GIS现场交接试验项目方法和注意事项样本.docx

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GIS现场交接试验项目方法和注意事项样本

GIS现场交接试验项目、方法和注意事项

广东电网公司电力科学研究院

钟定珠

1.前言

气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）。

随着电力工业的高速发展,以SF6为绝缘介值的气体绝缘全封闭组合电器巳经成为现代高压变电站最佳选择,特别是水电站、抽水蓄能电站、核电站和城市电网的城区变电站。

大规模的工业用地和城市扩张,使得土地资源更加珍贵,以至更多的火电厂和超高压的变电站都采用GIS。

电力系统中近年来GIS变电站的增长很快,这些变电站基本分布在重要的发电基地和密集的城市用户中心,其可靠运行对确保工业用电、城市居民用电至关重要。

GIS设备具有运行可靠性高,维护方便,占地面积少等优点,但一旦发生故障,需要检修时,涉及的停电范围广、停电时间长和检修工艺复杂,对整个电网系统的安全稳定运行造成很大影响。

因此,针对GIS设备在电网系统中的重要地位、用量的日趋增长和故障的重要影响,有必要加强对GIS设备的交接验收工作,防止因制造、运输和安装不当而造成GIS缺陷或事故,影响电网安全运行。

2.气体绝缘金属封闭开关设备的发展

六氟化硫气体在19就被发现,大约到1940年美国麻省理工学院开始把六氟化硫气体用作绝缘介质在发电机上进行试验研究,1953年美国第一次研制出以SF6为绝缘的115kV负荷开关,并取得了令人满意的效果。

1958年美国西屋公司模仿压缩空气断路器的结构原理,研制出220kV罐式双压定开距的SF6断路器,SF6作为高压开关设备和电器设备的绝缘介质和灭弧介质的优越性开始为世人瞩目。

1964年德国西门子公司又研制出支持瓷瓶式的SF6断路器。

1970年以后,在吸取了少油断路器灭弧原理的基础上又开发了单压式变开距SF6断路器,从此SF6断路器的发展速度进入高潮,加快了高电压、大容量、少断口断路器的研制,而且也开始了GIS的研制和应用。

中国西安高压电器研究所和西安高压开关厂于1971年研制出中国第一台110kVGIS样机,1973年首座110kVGIS变电站在湖北丹江口水电站投入运行,1980年又制出220kVGIS,1982年在江西南昌斗门变电站投入运行。

广东省深圳罗湖变电站在1983年首次引进日本三菱公司的110kVGIS,并投入运行。

现巳安全运行了23年。

1987年又进口日本三菱公司的220kVGIS和ABB公司的500kVGIS并投入运行,广东省江门变电站的500kVGIS是中国第一座500kVGIS变电站。

六氟化硫高压电气设备可分成常规敞开瓷柱式电气设备（AIS）、气体绝缘全封闭开关设备（GIS）以及介于这2者之间的新型组合电器。

敞开母线封闭组合电器（HGIS）是介于常规敞开瓷柱式电气设备（AIS）和气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）之间的一种新型电气设备。

它的基本特征是:

（1）以断路器为主体,与其它隔离开关/接地开关、电流/电压互感器等电气设备组合在一起,封闭在金属外壳内,充以SF6气体绝缘。

它同时具有断路器、隔离开关、互感器等多重功能,这是它与只具有单一功能的AIS电气设备的主要区别。

由于HGIS将多种电气设备组合在了一起,因此能够大大压缩设备的纵向尺寸,其纵向尺寸是采用常规敞开瓷柱式AIS方案的40%左右。

（2）HGIS是将多种设备组合在一起的单相组合电器,它不带母线,利用出线套管经过软导线与500kV敞开式（空气绝缘）母线相连接。

由于550kVHGIS出线套管相间为空气绝缘,因此它和AIS电气设备的相间距离相同（8m）,不能压缩设备的间隔（横向）尺寸。

这是它与带SF6绝缘母线、相间距离较小的GIS的主要区别。

　　（3）它是单相组合设备,在全变电站设置1个备用相,当组合电器中某一设备故障时能够进行整体更换,大大缩短了停电时间,能够满足对变电站连续供电可靠性越来越高的要求。

广东电网公司在广东省横沥、西江等地6座500kV变电站选用了550kVHGIS,是中国第1批采用550kV超高压组合电器的变电站工程。

国家电网公司在安徽萱城、河南安阳、湖北咸宁3座500kV变电站采用了550kVHGIS,属于第2批采用500kV超高压组合电器的变电站工程。

近期,又有云南大理、四川德阳、山东济宁和郓城4座500kV变电站采用了550kVHGIS。

在10kV和35kV的配电领域,把负荷开关、负荷开关-熔断器组合电器、隔离开关/接地开关、电流互感器等电气设备组合在一起,封闭在金属外壳内,充以SF6气体绝缘,形成1进1出,多至2进3出的组合电器,也称充气柜（CGIS）。

该装备体积小,可靠性高,不要求检修,当前应用在重要用户的负荷侧。

广东电网公司运行中GIS共有684个断路器间隔,其中500kV38个、220kV115个、110kV531个。

比增加了146个间隔,增长率为27.14%。

广东电网公司运行中GIS共有个1173断路器间隔,其中500kV66个、220kV264个、110kV843个。

比增加了个489间隔,增长率为71.49%。

广东电网公司运行中GIS共有1643个断路器间隔,其中500kV81个、220kV378个、110kV1175个。

比增加了470个间隔,增长率40.0为%。

表1:

广东电网公司近年来GIS设备增长情况（以断路器为一个间隔）

电压等级

500kV

220kV

110kV

总计

总间隔数（间隔）

38

115

531

684

总间隔数（间隔）

66

264

843

1173

总间隔数（间隔）

81

378

1175

1634

3.气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验要求

GIS在现场安装后,进行现场交接试验,验证其运输和安装过程中是否受损以及检查其重新组装的正确性。

经过现场交接试验验收GIS,也发现过一些问题。

总的来说运行情况是良好的,然而运行经验表明,GIS内存在的一些缺陷,最初可能无害,也不容易发现,随着运行年限的长久,在开关操作震动和静电力作用下,异物碎屑的移动或是绝缘老化等可能产生局部放电现象,以致最终发展为击穿放电事故,使得GIS停电检修,造成很大的经济损失,GIS电压等级越高,停电造成的损失越大。

3.1现场交接试验的参考标准

凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB1984--《高压交流断路器》

GB50150—1991《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

GB/T11022－1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术条件》

GB/T11023--1989《高压开关设备六氟化硫气体密封试验导则》

GB5832.1--《SF6气体中微量水分的检测方法:

电解法》

GB5832.2--1986《SF6气体中微量水分的检测方法:

露点法》

GB7674--1997《72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》

GB/T8905--1996《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》

DL/T506--1992《SF6气体绝缘设备中水分含量现场测定方法》

DL/T555--《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》

DL/T617--1997《气体绝缘金属封闭开关设备技术条件》

DL/T618--1997《气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程》

DL/T728--《气体绝缘金属封闭开关设备订货技术导则》

3.2现场交接试验的项目要求

（1）主回路电阻测量

（2）元件试验（GIS内的避雷器、电压互感器、电流互感器）

（3）断路器、隔离开关和接地开关的分合闸时间、速度、同期等机械参数测量。

（4）机械操作试验和闭锁装置验证。

（5）SF6气体的验收

（6）每个气室的SF6水份测量。

（7）SF6检漏试验。

（8）气体密度装置和压力表校验

（9）主回路交流耐压试验。

4.气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验方法和注意事项

4.1回路电阻测量

规程需要用直流电流、电压法测量,电流要求大于100A,一般都用专用的测量仪器。

测量GIS主回路电阻主要利用接地开关回路进行,有架空线引入套管的最好在套管侧注入测量电流。

如果接地开关对外壳的连结处有绝缘,则打开连结处就可测量。

测量出的值是断路器、隔离开关和接地开关之和,要对比厂家出厂时测量回路的构成和每个元件的要求值。

如果接地开关对外壳的连结处没有有绝缘,则首先测量GIS外壳单独电阻,再测量出回路与外壳并联的电阻值,要按下列公式:

R2=R0*R1/（R1-R0）

式中:

R0—主回路与外壳并联的电阻,单位欧姆。

R1--GIS外壳电阻,单位欧姆。

R2--主回路电阻,单位欧姆。

图1:

回路电阻测量示意图

一般的情况下GIS接地开关对外壳的连结处有绝缘,没有绝缘时回路电阻的测量比较麻烦而且测量的误差比较大。

回路电阻测量是交接验收的重要项目,每相回路电阻值的相差不应大于20%,与出厂值比较也不应大于20%。

4.2断路器、隔离开关和接地开关的分（合）闸时间、速度、同期等机械参数测量。

该参数测量与一般断路器一样没有特别不同。

注意问题有:

（1）分（合）闸时间是指开关的固有分（合）闸时间,也就是接到分（合）闸电信号的时刻,到开关三相触头都分开（合上）的时刻,这里没有考虑燃弧时间。

（2）现场没有办法分（合）闸速度。

有的GIS厂家没有提供测速设备或现场条件下无法安装测速设备,在这种情况下,最好要求厂家书面承诺能够不测分（合）闸速度。

（3）快速接地开关合闸时间要求。

GIS与常规设备不一样地方,需要配置检修接地开关和快速接地开关2种不同性质的接地开关。

前者配置在断路器两侧隔离开关的旁边,仅起到断路器检修时两侧接地的作用;而快速接地开关配置在出线回路的出线隔离开关靠线路一侧,它有2个作用:

①开合平行架空线路由于静电感应产生的电容电流和电磁感应产生的电感电流;②当外壳内部盆式绝缘子出现爬电现象,并发展成外壳内部燃弧时,快速接地开关可将主回路快速接地,利用断路器切除故障电流以保护GIS的外壳不致于烧穿。

　　快速接地开关开合平行架空线路感应电流时对合闸时间没有很高的要求,一般合闸时间在几秒范围内就能实现这种功能。

可是如果要求快速接地开关具有保护GIS外壳的功能的话,则对合闸时间就应有较严格的规定。

电力行业新规程DL/T728—《气体绝缘金属封闭开关设备订货技术导则》中规定内部燃弧时外壳不烧穿的耐受时间为0.1s,快速接地开关合闸的时间也应不超过0.1s。

　　如果想要GIS产品的快速接地开关具备保护外壳在规定耐受时间不被烧穿的功能,就应要求制造厂提供有预储能的快速接地开关,同时,在生产进行中应采取保证让快速接地开关在正常时不误动的相应措施。

当前,部分制造厂并没有全面的理解电力用户对快速接地开关功能的要求。

她们所提供产品中,快速接地开关在正常状态下时其电动弹簧操动机构都处于不储能的状态,只有当发出合闸命令时电动弹簧机构才开始储能。

仅储能时间就需要5～6s,再加上快速接地开关固有的合闸动作时间（一般为0.1s以下）,快速接地开关从发出合闸命令到完成接地的合闸时间长达几秒,这远大于外壳内部有燃弧时的耐受时间。

因此,快速接地开关不具备保护HGI