta nding devices to meet the requireme nts for the test.A compressi on method applied on the bus with the in tegral GCB unit was adopted,which has completed the test and reduced the compressi on nu mbers on the samples to the maximum exte nt.As a result
7、,the in sulati on damage on the samples was reduced.Keywords 500kV substatio n; GIS;AC voltage-withsta nd test电力建设Electric Power Con structi on第27卷第11期2006年11月Nov,2006第11期？ ？调压器;B 2激励变压器;U R有功损耗的等效电阻；C 1、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f空升试验-耐压前绝缘电阻测试f交流耐压试验f耐压后绝缘电阻测试一后期工作。2.3GI
8、S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 =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3 L=cdC。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=12 n LC 可产生谐振，此时：Uc=l 1 wC=I wL则品质因数：Q=U
9、c U 1=l w L IR = wL设备主要技术参数：电源输入380V 0%三相,50Hz ;额定试验容量4000kVA ;谐振电压0800kV ;频率调节范围30300Hz濒率调节分辨率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 o2.4GIS系统交流耐压试验方案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
10、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30300Hz。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 120300Hz ,500kV 系统为 60300Hz。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。243220kV GIS系统交流耐压试验方案的确定现场实
11、测220kV GIS系统相关数据如下：电容量:GCB单元700pF湘,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
12、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
13、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。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
14、，所以三相变压器减少占地，节约投资的特点在本站不明显。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
15、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1220kV 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。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
16、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的咼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N调压器输出电流/A输入电流/AA 122.5928011020B 137.0326010515C137.2526510917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/AA 84.0828013835B 93.1226512028C91.5627012630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