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500kV GIS开关站特点及维护

500kV GIS开关站特点及维护

点击数:7461 次   录入时间:03-04 11:37:01   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
摘要:目前,二滩水电站500 kV高压开关站在国内具有一定的先进性和影响力,它采用国际招标,引进日本三菱电机株式会社全封闭式SF6组合电器(GIS:Gas-insulated Metal-enclosed Switchgear),大大缩小占地面积;性能稳定,有效地减少了GIS维护人员,充分体现现代独立发电企业的管理体制;有效简洁的监测手段,使设备得以正常地运作。在这里介绍了GIS在运行维护中的特点、曾出现过的问题及解决方法,提供一些经验。   
    关键词:500 kV GIS;特点;维护


1  二滩电厂500 kV GIS配电装置特点
    二滩电站GIS配电装置有六回进线,四回出线,进线为18根500 kV干式电缆;出线采用架空线;整体分为四串,采用3/2、4/3两种接线方式。整个GIS由日本三菱电机株式会社伊丹制造所中标制造。
    1)避雷器的配置。在500 kV线路进线侧和主变高压侧装设避雷器,取消了常规的在500 kV母线上装设避雷器。优点在于数量少、投资小,同时该配置起到过电压保护作用,使各种过电压水平限制在设备绝缘水平所允许的范围内。
    2)隔离开关、接地开关和快速接地开关的配置。为了安全在主变高压侧、断路器两侧装设隔离开关及接地开关,500 kV线路侧装设快速接地开关,以释放平行线路之间的电磁感应电流、线路电容电流及当设备发生内部闪络时,能使带电部分很快接地以免扩大事故,并能开合一定的短路电流。
    3) 接地的配置。多点接地,并自成接地系统,间隔之间用短路板连接,这样,既降低了外壳感应电压,又保证了设备安全。
    4)为避免GIS外壳感应电流经主变外壳入地,引起变压器温度升高,在GIS短段和主变高压套管相连接处,设置绝缘层;该绝缘能耐受交流5 kV、1min的耐压,同时,在绝缘层的两侧跨接氧化锌限压器。
    5)为便于检修及避免事故扩大,采用多隔室结构,气隔容量大,以避免设备动作后产生的压力变化;设置伸缩节,便于安装及吸收设备振动产生的能量。

2  GIS的维护项目及要求
    适当的检修和维护是很有必要的,它可以保证断路器可靠地运行。表1列出了厂家所推荐的检修程序。


    二滩电厂GIS的维护根据以上要求亦相应分为四个方面:巡回检查、正常检查、定期检查、特别检查。针对这四种维护检查制定出检查的周期、工期、预计时间,确保了设备真正意义上的安全、稳定运行。

3  GIS正常维护中发现的问题及处理
    GIS在安装调试完交付电厂管理,在正常运行半年后发现两个异常情况:1)一气隔SF6气体非正常持续下降,有漏气现象。2)几台断路器分别产生电磁振荡声音。
    3.1一气隔SF6有漏气现象的处理
   该气隔包括一隔离开关、一接地开关,气体监视装置为带温度补偿的SF6压力开关,其SF6的正常压力应为:0.4±0.03 MPa。该设备交付电厂管理后,从日常巡回数据中发现该气隔的SF6气体压力下降。
    从分析可得,该气隔存在SF6气体泄漏,而且泄漏量还比较大,计算出的年漏气率值远远大于每气隔年漏气率小于1%的标准(国标及厂家标准)。如果对其不做及时处理,将造成SF6压力继续下降至报警压力,降低了该设备的绝缘水平,影响设备的正常运行。
    SF6监视装置内有—温度补偿SF6压力开关,可排除SF6气体压力由于环境温度的影响而造成表计指示的改变,可直接判定为该气隔存在漏气现象。漏气原因可能出现在以下两个方面:固定漏点造成漏气,如设备的法兰联接及管路联接处;气罐铸造工艺差,存在砂眼造成漏气。
    因此,一方面加强对该气隔气体压力的巡回监视,另一方面,对该气隔的所有法兰面进行了包扎检漏(检漏仪为日本产携带式SF6检漏仪:3-003-R001)。初步检查发现该气隔的接地板固定处有漏气现象,为了确定具体的漏气点,卸下接地板,用肥皂水对其进行泡沫检漏(由于检漏是在带电情况下进行,因此要特别小心,该接地板可能存在较大的接地电流,因此,要在确保另一块接地板完好的情况下才能进行,类似操作在日本一电厂曾发生过触电现象)。经泡沫检测发现了具体漏气点,具体情况即上述的第二种情况:砂眼。
    因漏点在隔离开关的大罐的接地板处,如果对该大罐进行更换处理,至少将拆除部分母线(A、B两相)、B相断路器靠该隔离开关侧的波纹管,预计最短的工期在10天左右,处理期间,GIS将解环运行,运行的可靠性将降低,为减少损失,经研究可对该漏气点作专门的处理,解决漏气现象。方案是加工一块压板,根据漏气点的具体位置,在压板上加工一圆形密封槽,根据密封圈密封法,将漏气点完全处于密封圈内进行密封漏气点。处理时在压板处涂较多些专用导电脂。
    用该方法由于是在带电的状态下处理,既不影响运行,又将漏点进行了封堵。处理后用检漏仪进行检测无泄漏,通过持续观察监视,到目前为止,该气隔未出现泄漏情况,证明堵漏成功。
    3.2断路器的电磁振荡声音
    投运半年后,GIS先后出现5033开关的C相、5021开关的B相、5022开关的C相发出电磁声音,此声音类似于变压器的电磁声音。且在发出声音时出现突大突小,间或消失的现象,这三台开关在出现电磁声时所处的运行方式为断路器在断开状态,断路器一侧带电或两侧带电,在完全投入运行时该电磁声音完全消失。
    来自制造厂的专家使用重力加速仪(加速度型局部放电检出装置)分别对断路器三个部位:两断口处、中部传动机构处进行了检测。检测结果,5022测试最大值为406 μg,5021测试的最大值为203 μg,远远大于标准值100 μg,但波形没有突变,为较平滑的正弦波,因此可判定设备内部没有出现局放现象,可大致认为该种电磁声音为机械振动声音。
    从声音发出的位置来看,电磁声音主要是在断路器传动机构,该传动机构主要组成有:绝缘支撑、绝缘操作杆、屏蔽罩、机械连杆支座及各类拐臂、连杆等。各元件之间的联接和固定主要是靠销和螺栓。500 kV GIS在流过交流时所产生的静电力很大(300 kV在1 m2面上将产生3 kg的静电力)。就5021而言,当导体中流过很大电流时,电磁力与静电力都很大,当传动机构有元件紧固不完全、不对称时,该元件将发生电磁振动,断路器中充有0.5 MPa的SF6,SF6空间相当于固体, 声音在SF6中传递并反射, 从而使声音的幅值增大, 造成在断路器外界有很大的电磁声。
    GIS设备按要求在制造厂组装并调试完毕,原则上在安装现场对内部元件不允许操作。然而该断路器在安装过程中因内部短导体出现问题而对所有短导体进行了更换处理。因此在短导体联接段屏蔽罩盖紧固不完全、不对称(该处使用的力矩为:480 kgf·cm)的可能性较大。另外各触指、屏蔽等元件紧固不完全的可能性也存在,这些元件在电磁力的作用下发生电磁振动。传动机构的元件,特别是传动机构屏蔽罩,当其频率与这些振动源的频率相同时将产生共振现象,使振幅达到最大,从而发出很大的电磁声音。5033开关的C相、5022开关的C相就可能存在这种现象。当5033断路器完全投入运行时,使开关振源的频率发生了改变,从而电磁共振现象消失,断路器的电磁响声也就消失了,同时,厂家介绍出现类似声音的电厂还有日本的敦赫、大板关西株式会社等。
    同时,二滩针对该情况也加强了对该开关的监视,以免使开关事态扩大。事后验证,在开关合环运行状态下,三开关再未出现此电磁声音。

4  GIS监测手段
    二滩电厂根据针对GIS的运行状况,提出了该系列设备的试验标准,见表2。
    同时,四川电力试验研究院高压室技术监督人员针对GIS的厂家提出了较长的免维护期,认为电厂可根据运行情况不进行预防性试验;敞开式设备如线路避雷器每年应进行一次带电测量(包括全电流和阻性电流的测试);CVT应每年进行一次停电预试。
    而且,二滩电厂已在GIS出线侧安装了绝缘在线监测装置,目前正在进入试运行阶段,有望在不久的将来,取消敞开式设备的带电测量及停电预试。
    由此可以看出,GIS设备在正常情况下每年只需作一次微水测试即可(不需停电),其他项目基本上为参考项目。

5  结束语
    SF6气体是迄今最理想的绝缘及灭弧介质,以其为介质而生产的组合电器设备在生产及运行中有着相当的优势,以上所介绍的情况就已展示了GIS设备的完美,SF6全封闭组合电器利用SF6气体的优异的绝缘性能,代替常态空气绝缘的高压开关柜和输电间隔,在与敞开式电器的竞争中,已显现出它的优势。这是因为采用SF6气体绝缘不仅能大大缩小绝缘距离,而且SF6断路器的灭弧介质完全是封闭的,所以组合电器尺寸也可缩小,同时噪音也小,还可以防止污秽的污染,所以在地皮昂贵的城市和密集的负荷中心及环境恶劣的地方,更显示出其它电器不可替代的作用,因此SF6全封闭组合电器发展相当迅速,国外已有大量的全封闭组合电器变电站在使用和投建,其发展势头相当大。
    当然,作为GIS而言,本身同时也存在着一些问题,如除SF6气体微水测试外,几乎无其他可参考的试验可作,鉴于上述情况,在安装调试中的试验数据显得犹为重要,而且,停电机会少、时间短,将所有的试验一次性全部做完的可能性几乎没有;与电气安规冲突的无明显断开点、加工精度高、价格相对昂贵等,但这不足与其优势相抵触,对GIS此类先进的设备的运行维护目前尚处于摸索阶段,许多经验及教训尚待总结,上述情况也只是作者本人在工作中的一些见解,但其优点逐渐被越来越多的人们所认识。



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