王基清

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云?賓川　671211)

?

利用主變感應(yīng)升壓方式對(duì)GIS進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)

王基清

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云?賓川671211)

摘要：云南華電魯?shù)乩娪邢薰?5發(fā)電機(jī)變壓器組在投產(chǎn)前，零起升壓過(guò)程中六氟化硫封閉式組合電器(GIS)發(fā)生擊穿放電，對(duì)事故原因進(jìn)行了分析，通過(guò)試驗(yàn)方案比選，確定處理后的加壓部位和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)解體檢查，確認(rèn)事故直接原因?yàn)榘惭b過(guò)程中未嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，粉塵異物未能清理徹底，并提出了防范措施。

關(guān)鍵詞：主變壓器；感應(yīng)升壓；封閉式組合電器；交流耐壓試驗(yàn)；防范措施

1情況概述

云南華電魯?shù)乩娪邢薰?以下簡(jiǎn)稱魯?shù)乩姽?地下引水式廠房布置在金沙江右岸，裝有6臺(tái)360 MW立軸半傘式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組出口設(shè)有斷路器，發(fā)電機(jī)與主變壓器采用聯(lián)合單元接線，經(jīng)地下六氟化硫封閉式組合電器(GIS)與交聯(lián)電纜引接至地面GIS，采用500 kV一級(jí)電壓接入云南電網(wǎng)，在滿足云南電力需求的同時(shí)，還參與“云電外送”。主接線采用3/2斷路器接線。地下GIS交流耐壓試驗(yàn)因受場(chǎng)地空間限制，只能在出線平臺(tái)加壓，經(jīng)過(guò)高壓電纜進(jìn)行試驗(yàn)。

2014年7月，#5發(fā)電機(jī)投產(chǎn)前，在帶主變壓器零起升壓試驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)組電壓升至17 kV時(shí)，#5主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)#5發(fā)電機(jī)051斷路器，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行正常，放電擊穿瞬間伴有強(qiáng)烈的異響，現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)空氣中彌漫著刺鼻異味。對(duì)故障錄波圖進(jìn)行詳細(xì)分析，初步判斷故障點(diǎn)在#5主變壓器B相差動(dòng)保護(hù)電流互感器內(nèi)側(cè)。

2處理及試驗(yàn)

打開(kāi)#5主變壓器B相高壓側(cè)GIS氣室隔離開(kāi)關(guān)蓋板，發(fā)現(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)下端盆式絕緣子及導(dǎo)體存在對(duì)GIS外殼放電后的碳化痕跡，如圖1所示。對(duì)#5發(fā)電機(jī)變壓器組(以下簡(jiǎn)稱發(fā)變組)單元設(shè)備進(jìn)行常規(guī)檢查試驗(yàn)及色譜分析，未發(fā)現(xiàn)異常。

圖1　擊穿故障點(diǎn)

組織項(xiàng)目監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)方及GIS、高壓電纜、主變壓器生產(chǎn)廠家代表與魯?shù)乩姽鞠嚓P(guān)人員召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議討論，確定更換該氣室隔離開(kāi)關(guān)，并進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)以檢驗(yàn)設(shè)備絕緣性能。

2.1加壓點(diǎn)確定

方案1為在出線平臺(tái)外施高壓的方式進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，如圖2所示。

方案2為利用主變壓器感應(yīng)升壓的方式進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，如圖3所示。

2.2加壓方案比選

(1)方案1采用出線平臺(tái)外施高壓耐壓的方式，其優(yōu)點(diǎn)為主變壓器B相不參與交流耐壓試驗(yàn)，其缺點(diǎn)為試驗(yàn)電壓低，高壓電纜重復(fù)耐壓，需向電網(wǎng)申請(qǐng)龍魯線停電，造成非計(jì)劃停運(yùn)，影響龍開(kāi)口及該電站的送出；需拆、接線路與高壓出線套管之間的過(guò)渡連接線，搶修工期長(zhǎng)，電網(wǎng)的可靠性降低；需使用汽車(chē)吊來(lái)搬運(yùn)試驗(yàn)設(shè)備，安全風(fēng)險(xiǎn)高。汽車(chē)吊租用及電費(fèi)等合計(jì)853.44萬(wàn)元。

(2)方案2利用主變壓器感應(yīng)升壓的方式進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)為避免非計(jì)劃停運(yùn)，搶修工期短；不需要拆、接引線，安全風(fēng)險(xiǎn)低；當(dāng)試品擊穿時(shí)，擊穿電流小，失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過(guò)電壓，被試品得到有效保護(hù)。其缺點(diǎn)為試驗(yàn)電壓略低；試驗(yàn)時(shí)間短；主變壓器B相重復(fù)耐壓。試驗(yàn)費(fèi)用及電費(fèi)合計(jì)291.48萬(wàn)元。

圖2　出線平臺(tái)外施高壓方式

圖3　主變壓器感應(yīng)升壓方式

2.3方案及試驗(yàn)電壓確定

在費(fèi)用方面，方案2可間接減小經(jīng)濟(jì)損失561.96萬(wàn)元。

在電壓確定方面，根據(jù)GB 50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定[1]，安裝交接試驗(yàn)電壓為出廠試驗(yàn)電壓值的80%，即80%×740 kV=592 kV。方案1電纜試驗(yàn)電壓為510 kV，方案2主變壓器感應(yīng)耐壓值為539.8 kV，2個(gè)方案的試驗(yàn)電壓最初均遭到高壓電纜、主變壓器生產(chǎn)廠家的拒絕。

綜合上述2個(gè)方案比選，經(jīng)參會(huì)人員充分討論及主變壓器廠家的同意，確定采用方案2為最終試驗(yàn)方案，試驗(yàn)電壓為476 kV，進(jìn)行老練凈化試驗(yàn)。

2.4試驗(yàn)設(shè)備及被試品參數(shù)

試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量?jī)x器型號(hào)參數(shù)見(jiàn)表1，被試品參數(shù)見(jiàn)表2，GIS電容為840 pF。

2.5試驗(yàn)參數(shù)估算[2]

2.5.1鐵損的估算

表1　試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量?jī)x器型號(hào)參數(shù)

{(50/200)×476/317}1.9×76=108.3 kW，

式中：P0為試驗(yàn)頻率下的鐵損，kW；fn為變壓器額定頻率，50 Hz；fs為試驗(yàn)設(shè)備的輸出頻率，200 Hz；ks為試驗(yàn)電壓與額定電壓的比值；P0′為額定頻率下的鐵損，kW；m為系數(shù)，對(duì)冷軋硅鋼片取1.6，對(duì)熱軋硅鋼片取1.3；n為系數(shù)，對(duì)冷軋硅鋼片取1.9，對(duì)熱軋硅鋼片取1.8。

2.5.2容性無(wú)功功率估算

Qc=ωCU2=2×3.14×200×(5 600+

840)×10-12×(476×103)2÷1 000=

式中：Qc為容性無(wú)功功率；ω為試驗(yàn)時(shí)角頻率；C為被試品的電容(由變壓器和GIS的電容量組成)；U為試驗(yàn)電壓，476 kV。

2.5.3視在功率

根據(jù)計(jì)算，勵(lì)磁變壓器、補(bǔ)償電抗器額定電壓Ue=35 kV，Us

根據(jù)表1可知，試驗(yàn)設(shè)備容量為300+1 000+1 050=23 500 (kV·A)，試驗(yàn)設(shè)備容量大于試驗(yàn)所需的視在功率，故整套電源裝置完全滿足試驗(yàn)需要。

2.6隔離開(kāi)關(guān)更換[3-5]

(1)按照廠家及ZF8-550斷路器安裝工藝要求更換隔離開(kāi)關(guān)。

(2)支架與地腳螺栓緊固及接地線連接后，手動(dòng)分、合閘操作隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)，檢查機(jī)構(gòu)是否靈活，在合閘位置測(cè)量接觸電阻，連接主變壓器高壓套管與GIS導(dǎo)體，測(cè)量帶主變壓器繞組的直流電阻，分析比較2個(gè)阻值是否與出廠值和安裝值相近。

(3)抽真空，充氣，靜止48 h后，對(duì)SF6氣室進(jìn)行定量檢漏、微水及成分測(cè)量，合格后進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

2.7交流耐壓試驗(yàn)

試驗(yàn)接線如圖4所示。圖中：M為電動(dòng)機(jī)；F為發(fā)電機(jī)；B為勵(lì)磁升壓變壓器；L為補(bǔ)償電抗器；T為主變壓器。

圖4　試驗(yàn)接線示意

交流耐壓試驗(yàn)加壓時(shí)間順序如圖5所示。

圖5　交流耐壓試驗(yàn)加壓時(shí)間順序

采取以下安全措施。

(1)拉開(kāi)50056隔離開(kāi)關(guān)，合上500560接地開(kāi)關(guān)。

(2)將#5主變壓器B相中性點(diǎn)、高壓側(cè)及GIS段電流互感器二次繞組短路接地，將#5主變壓器高壓側(cè)帶電顯示器進(jìn)線端短路接地。

(3)拆除#5主變壓器低壓側(cè)軟連接，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況布置試驗(yàn)設(shè)備，選擇額定電流大于400 A的斷路器為試驗(yàn)電源開(kāi)關(guān)。

(4)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全圍欄，并向外懸掛“止步，高壓危險(xiǎn)”標(biāo)示牌，四周派專(zhuān)人看守。

2.8升壓試驗(yàn)

試驗(yàn)負(fù)責(zé)人檢查確認(rèn)試驗(yàn)接線、表計(jì)倍率是否滿足試驗(yàn)要求。預(yù)升壓至50 kV，觀察電壓、電流的變化情況，防止發(fā)生突變現(xiàn)象。緩慢升壓至254 kV電壓，進(jìn)行老練凈化，時(shí)間為10 min，360 kV老練凈化5 min，400 kV繼續(xù)老練凈化1 min，最后升到476 kV進(jìn)行耐壓試驗(yàn)1 min。試驗(yàn)中未發(fā)生電流、電壓突變和擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象,耐壓試驗(yàn)一次通過(guò)，證明設(shè)備絕緣性能良好。

3故障原因分析

設(shè)備返廠后，對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行解體檢查。

(1)打開(kāi)包裝蓋板，隔離開(kāi)關(guān)殼體內(nèi)存在白色粉末，用吸塵器、杜邦紙清理內(nèi)部，手動(dòng)分、合隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)，檢查動(dòng)靜觸頭對(duì)中情況完好。

(2)拆除接地開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，接地開(kāi)關(guān)裝配符合技術(shù)要求，動(dòng)觸頭表面摩擦痕跡均勻。

(3)拆除現(xiàn)場(chǎng)放電的盆子，檢查隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)、靜觸頭接觸良好。

(4)對(duì)殼體放電噴濺部位進(jìn)行清理、檢查，盆子熏黑部位無(wú)凹陷、突起，光滑平整。

(5)用杜邦紙蘸取專(zhuān)業(yè)清洗劑清洗盆子，清洗完后盆子表面應(yīng)光滑、干凈，X光探傷試驗(yàn)合格，清理干凈的盆子在0.3 MPa氣壓下進(jìn)行740 kV耐壓及局部放電試驗(yàn)合格。

(6)經(jīng)解體檢查，確認(rèn)此次放電故障不是因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不當(dāng)造成。

氣室中如果存在粉塵異物，就有可能發(fā)生絕緣故障。該種原因?qū)е陆^緣故障具有一定的隨機(jī)性，并且和粉塵類(lèi)型有很大關(guān)系。由于裝配時(shí)未清潔徹底，運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)體的磨損及振動(dòng)而產(chǎn)生粉塵異物。粉塵異物在電動(dòng)力場(chǎng)及氣流場(chǎng)的作用下進(jìn)行移動(dòng)，這種移動(dòng)會(huì)破壞設(shè)備的絕緣水平。

試驗(yàn)范圍存在死區(qū)，主要存在以下錯(cuò)誤。

(1)本應(yīng)在主變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)和#5，#6主變壓器聯(lián)合單元間隔試驗(yàn)結(jié)束后，連接主變壓器高壓側(cè)套管與GIS導(dǎo)體，施工方未按照工藝流程施工。

(2)在進(jìn)行#5，#6主變壓器聯(lián)合單元間隔試驗(yàn)時(shí)，在未斷開(kāi)主變壓器高壓側(cè)套管與GIS導(dǎo)體的情況下，采用斷開(kāi)50056隔離開(kāi)關(guān)的方式隔離主變壓器進(jìn)行試驗(yàn)，導(dǎo)致主變壓器高壓側(cè)GIS未進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

通過(guò)以上分析，造成本次絕緣擊穿的直接原因是安裝過(guò)程中未嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，粉塵異物未能清理徹底。根本原因是試驗(yàn)方責(zé)任心不強(qiáng)，試驗(yàn)方法不當(dāng)，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。

4防范措施

(1)設(shè)計(jì)、選型技術(shù)條件必須滿足國(guó)家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、反事故措施要求及設(shè)備實(shí)際運(yùn)行條件，在滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，還應(yīng)特別注意與電網(wǎng)間的參數(shù)配合。

(2)加強(qiáng)駐廠監(jiān)造，參與材質(zhì)檢驗(yàn)、機(jī)械性能和出廠電氣性能的質(zhì)量鑒定，在安裝及檢修作業(yè)過(guò)程中，加強(qiáng)內(nèi)、外部衛(wèi)生的檢查與監(jiān)管，規(guī)范作業(yè)流程，嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝、國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)試、驗(yàn)收，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝合格。

(3)運(yùn)行中加強(qiáng)設(shè)備巡檢力度，壓力降低時(shí)一定要查明原因，不得以隨時(shí)補(bǔ)氣代替查找泄漏點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。定期進(jìn)行SF6微水、泄漏和分解物含量的測(cè)量及密度繼電器校驗(yàn)，補(bǔ)氣時(shí)應(yīng)使用檢驗(yàn)合格的SF6氣體。

5結(jié)束語(yǔ)

本次事故雖未造成發(fā)變組單元設(shè)備損壞，經(jīng)濟(jì)損失較小，未對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成直接影響，但教訓(xùn)是深刻的，在今后的安裝、檢修、缺陷處理過(guò)程中必須加強(qiáng)質(zhì)量管控，增強(qiáng)責(zé)任意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)工藝流程，創(chuàng)造條件進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備投運(yùn)后的絕緣裕度是否滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50150—2006[S].

[2]李建明，朱康主.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].2版.北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[3]額定電壓72.5 kV及以上氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備：GB 7674—2008[S].

[4]六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測(cè)導(dǎo)則：GB/T 8905—2012[S].

[5]電力變壓器 第3部分：絕緣水平、絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙：GB 1094.3—2003[S].

(本文責(zé)編：弋洋)

收稿日期:2015-08-25；修回日期:2016-03-15

中圖分類(lèi)號(hào)：TM 595

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1951(2016)03-0017-04

作者簡(jiǎn)介：

王基清(1967—)，男，云南巧家人，助理工程師，從事技術(shù)監(jiān)督管理工作(E-mail:2497627171@qq.com)。