摘 要:【目的】通过研究制定可行的耐压试验方案,在保证郑州机场二期(T2航站楼、GTC、信息中心、飞行区等)正常运行的前提下,确保三期扩建工程北货运区及飞行区配套工程按时完工。【方法】郑州机场110 kV航空变电站GIS同频同相耐压试验全程可分为三个阶段:第一阶段由试验单位采用常规串联谐振耐压方式对3#主变间隔出线侧的隔离开关断口进行交流耐压试验;第二阶段由试验单位采用常规串联谐振耐压方式对3#主变间隔断路器的断口进行交流耐压试验;第三阶由试验单位采用同频同相耐压方式对扩建的3#主变间隔(母刀下端头至电缆仓)A、B、C三相进行整体对地和相间的交流耐压试验。【结果】本次同频同相耐压试验已按既定方案开展并顺利完成,开创了全国民航系统和河南电力系统同类耐压试验的“双首例”,为今后同等级高压设备的扩建或检修开展不停电试验积累了宝贵经验。【结论】本次同频同相耐压试验所采用的试验方案,有效避免了常规停电耐压试验带来的操作复杂、断电损失等不利影响,能够在GIS高压设备双母线带电工况下完成既定的试验目标。
关键词:110 kV变电站;GIS高压设备;耐压试验;双母线停电;同频同相
中图分类号:TM595 文献标志码:A 文章编号:1003-5168(2024)15-0017-04
DOI:10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.15.004
Discussion on GIS Same Frequency and Same Phase Withstand Voltage Test Scheme
—Taking Zhengzhou Airport 110 kV Aviation Transformer as an Example
CAI Peiyuan NIE Yupeng ZHANG Quan
(Henan Airport Group Co., Ltd.,Zhengzhou 450000,China)
Abstract: [Purposes] By studying and formulating a feasible withstand voltage test scheme, and on the premise of the normal operation of Zhengzhou Airport Phase Ⅱ( T2 Terminal, GTC, Information Center, FlightGzmKycI0RELmXCLPM31ckAgai89wvWzoBL7D14uS6OQ= Area, etc.), this paper aims to ensure the timely completion of the North Cargo Area and Flight Area Supporting Works of Phase Ⅲ Expansion Project.[Methods] The entire process of the same frequency and same phase withstand voltage test plan for the 110 kV aviation substation GIS of Zhengzhou Airport can be divided into three stages: the first stage is to conduct AC withstand voltage test on the break of the isolation switch on the outgoing side of the 3# main transformer bay using the conventional series resonance withstand voltage method by the testing unit; in the second stage, the testing unit will conduct an AC withstand voltage test on the break of the 3# main transformer bay circuit breaker using the conventional series resonance withstand voltage method; in the third stage, the testing unit will conduct an overall phase to ground and phase to phase AC withstand voltage test on the A, B, and C phases of the expanded 3# main transformer bay (from the lower end of the busbar to the cable compartment) using the same frequency and phase to phase withstand voltage method.[Findings] The same frequency and same phase withstand voltage test has been carried out and successfully completed according to the established plan, creating the "double first case" of similar withstand voltage tests in the national civil aviation system and Henan power system, accumulating valuable experience for conducting non power outage tests after expansion or maintenance of high-voltage equipment of the same level. [Conclusions] Practice has shown that the test plan adopted in this same frequency and same phase withstand voltage test effectively avoids the adverse effects of conventional power outage withstand voltage test, such as complex operation and power outage losses, and can achieve the established test objectives under the live working condition of double busbars of GIS high-voltage equipment.
keywords: 110 kv substation; GIS high-voltage equipment; withstand voltage test; double busbar power outage; same frequency and same phase
0 引言
郑州机场110 kV航空变电站位于河南省郑州市航空港区,是机场二期建设的唯一正式电源。站内110 kV开关设备为户内GIS组合电器布置,采用双母线接线方式,现I、Ⅱ段母线均处于运行状态。本次耐压试验对象为郑州机场三期扩建北货运区和飞行区的供电工程,航空变电站增容改造部分新增3#主变间隔,该间隔出线通过110 kV电力电缆与3#主变110 kV侧相连。为了检验新增设备是否具备投运条件,依据相关试验规程,须在其投运前进行耐压试验,以检验其内部是否清洁、绝缘强度是否满足标准要求。
1 同频同相试验原理
同频同相交流耐压试验技术是一种常见的高压电子产品测试方法,由国网重庆电力科学研究院于2012年提出并成功研制出试验设备,至2015年底已在重庆、广东等地得到大量实际应用[1]。该技术可以有效地测试高压设备的耐压性能,并保证设备在高压状态下的运转安全。
GIS同频同相交流耐压试验技术采用相邻设备运行电压(如取母线电压互感器二次侧电压)作为参考电压,通过谐振方式获取试验电压,并利用锁相环技术对其频率和相位进行实时动态跟踪,使试验电压与运行电压的频率和相位处于同频同相状态[2]。在此状态下,隔离开关断口电压波形如图1所示。图中 [U1]为耐压试验电压、[U2]为母线运行电压、[ΔU]为断口电压。
2 GIS耐压试验方案选取
GIS耐压试验两种方案的对比情况见表1。
综合对比上述两种方案均符合相关规范性条文要求。但是相较方案一(双母线停电试验),方案二(同频同相试验)的技术路线能够保证机场的基本运行,且试验期间产生的瞬时电压差值较小,具备一定的安全性。
3 GIS耐压试验
3.1 前期准备
①确认被试品完全安装完毕,并充以合格的SF6气体,气体密度应保持在额定值,且须静置24 h后,测量SF6气体压力、纯度和微水含量。
②确认除耐压试验外,被试品应已完成现场各项常规试验项目。
③试验前施工单位确认被试设备GIS上所有电流互感器的二次绕组应短路并接地。
3.2 试验阶段
3.2.1 第一阶段出线侧隔离开关断口耐压试验一次设备受电及开关设备分、合状态如图2所示。第一阶段试验回路开关设备需满足状态见表2。
第一阶段具体实施步骤。由试验人员合上试验电源,将输出电压0起升至63.5 kV(试验电流不大于2 A),保持5 min,此过程中由施工单位采用
特高频、超声波等局部放电带电测试方法,监测扩建间隔母线隔离开关气室,无异常后再将电压逐渐升至145 kV,保持3 min,最后将电压升至耐压值220 kV保持1 min[3]。
3.2.2 第二阶段断路器断口耐压试验一次设备受电示意及开关设备分、合状态如图3所示。第二阶段试验回路开关设备需满足状态见表3。
第二阶段具体实施步骤。由试验人员合上试验电源,将输出电压0起升至 63.5 kV,保持5 min,此过程中由施工单位采用特高频、超声波等局部放电带电测试方法,监测扩建间隔母线隔离开关气室,无异常后再将电压逐渐升至145 kV,保持3 min,最后将电压升至耐压值220 kV保持1 min。
1 min耐压结束后,配合施工单位的局放测试人员将试验电压降压至100 kV进行局部放电测试,局部放电测试结束后,由试验人员将电压降至零,断开试验电源,并将被试回路高压端挂接地线。
3.2.3 第三阶段(断路器合闸状态)耐压试验一次设备受电示意图及开关设备分、合状态如图4所示。第三阶段试验回路开关设备需满足状态见表4。
第三阶段具体实施步骤。由试验人员先合上试验电源,再合上PT二次侧空开,通过调节试验电抗器将试验回路调至谐振状态。在此过程中,高压输出电压控制在50 kV以下,同时由施工单位准备一套110 kV等级核相仪,并指派2~3人进行一次核相。方法是使用核相仪的其中一测试探头靠近邻近的带电运行间隔的出线套管A相(以A相为例),另一测试探头靠近试验回路被试A相加压套管,两路遥测信号通过采样(核相仪上取)测试终端进行相位比较判断。如果仪器显示结果为同相,相位为0°左右,则表示被试相别与取样相别为同一相;反之则为异相,相位显示为120°或240°。待核相无误后,由试验人员将试验电压归零,并切断试验电源,而后通知核相人员撤离至安全区。
由试验人员合上试验电源,将输出电压0起升至63.5 kV,保持60 min,此过程中由施工单位采用特高频、超声波等局部放电带电测试方法,在试验开始前、中、后期全程监测扩建间隔母线隔离开关气室局放量。测试结束后,由试验人员将电压降至零,断开试验电源,并将被试回路高压端挂接地线[4]。
4 结语
本次郑州机场110 kV航空变电站GIS同频同相耐压试验方案,依据国家电网《气体绝缘金属封闭开关设备同频同相交流耐压试验导则》等文件进行设计,并结合设备、运行工况进行了优化,能够在保证机场安全运行的同时,达到试验目标要求。
参考文献:
[1]马云龙,郝金鹏,李秀广,等.GIS同频同相交流耐压技术的研究与应用[J].电气技术,2016,17(10):111-114.
[2]印华,王谦,龙英凯.GIS同频同相交流耐压试验技术解析[J].智能电网,2015,3(7):679-682.
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.电气装置安装工程电气设备交接试验标准:GB 50150—2016 [S].北京:中国计划出版社,2016.
[4]电力行业气体绝缘金属封闭电器标准化技术委员会.气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程:DL/T 618—2022 [S].北京:中国电力出版社,2022.