拉西瓦水电站750 kV GIL安装技术浅析

曾建洲

(葛洲坝集团机电建设有限公司，四川 成都 610091)

拉西瓦水电站750 kV GIL安装技术浅析

曾建洲

(葛洲坝集团机电建设有限公司，四川 成都 610091)

结合拉西瓦水电站750 kV GIL安装技术分析了750 kV超高垂直GIL设备安装技术难点，介绍了750 kV GIL设备主要结构、施工工艺及其高压试验情况。

750 kV；GIL；安装；设计

0 引言

拉西瓦水电站总装机6×700 MW，电源经地下GIS开关站，通过两回气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)到出线站。电站以750 kV一级电压接入西北电网。

GIL设备布置在高海拔(EL.2253～EL.2496)高寒地区。起点在电站地下厂房2253高程，经过长约120 m的GIL水平廊道，经207 m的GIL垂直竖井出山体，在出线楼2487高程与800 kV出线套管连接。分别送至西宁变电站和官亭变电站。

本文主要介绍黄河拉西瓦水电站750 kV-GIL的工装设计、设备结构和布置、安装调试与试验等。主要施工内容为，750 kV-GIL敷设高差：234 m，总长：2 778 m，其中第一回GIL:A相=409 m、B相=423 m、C相=452 m，第二回GIL:A相=489 m、B相=493 m、C相=512 m。

1 GIL设备安装施工难点分析与设计

1.1 吊装过程中的通信设计

设备在垂直竖井内安装落差为210 m，吊车在垂直竖井的顶面，安装工作面离吊车最远距离为210 m且全在截面仅为18 m2的竖井内，吊车指挥人员无法看见GIL安装工作面，视觉通信严重受阻，采用电话通信，安装面、吊车指挥人员、吊车司机三方面必须配合十分紧密，不能有任何时间差；安装中采取电话和无线对讲机接力信息传递两种方式。电话装在安装工作面和竖井顶面指挥员身旁，在竖井的各检修层平台设置信息传递人员，在吊装GIL母线段时，先由顶面指挥人员用电话通知安装工作面准备，同时各层信息传递人员的视线要密切监视被吊的GIL母线段，到达本层后立即将信息传递给下一层。这样既保证吊装的安全性也保证信息的可靠传递。

1.2 垂直吊装中钢绳的减震设计

垂直竖井内安装落差为210 m，在安装过程中，吊绳最长200 m，受载后钢绳沿长度方向上下振动，实测最大振幅约150 mm，消除钢绳的沿长度方向上下振幅是保证安装面的平稳对接的前提。从理论上讲减震的方式有很多种，但无论哪种减震方式，都很难彻底消除本工程GIL在竖井内吊装过程中钢绳沿长度方向的上下振动，其根本原因是钢绳的长度太长。如果将钢绳的长度限制在几米内，显然这种钢绳沿长度方向的上下振动的振幅可达到忽略不计的程度。基于这种思路，本工程采取了全部荷载转移方式消除钢绳沿长度方向的上下振动，即当被吊装GIL段母线下降到快接近接触面3～5 m时，将GIL全部荷载转移到工作面顶部设置的临时吊具上，然后用临时吊具上手拉葫芦进行起重调节，从而保证安装中的平稳连接。

1.3 竖井GIL安装中的防气流和防尘设计

800 kV GIL竖井通风入口处在地下厂房主变层，出口在800 kV出线楼电抗器层，全长327 m，高差210 m，实测洞口空气流速约为30 m/s，空气灰尘度为大于0.5 μm/ft3的灰尘数量达到4 000 000个以上。本工程的GIL竖井气流是产生整个安装通道灰尘的根源，因此限制气流是减小安装处灰尘途径之一，而减小GIL竖井气流入口的面积是减小气流的有效方法；安装过程中配合设置防尘小空间也是减小安装面灰尘的重要手段。基于上述分析，减小GIL竖井气流入口的面积80%，并在安装处设置3 m2防尘间，安装面灰尘研究实测大于0.5 μm/ft3的灰尘数量最大时为200 000个以下。

2 设备结构及安装方法

2.1 施工方案

施工设备布置→设备到货验收→设备安装中心、高程标定→基础支架安装→水平与重直交点段安装→水平段安装→GIL与GIS连接→气室抽真空、充SF6、微水测量→垂直段安装→GIL与并联电抗器连接→出线套管安装→年漏气率测量→接地→常规试验→高压试验→耐压断口恢复性安装→移交验收。

2.2 设备到货验收

按10%开盖内检，观察绝缘子是否受伤，100%检查N2压力，补气；在仓库进行GIL外观质量验收时，发现01T-24段有一处10 mm深的凹陷，卸下三柱式绝缘子，人进入母线内部用木锤进行修复后光滑，清扫干净后，安装三柱式绝缘子；在打开01J8段母线进行清扫时，发现内部有一个三柱式绝缘子破裂，对已损坏的母线段用标准备用段母线进行替换，制造厂再补发三柱式绝缘子；造成部分设备损坏的直接原因是网状包装。

2.3 基础支架安装

基础支架的水平度为±3 mm以内，间隔之间的水平度为±6 mm。间隔内部的位置允许偏差为±5 mm，间隔之间的允许偏差是±10 mm，具体如图1所示。使用化学膨胀螺栓固定基础，水平基础螺栓M36，垂直基础M36，打孔允许偏差±3 mm以内。

图1 滑动支撑套件(鞍座)图

2.4 垂直段安装

垂直段210 m，安装将从下至上进行。使用2台桥机，在垂直轴顶部平台，组装一个单元段卡入滑轨，按≯50 m/min滑下，降到最终安装部位。在安装期间，整个垂直母线被液压装置支撑顶起，在所有的母线段都装配好之后，整个垂直母线由顶部构架支撑，沉降应10 m≯20 mm，底部的液压装置成为母线永久减震装置(图2)。

图2 液压减震装置图

2.5 水平段安装

在GIL管道层(EL.2252.70)布置区没有布设起吊装置，根据管道层6 m空间和水平廊道结构，自制了2台5 m龙门吊，满足了水平段设备运输和安装，如图3所示。

图3 水平廊道GIL安装图

2.6 GIL与GIS连接

GIL与GIS连接设置在2 252.70 m高程。GIS快速接地开关安装就位后，GIL与GIS对插联接。为了减缓快速接地开关对GIL冲击，在此布置了波纹管，同时解决母线热膨胀，如图4所示。热膨胀波纹管调节方法如下：波纹管(17±1)in，闭帽螺母调节公式为：ΔL=L×(T-20)/50。其中L为标称间距(20 ℃)；T为所测量的外壳温度，安装环境5 ℃时，L为1.5 in。

图4 波纹管调节图

2.7 出线套管安装

800 kV出线套管为GIL的终端，布置在EL.2460地面出线站。在EL.2487出线套管与GIL对插联接。经过六分裂跳线分别送西宁变电站和官亭变电站。

2.8 GIL与并联电抗器连接

并联电抗器布置在出线站，GIL与并联电抗器对接在2 468.60 m高程。并联电抗器安装就位后，GIL与并联电抗器对接。

2.9 耐压断口恢复性安装

耐压试验完毕后先对原状态行进全面检查并与耐压前进行比较，待一切符合要求后恢复被隔离的设备。气体回收。联接三相电抗器导体；联接两回GIL与GIS导体。分别对9个气室抽真空、充气、微水分析、渗漏检测。

3 气室抽真空、充SF6、微水测量、年漏气率测量

整套GIL每相分成5个气室，每个气室布置了密度继电器、防爆阀、局放监测装置、充气自封阀。水平段标称9.5 m，垂直段标称11.5 m。绝缘子底部设置微粒捕集器，使用微粒捕集器的GIL母线，抗污染能力比典型的GIS母线更强。气室抽真空时间为：真空度达到1 Torr后，继续抽真空1 h以上，使真空度处于0.2 Torr以下，30 min确认一次。

800 kV GIL用SF6气体作为绝缘介质。气室额定压力为480 kPa/20 ℃，当环境气压77.6 kPa/14 ℃时，应对当时的充气压力按如下公式修订：

Pr=Pn+C1+C2

C1=(0.1+Pn)×{[(273+t)/(273+20)]-1}=(0.1+Pn)×[(t-20)/(273+20)]

式中，Pr为在温度t和气压在Pt(kPa)下的相对充气压力(MPa)；Pn为20 ℃、101.3 kPa气压的额定气压力(MPa)；C1为温度修正值；C2为压力修正值(测试海拔EL.2262=气压77.6 kPa，环境14 ℃)。

充气48 h后进行SF6气体中湿度测量，有电弧分解物气室≤150 μL/L，无电弧分解物的气室≤250 μL/L。气体密封性试验，采用局部包扎法检漏，每个密封部位包扎后5 h，测得SF6气体含量≯30 μL/L。每个气室相对年漏气率≯0.5%。

4 试验

GIL额定绝缘水平，通过过电压保护计算，以避雷器保护水平为基础，绝缘配合如表1所示。

表1 800 kV GIL绝缘配合表 单位：kV

高海拔修正系数采用k=1/(1.1-H/10 000)进行校正，其中H为安装地点的海拔高程(m)。

现场试验项目800 kV GIL设备主回路交流耐压试验，设备超声局部放电检测。

试验电压(Uds)按设备出厂工频试验电压Us×0.8计算，即对800 kV GIL主回路施加768 kV的电压，时间为1 min，如图5、图6所示。

试验设备布置在出线设备平台层EL.2481.00，离公路高度21 m。试验毕一相、使用汽车吊转移一相。2009年3月2日进行第一回B相耐压时，电压升到

图5 试验加压程序

图6 试验接线原理图

768 kV/4 s闪络，当最终电压升到741 kV时，查出101A气室03A-02F管母闪络，故障原因为设备出厂前未安装屏蔽罩，导致尖端闪络。故障段恢复安装屏蔽罩，耐压768 kV/60 s通过。

2009年3月5日进行第二回A相耐压时，电压升到550 kV/24 s闪络，当最终电压升到586 kV时，查出01AL气室闪络，故障原因为导体端部未设计均压罩，导致尖端闪络。在01AL导体安装φ196屏蔽罩，耐压768 kV/60 s通过。

5 结语

拉西瓦水电站800 kV GIL 2008年7月19日正式开工，2009年4月15日正式带电投入运行。它的建成填补了我国210 m垂直竖井、750 kV等级GIL设备安装运行的空白。通过水电站800 kV GIL研究与施工，掌握国际、国内设备性能指标、安装施工特殊工艺，电气调整试验与高压试验的最新设备和方法，为我国超高压输变电工程的建设提供了宝贵的经验。

2014-09-22

曾建洲(1970—)，男，湖北长阳人，高级工程师，研究方向：机电安装。