金银台水电站220 kV GIS倒装式SF6套管闪络分析及处理

徐 力

(四川蜀港水电工程技术有限责任公司，四川 成都 610041)

1 概 述

金银台水电站位于四川省阆中市河溪镇境内的嘉陵江干流上,是嘉陵江干流规划十六级电站中的第五个梯级,电站总装机容量120 MW，共有3台发电机组。220 kV出线通过保宁变电站并入大网。220 kV出线为SF6组合电器，共计4个间隔：进线间隔为2个，SF6空气进线套管采用架空导线与45 MVA三相电力变压器的220 kV侧套管软连接；出线间隔1个(本间隔无断路器)，SF6空气出线套管采用架空线与出线场设备相连接；电压互感器间隔1个(带快速隔离开关)。

2 GIS额定参数

额定值和特征参数如下：系统标称电压220 kV；最高工作电压252 kV；额定频率50 Hz；额定电流2 000 A；额定开断电流(有效值)50 kA；额定短路关合电流(峰值)125 kA；额定峰值耐受电流50 kA；额定热稳定电流(3 s)50 kA；首开极因数1.5；绝缘水平(1) SF6气压 断路器间隔为0.6 MPa，其它间隔为0.5 MPa； 出厂试验值 1 min工频耐压(有效值)相对地、相间为460 kV； 断路器断口530 kV；额定雷电冲击耐压(峰值)相对地、相间为1 050 kV、断路器断口1 200 kV；气体年泄露率<1%。

3 SF6空气进线套管的额定参数及特征参数

瓷套管长2 505 mm；安装方式为倒装式；装设地点位于220 kV主变室顶板上；爬电比距≥2 cm/kV；局部放电量在额定电压下不大于3 PC，在2倍额定电压下不大于5 PC，介质损耗tgδ不大于0.5%。

4 连接方式

GIS设备SF6空气套管与进、出线设备端子连接，进线SF6空气套管与主变压器套管的连接采用LGJ-300架空导线，SF6空气进线套管为倒装式；出线场为单层平面布置，出线SF6空气套管与出线场设备端子采用架空导线连接。

5 GIS现场安装后的测试及绝缘试验

检漏试验：断路器气室SF6气体压力为0.62 MPa，其它气室气压为0.52 MPa，充压24 h后做检漏试验，仅发现PT气室阀门座泄露报警，待厂家更换了阀座后再检测未出现报警。

(1)微水含量测试：各气室均≤150 ppm；

(2)工频耐压试验结果见表1。

表1 工频耐压试验结果表

注：表中电流为耐压时高压对地泄露电流值，工频耐压试验合格。

6 GIS倒装式SF6套管闪络现象的产生

2005年4月28日，220 kV GIS投入运行。晚上，运行人员巡回检查没有发现有闪络爬电现象。在2005年12月27日晚上10∶15的例行巡回检查时突然发现主变室GIS的B相套管有严重的闪络现象，套管根部对其相邻的、由环氧板包裹的混凝土梁放电，瓷套管表面有烧黑的痕迹。为防止事故扩大，值班长立即停机，主变退出运行。

7 对GIS套管放电现象进行分析

(1)由于套管距离不够，套管接线端与环氧板包裹混凝土梁之间的距离为1 650 mm，根部瓷套管距由环氧板包裹的混凝土梁50 mm，从而导致套管爬电距离大大缩短。

(2)电站处于边运行边施工阶段，各种粉尘较大，套管污染严重，从而导致爬电距离减小，形成导电介质，造成闪络几率增加。

(3)气候的影响：该电站处于川北山区，阴雨连绵，雨多雾大，湿度达90%以上，加之昼夜温差变化，套管界面凝露，亦会缩小套管爬电距离。

8 GIS套管放电故障的处理

虽然对SF6套管进行了彻底的清扫，但仍然存在放电现象，而且气候条件也无法改变。若要杜绝闪络现象的再次发生，有以下几种方案可以考虑。

(1)增加主变室顶板混凝土梁与GIS倒装式SF6套管接线端子的距离。由于电站建筑物已经成型，套管根部瓷套管与混凝土梁的距离不能改变，故只能增加套管接线端子与混凝土梁的垂直距离，即增加一节长度为730 mm的GIS管道，从而使SF6套管接线端子与混凝土梁的距 离 达 到2 380 mm，超过规范规定的220 kV级相 地 距 离1 800 mm的要求。

图1 变压器现场布置图

从图1可以看出，增加GIS套管后，SF6套管接线端子将和主变高压侧接线端子相碰触，为避免两接线端子碰触，我们在增加GIS管道的同时取消了主变压器运输小车，从而使主变压器本体降低了356 mm，并在主变压器低压侧增加了一节长度为365 mm的共箱母线。但是，主变整体重量达83.6 t，而且主变的顶起点在主变废油池的上方，废油池深度为1 800 mm，底板有5%的坡度，上面是500 mm厚的鹅卵石，鹅卵石由钢筋网支撑，从而给降低主变增加了很大的工作难度以及很多工作量；其次，主变运行达到一定时期后需要检修，这就需要重新将主变顶起，装好运输小车，再拉至检修地点，如此实施很不方便且难度也很大。

(2)使用GIS管道代替主变压器高压侧瓷套管、开关站进线套管以及钢芯铝绞线，将整个导电杆全部装在SF6管道中，用SF6气体绝缘，从而彻底地杜绝了闪络的再次发生，并且减少了取消主变运输小车以及增加共箱母线的工作量。但是，取消主变高压侧套管需要放掉主变内部的变压器油，从而增加了放油、注油、真空注油以及变压器常规试验等工作；其次，GIS管道为硬质金属，而且法兰面密封要求较高，给测量、生产GIS管道增加了相当大的难度；再者，由于增加段安装在主变上方，距地高度约为8 000 mm，而且没有固定的吊点，也给安装工作带来了不可操作性。

(3)取消开关站的进线瓷套管，用电缆连接，一端与主变压器高压侧出线套管接线端子连接，另一端伸入GIS管道内部与GIS主回路导电杆直接连接。采用这种方案主变没有改变，主要的难度在于电缆的制作以及电缆如何伸入GIS管道，不仅要考虑管道的密封，而且要考虑电缆的绝缘性能以及电缆的爬电距离，难度很大；另外，这种方案在国内还没有使用过。

综上所述，三种方案都可以彻底杜绝闪络现象的再次发生。但是，由于方案2的难度相当大，不利于安装工作的展开，工期也相对要长，将增加电站的经济损失；而方案3不仅难度大，而且在国内也没有先例，仅为一种新的尝试。最终通过对三种方案进行比较，以改造工期短、发电优先且施工难度小为原则，选择了第一种方案。

9 结 语

按照第一种方案，金银台水电站于2006年3月1日开始技改，2006年3月15日技改完毕，顺利通过了各种试验，运行至今，一切正常，取得了较好的效果。