电气论文

浅谈方家山核电工程500KV气体绝缘封闭输电线路

耐压试验及相关调试

马勇

[内容提要]方家山核电工程2×1089MW核电机组分别以发电机——主变压器单元制接线，接入厂内新建的500kV GIS屋内配电装置，500kV系统采用3/2断路器接线方式；500kV GIS 共计3回出线、其中，2回王店出线、1回海宁出线；设置2个完整串、一个不完整串，共计8台断路器。本文主要介绍500KV GIL的耐压试验和相关调试方法。

[关键词] 500KV GIL 耐压试验调试

1.引言

随着国民经济的不断发展，工业技术和科技的不断创新，各发电厂的高压、超高压输电技术应运而生；本章主要介绍秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程）厂内所使用的GIL输电线路的耐压试验和相关调试方法。气体绝缘封闭输电线路的简GIL，自70年代以来，该技术在世界范围内得到了广泛的应用。该输电线路具有布置紧凑、输送容量大、可靠性高、运行维护方便、故障率低以及基本不需检修等诸多优点，因此被秦山核电厂一期、二期、三期以及全国各大发电厂广泛采用。

2、GIL系统的特点及在秦山核电厂的应用

2.1 GIL的优点

1）方家山核电工程GIL设计提供了有效的电磁屏蔽以保证最小的路线走廊要求并保证周围环境与安全；

2）GIL为刚性结构，有很高的可靠性、基本无老化问题，几乎无使用寿命的限制；

3）传输能力大，输送功率可达4GW及以上；

4）电能损耗小，相比架空线路和电缆，GIL的输电损失最小，原因在于电阻小，其电阻值约略为6mΩ/km。

5）电容电流小，无电磁干扰，GIL的导线电流在外壳内会诱发一种通知反向电流，因此GIL外部的电磁场可忽略不计。

6）不受敷设高差和弯曲半径的限制，也不受大气和环境的影响，安装简便、快捷，不会产生导体滑动，也无需特殊工具，终端连接简单方便。

7）运行维护工作量小，年漏气率仅为0.5%（系统设有具有温度不长的气体密度监测仪），基本不检修。

8）安全性高，以SF6和N2等混合气体作为绝缘介质，不会燃烧，有利于防火设计，有利于劳动安全防护。

2.2 GIL的缺点

缺点主要体现在投资方面，一般投资是架空线路的10倍以上，最低为5至7倍。

2.3方家山核电工程GIL的结构

方家山核电工程GIL输电系统由导体、外壳、支持绝缘子、导体连接4个主要部分构成，（1）导体，采用导电性能高的铝合金材料，作用是传输电流，导电管的厚度与流量有关，外径与电压等级有关。（2）三柱式绝缘子，材料未环氧树脂，三个支架呈120度排列，作用是支撑导电管并保持导电管与外壳同心，绝缘子直接熔铸在导体铝套管上；（3）盆型绝缘子，在母线内适当地方必须装有气体或污染隔离栅，盆型绝缘子用于气隔的划分，并承受垂直方式下导电管的重量。

方家山核电工程GIL的组成为三相SF6气体绝缘，每一相GIL均由接地铝合金导体组成，外壳与导体同心布置，导体支架为已被证明可靠的环氧树脂绝缘子。为了提高可靠性，在每个绝缘子支架处，以及在每个管道母线的最低点，都设有导电颗粒吸附器，使管道母线设施适应恶劣条件，并具有长期的可靠性。导体支架为实心绝缘子，管壳内充填SF6气体，保持导体与外壳的电气绝缘。管道线路的每一段，均可采取不同形状的母线段：直管段、弯管段、T型段或交叉段。一个母线段组件，通常配有一个固定式绝缘子，以固定管壳内的导体；如母线段较长，会加配一个或几个活动式绝缘子，其沿管壁移动，以适应导体的热胀冷缩。固定式绝缘子的材质为环氧树脂，有两种形式：三支柱式和锥形。带有滤清器的锥形绝缘子，可作拦污板使用；气隔绝缘子把母线管道阻隔成许多个单独的气腔。安装过程中，导体的连接方式为插接，外壳可对焊拼接，亦可法兰连接。法兰盘的密封件为双层密封环；安装完毕之后，管道接缝须做气密性检验。

2.4 方家山核电工程GIL系统的技术参数

方家山核电工程2×1089MW核电机组500kV GIS成套设备（包括室外的进/出线套管及避雷器以及GIL等）由西安西电开关电气有限公司提供，本套500kV GIS成套设备主要组件包括：500kV门架组件包括500kV线路侧避雷器和悬式绝缘子，悬式绝缘子设计使用寿命60年。本套500kV GIS其主要技术参数如下：

额定电压：550kV

额定频率：50Hz

主母线额定电流：4000A

额定短时耐受电流：63kA/3s（有效值）

额定峰值耐受电流：160kA（峰值）

三相SF6气体绝缘。

3．GIL输电线路耐压试验和调试的先决条件和对环境的要求

3.1．GIL耐压试验调试的先决条件

基于GIL输电线路的特殊性，决定了GIL安装阶段和试验阶段的相关要求；GIL现场安装较为方便，因为GIL导体与绝缘子之间的固定全部在制造厂的无尘微正压车间完成，现场只需进行法兰的螺栓连接工作，同时在每个法兰口处GIL都加装了一个海绵密封圈（安装时

移出GIL），可以吸附运输过程中的杂质，保证GIL母线内的清洁度，因此GIL在现场安装时对环境要求较低。在进行试压和调试开始前，联合调试队需进一步验证安装是否合格，是否具备了耐压试验的先决条件，以方家山核电工程GIL耐压试验和调试为例，在正式开始耐压试验和和调试前必须做好以下工作：

1）GIL安装已完成，并验收合格；

2）禁止在雨天、大雾、风沙天气条件下敞开500kV GIS气室；

3）试验作业区内应经常清扫，保持地面清洁；

4）要求施工区域附近无灰尘产生，且应在附近进行间歇洒水；

5）GIL试验前，产品技术文件齐全；

6）绝缘试验一般在良好天气条件下进行，环境温度不宜低于5℃，空气相对湿度不宜高于80%。

3.2 GIL调试的相关要求

GIL技术要求较高，因此参与调试的人员和调试所使用的仪器必须具备一下条件：

1）调试人员配置

注：以上人员必须培训合格，经过安全技术交底

2)试验仪器仪表配置

3）试验所需工具和材料配置

表3 试验所需机工具和配置要求