金銀臺水電站220 kV GIS倒裝式SF6套管閃絡分析及處理

徐 力

(四川蜀港水電工程技術有限責任公司，四川 成都 610041)

1 概 述

金銀臺水電站位于四川省閬中市河溪鎮境內的嘉陵江干流上,是嘉陵江干流規劃十六級電站中的第五個梯級,電站總裝機容量120 MW，共有3臺發電機組。220 kV出線通過保寧變電站并入大網。220 kV出線為SF6組合電器，共計4個間隔：進線間隔為2個，SF6空氣進線套管采用架空導線與45 MVA三相電力變壓器的220 kV側套管軟連接；出線間隔1個(本間隔無斷路器)，SF6空氣出線套管采用架空線與出線場設備相連接；電壓互感器間隔1個(帶快速隔離開關)。

2 GIS額定參數

額定值和特征參數如下：系統標稱電壓220 kV；最高工作電壓252 kV；額定頻率50 Hz；額定電流2 000 A；額定開斷電流(有效值)50 kA；額定短路關合電流(峰值)125 kA；額定峰值耐受電流50 kA；額定熱穩定電流(3 s)50 kA；首開極因數1.5；絕緣水平(1) SF6氣壓 斷路器間隔為0.6 MPa，其它間隔為0.5 MPa； 出廠試驗值 1 min工頻耐壓(有效值)相對地、相間為460 kV； 斷路器斷口530 kV；額定雷電沖擊耐壓(峰值)相對地、相間為1 050 kV、斷路器斷口1 200 kV；氣體年泄露率<1%。

3 SF6空氣進線套管的額定參數及特征參數

瓷套管長2 505 mm；安裝方式為倒裝式；裝設地點位于220 kV主變室頂板上；爬電比距≥2 cm/kV；局部放電量在額定電壓下不大于3 PC，在2倍額定電壓下不大于5 PC，介質損耗tgδ不大于0.5%。

4 連接方式

GIS設備SF6空氣套管與進、出線設備端子連接，進線SF6空氣套管與主變壓器套管的連接采用LGJ-300架空導線，SF6空氣進線套管為倒裝式；出線場為單層平面布置，出線SF6空氣套管與出線場設備端子采用架空導線連接。

5 GIS現場安裝后的測試及絕緣試驗

檢漏試驗：斷路器氣室SF6氣體壓力為0.62 MPa，其它氣室氣壓為0.52 MPa，充壓24 h后做檢漏試驗，僅發現PT氣室閥門座泄露報警，待廠家更換了閥座后再檢測未出現報警。

(1)微水含量測試：各氣室均≤150 ppm；

(2)工頻耐壓試驗結果見表1。

表1 工頻耐壓試驗結果表

注：表中電流為耐壓時高壓對地泄露電流值，工頻耐壓試驗合格。

6 GIS倒裝式SF6套管閃絡現象的產生

2005年4月28日，220 kV GIS投入運行。晚上，運行人員巡回檢查沒有發現有閃絡爬電現象。在2005年12月27日晚上10∶15的例行巡回檢查時突然發現主變室GIS的B相套管有嚴重的閃絡現象，套管根部對其相鄰的、由環氧板包裹的混凝土梁放電，瓷套管表面有燒黑的痕跡。為防止事故擴大，值班長立即停機，主變退出運行。

7 對GIS套管放電現象進行分析

(1)由于套管距離不夠，套管接線端與環氧板包裹混凝土梁之間的距離為1 650 mm，根部瓷套管距由環氧板包裹的混凝土梁50 mm，從而導致套管爬電距離大大縮短。

(2)電站處于邊運行邊施工階段，各種粉塵較大，套管污染嚴重，從而導致爬電距離減小，形成導電介質，造成閃絡幾率增加。

(3)氣候的影響：該電站處于川北山區，陰雨連綿，雨多霧大，濕度達90%以上，加之晝夜溫差變化，套管界面凝露，亦會縮小套管爬電距離。

8 GIS套管放電故障的處理

雖然對SF6套管進行了徹底的清掃，但仍然存在放電現象，而且氣候條件也無法改變。若要杜絕閃絡現象的再次發生，有以下幾種方案可以考慮。

(1)增加主變室頂板混凝土梁與GIS倒裝式SF6套管接線端子的距離。由于電站建筑物已經成型，套管根部瓷套管與混凝土梁的距離不能改變，故只能增加套管接線端子與混凝土梁的垂直距離，即增加一節長度為730 mm的GIS管道，從而使SF6套管接線端子與混凝土梁的距 離 達 到2 380 mm，超過規范規定的220 kV級相 地 距 離1 800 mm的要求。

圖1 變壓器現場布置圖

從圖1可以看出，增加GIS套管后，SF6套管接線端子將和主變高壓側接線端子相碰觸，為避免兩接線端子碰觸，我們在增加GIS管道的同時取消了主變壓器運輸小車，從而使主變壓器本體降低了356 mm，并在主變壓器低壓側增加了一節長度為365 mm的共箱母線。但是，主變整體重量達83.6 t，而且主變的頂起點在主變廢油池的上方，廢油池深度為1 800 mm，底板有5%的坡度，上面是500 mm厚的鵝卵石，鵝卵石由鋼筋網支撐，從而給降低主變增加了很大的工作難度以及很多工作量；其次，主變運行達到一定時期后需要檢修，這就需要重新將主變頂起，裝好運輸小車，再拉至檢修地點，如此實施很不方便且難度也很大。

(2)使用GIS管道代替主變壓器高壓側瓷套管、開關站進線套管以及鋼芯鋁絞線，將整個導電桿全部裝在SF6管道中，用SF6氣體絕緣，從而徹底地杜絕了閃絡的再次發生，并且減少了取消主變運輸小車以及增加共箱母線的工作量。但是，取消主變高壓側套管需要放掉主變內部的變壓器油，從而增加了放油、注油、真空注油以及變壓器常規試驗等工作；其次，GIS管道為硬質金屬，而且法蘭面密封要求較高，給測量、生產GIS管道增加了相當大的難度；再者，由于增加段安裝在主變上方，距地高度約為8 000 mm，而且沒有固定的吊點，也給安裝工作帶來了不可操作性。

(3)取消開關站的進線瓷套管，用電纜連接，一端與主變壓器高壓側出線套管接線端子連接，另一端伸入GIS管道內部與GIS主回路導電桿直接連接。采用這種方案主變沒有改變，主要的難度在于電纜的制作以及電纜如何伸入GIS管道，不僅要考慮管道的密封，而且要考慮電纜的絕緣性能以及電纜的爬電距離，難度很大；另外，這種方案在國內還沒有使用過。

綜上所述，三種方案都可以徹底杜絕閃絡現象的再次發生。但是，由于方案2的難度相當大，不利于安裝工作的展開，工期也相對要長，將增加電站的經濟損失；而方案3不僅難度大，而且在國內也沒有先例，僅為一種新的嘗試。最終通過對三種方案進行比較，以改造工期短、發電優先且施工難度小為原則，選擇了第一種方案。

9 結 語

按照第一種方案，金銀臺水電站于2006年3月1日開始技改，2006年3月15日技改完畢，順利通過了各種試驗，運行至今，一切正常，取得了較好的效果。