一种气体绝缘母线安装试验方法

技术领域

本发明涉及核电站厂工程基建搭建领域，尤其涉及一种超长尺寸气体绝缘母线安装试验方法。

背景技术

气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line，简称GIL)是一种采用SF6气体或SF6和N2混合气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备(如图1GIL母线结构图)。其电气特性与架空线路相似，但损耗低，安全防护性好，占地空间小，在大容量长距离输电方面具有优势，已成为远距离大容量地下输电的经济解决方案。

目前气体绝缘输电线路被广泛地应用到核电站厂工程基建领域，通常核电站厂内主变压器至500kV开关站的电源输送均采用GIL SF6绝缘母线作为导体，这样可以提高供电的可靠性。

然而随着气体绝缘输电线路GIL的母线长度增加，如何利用现有设备对气体绝缘输电线路GIL的母线进行现场试验已经成为超长GIL工程建设中一道难题。

其中，超长距离GIL现场试验困难主要是主回路绝缘耐压试验，由于GIL单位电容量大(如CGIT生产的800KV GIL单位电容量为42.34pF/m；550kV GIL单位电容量为54.23pF/m)，距离长，电压等级高，在工程交接耐压试验中会遇到试验设备容量不足的问题，需考虑现场试验能力和试验设备的要求。该项目GIL母线最长达920m，若采用工频(50HZ)耐压试验，则负载电流也为6A,若采用变频方式进行耐压试验，试验电流将按随着频率的倍数增加。如果试验频率为80HZ，则试验设备输出电流需要达到12A，目前现有技术一般采用串联谐振加压法。

为解决项目所遇难题，工作组进行大量数据搜索及分析，发现现有核电站GIL母线耐压试验方案一般都是采用工频交流耐压试验法，由于GIL母线改造完成后全段距离非常长，电容非常高，采用该方案现有试验设备基本无法满足，同时该方案需要将试验回路中的电压互感器进行拆除(否则将造成电压互感器过磁损坏)，这样会需要较长的时间去开展电压互感器的拆除、回装及气室处理等工作。现有试验方案及经验无法满足项目的需求，必须要求工作组对该项目GIL母线耐压试验的方法进行改进。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种气体绝缘母线安装试验方法，旨在解决现有技术中气体绝缘输电线路的母线全段距离太长，电容非常高，现场无法对气体绝缘母线进行试验的技术问题。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

本发明提供一种气体绝缘母线安装试验方法，所述气体绝缘母线应用于核电站，所述气体绝缘母线包括新安装气体绝缘母线和旧气体绝缘母线，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取所述气体绝缘母线的相关参数；

根据所述气体绝缘母线的相关参数计算交流耐压试验设备参数，以获得针对所述超长尺寸气体绝缘母线的交流耐压试验设备；

设计用于连接所述新安装气体绝缘母线与旧气体绝缘母线的断口设备；

分别对所述断口设备执行不同的操作，利用所述交流耐压试验设备对所述超长尺寸气体绝缘母线进行试验。

相应地，所述交流耐压试验设备包括串联电抗器、补偿电抗器、电容式分压器和试验变压器。

相应地，所述气体绝缘母线的相关参数包括所述气体绝缘母线的长度、所述气体绝缘母线的每米对地电容、分压器电容C3、交流耐压试验电压、交流耐压试验频率f；

相应地，所述根据所述气体绝缘母线的相关参数计算交流耐压试验设备参数，以获得针对所述超长尺寸气体绝缘母线的交流耐压试验设备的步骤，具体包括：

通过所述每米对地电容和所述气体绝缘母线的长度计算单相对地电容C

根据所述单相对地电容C

C

根据所述试验回路总电容C

根据所述高压侧试验电流获取相应的串联电抗器。

相应地，所述根据所述单相对地电容C

根据所述试验回路总电容C

根据所述试验补偿电感量获取相应的补偿电抗器。

相应地，所述根据所述气体绝缘母线的相关参数计算交流耐压试验设备参数，以获得针对所述超长尺寸气体绝缘母线的交流耐压试验设备的步骤，还包括：

根据所述交流耐压试验电压和所述分压器电容C3获取相应的电容式分压器，其中，所述气体绝缘母线的每米对地电容为53pF/m。

相应地，所述根据所述高压侧试验电流获取相应的串联电抗器的步骤之后，还包括：

根据所述交流耐压试验电压和所述试验回路总电容C

根据所述试验变压器高压侧输出电压获取对应的试验变压器。

优选地，所述交流耐压试验电压为592kv、所述气体绝缘母线的长度为920m

相应地，所述断口设备包括内部导电杆、外壳保压装置、内部空间冲入SF6气体、以及两端带有和原母线连接的绝缘子。

相应地，所述分别对所述断口设备执行不同的操作，利用所述交流耐压试验设备对所述超长尺寸气体绝缘母线进行试验的步骤，具体包括：

在核电站正常运行时，对所述新安装气体绝缘母线进行安装，安装完成后对该部分母线开展592kV耐压及局放监测试验，并对母线安装质量进行检测；

在所述核电站机组大修停电时，将所述新安装气体绝缘母线以及原有主变侧母线进行对接安装，并在所述旧气体绝缘母线对接处设置长度为一米长的母线作为新旧母线隔离断口；

利用所述交流耐压试验设备对所述新安装气体绝缘母线进行试验。

优选地，所述利用所述交流耐压试验设备对所述新安装气体绝缘母线进行试验的步骤之后，还包括：

在所述新安装气体绝缘母线试验合格后，将所述新安装气体绝缘母线与所述旧气体绝缘母线对整个母线进行试验。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的气体绝缘母线安装试验方法能够确保现场高效可靠的完成耐压试验，同时为后续设备检修提供有效保障；并且可以较大的减少了母线气室微水处理的工期，提升了施工效率。

附图说明

图1是本发明实施例一种气体绝缘母线安装试验方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中现场交流耐压试验设备的串联谐振原理图；

图3为本发明实施例的断口设备的立体图；

图4为本发明实施例的第一次592kV耐压试验区段平面图；

图5为本发明实施例的第二次592kV耐压试验区段平面图；

图6为本发明实施例的第三次592kV耐压试验区段平面图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可理解的是，GIL气体绝缘母线现场试验是根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150－2006和《气体绝缘金属封闭输电线路技术条件》DL/T978－2005执行，试验项目有主回路绝缘耐压试验、辅助回路绝缘试验、主回路电阻测量、气体密封性试验、SF6气体中水分含量测量、SF6气体验收试验、SF6气体密度继电器及压力表校验、以及SF6气体压力在线监测装置相关试验；

超长距离GIL现场试验困难主要是主回路绝缘耐压试验，由于GIL单位电容量大，距离长，电压等级高，在工程交接耐压试验中会遇到试验设备容量不足的问题，需考虑现场试验能力和试验设备的要求。例如，若项目采用的GIL母线最长达920m，若采用工频(50HZ)耐压试验，则负载电流也为6A,若采用变频方式进行耐压试验，试验电流将按随着频率的倍数增加。如果试验频率为80HZ，则试验设备输出电流需要达到12A，目前现有技术一般采用串联谐振加压法。

且由于该项目为后期改造施工，试验回路中含有旧设备(包括：电压互感器(PT)、避雷器及GIL母线)，试验过程中需保证原有设备的安全可靠性。且在机组停电接入阶段工期非常紧张，必须在架空线运行状态下完成新建GIL母线安装工作，并保证该段母线的安装质量及设备可靠性，否则将会对改造项目造成重大影响，导致机组无法及时恢复送电。所以现有技术无法适应该项目，需要对试验方案进行改进及优化。

为解决现有技术中现有技术中气体绝缘输电线路的母线全段距离太长，电容非常高，现场无法对气体绝缘母线进行试验的技术问题，本发明旨在提供一种气体绝缘母线安装试验方法，其核心思想是：通过对常规试验方法分析、论证及计算，提出技术改进措施，形成超长尺寸GIL SF6绝缘母线分段分耐压等级试验新方法。该方法充分结合现场环境及设备自身试验条件，将GIL母线的耐压试验适应性的分为三次开展，分阶段、分耐压等级的验证GIL母线的安装质量。该试验方法主要为通过增设设备加压点及设置永临结合气室设备等措施，有效的将GIL母线耐压试验融入到现场分阶段的安装施工过程中，确保每一个安装环节的质量及时得到试验验证，为全段母线最终接入投用打下基础，也更好地为设备安全运行提供技术保障。同时，通过本发明可较大的减少了母线气室微水处理的工期，提升了施工效率。

实施例一

本发明实施例提供了一种气体绝缘母线安装试验方法，所述气体绝缘母线应用于核电站，所述气体绝缘母线包括新安装气体绝缘母线和旧气体绝缘母线，所述方法包括以下步骤：

步骤S10：获取所述气体绝缘母线的相关参数；

需要说明的是，本实施例中，所述气体绝缘母线的相关参数至少包括所述气体绝缘母线的长度、所述气体绝缘母线的每米对地电容、分压器电容C3、交流耐压试验电压、交流耐压试验频率f；

优选地，所述气体绝缘母线的相关参数包括所述气体绝缘母线的长度920m、所述气体绝缘母线的每米对地电容53pF/m。

步骤S20：根据所述气体绝缘母线的相关参数计算交流耐压试验设备参数，以获得针对所述超长尺寸气体绝缘母线的交流耐压试验设备。

需要说明的是，本实施例的核电站厂的工程基建搭建项目以500kV GIL母线路径为例进行说明，本实施例的母线路径复杂且距离超长，单相约920米，对地电容非常大，需要的试验容量也较大。同时，与GIL母线相连的原有设备的特性也较大的影响试验方案的选择。

影响GIL母线试验方案的原因设备有电压互感器(PT)和避雷器；PT和避雷器的特性对GIL试验试验方案的选择有很大的影响。不同厂家生产的PT励磁特性曲线不同，磁饱和点也不一样，有的PT允许与GIL母线工频耐压试验一起耐压，有的则需要增加耐压频率，使其在磁饱和点以下进行耐压。本实施例试验包含有电压互感器，本实施例的电压互感器的工频饱和点约为(380kV，5mA)，但饱和点后随着电压的增加，电流增加不大，所以只要保证耐压试验频率大于65赫兹，PT和GIL母线可以一起开展耐压试验；而由于避雷器试验电压比GIL母线试验电压等级低，故带上原有避雷器设备开展耐压试验时，试验电压不能超过避雷器的试验电压。

现场对GIL设备的交流耐压试验一般采用“串联谐振”法，试验设备主要由变频电源、试验变压器、补偿电抗器、电容式分压器及其电压测量系统四部分组成，被试设备在交流耐压试验过程中可以等效为试品电容，通过被试品电容(包含电容分压器电容)与串联电抗器的电感在谐振时产生过电压原理，进行交流耐压试验；

本实施例的最终获得的交流耐压试验设备包括：串联电抗器、补偿电抗器、电容式分压器和试验变压器。

以下对这些交流耐压试验设备的具体获取方式进行详细的说明：

在为获取串联电抗器时，所述步骤S20，具体包括：

通过所述每米对地电容和所述气体绝缘母线的长度计算单相对地电容C

C

根据所述单相对地电容C

C

根据所述试验回路总电容，根据所述试验回路总电容确定高压侧试验电流；

根据所述试验回路总电容C

根据所述高压侧试验电流获取相应的串联电抗器。

在具体实现中，本实施例会的GIS/GIL(被试品)的对地电容及高压侧试验电流计算：根据现场设计图纸及现场实际测量，本实施例的GIS/GIL设备单相总长度为920m，GIS/GIL每米的对地电容为53pF/m，试验用电容分压器电容C3为：1142pF(C3＝C1+C2，其中C1为高压臂电容，C2为低压臂电容)，交流耐压试验电压为592kV。由于大修期间母线接入TB后试验回路带有电磁式电压互感器(PT)，防止在交流耐压试验过程中PT出现过励磁现象，厂家要求交流耐压试验频率f不低于65Hz。

通过计算可得：

GIS/GIL单相对地电容为：C

试验回路总电容为：C

高压侧试验电流为(串联电抗器需承受的电流)：

I

进一步地，在为获取串联电抗器时，所述根据所述单相对地电容C

根据所述试验回路总电容C

根据所述试验补偿电感量获取相应的补偿电抗器。

参考图2，图2为现场交流耐压试验设备的串联谐振原理图，图2中，R为试验回路等效电阻，L为试验回路等效电感；C为试验回路等效电容，I为试验回路电流，U为试验电源电压，Uc为被试品试验电压。

经过计算，可得到：

试验电流为：

当

试验电流为：

被试品上电压：

令

所以本试验需补偿电感量为：

标准电抗器(单个)参数如下：XZF-2500/250；额定容量：2500kVA；额定电压：250kV；额定电流：10A；额定电抗：80H。

根据500kV GIS/GIL耐压试验要求，电抗器需承受的最大电压为592kV，额定电流为12A，考虑试验频率要求大于65Hz，本次试验需采用6个标准电抗器，采用三串两并组合结构，组合后电抗器可承受最高电压为：750kV，承受最大电流为20A，组合后的电抗值为：120H，满足本次耐压试验要求。

进一步地，在为获取电容式分压器时，所述步骤S20具体包括根据所述交流耐压试验电压592kv，所述分压器电容C3获取相应的电容式分压器，所述气体绝缘母线的每米对地电容为53pF/m。

本实施例中，耐压试验要求测量最大电压为592kV，分压器高压臂采用三个单个额定电压为250kV的电容器串联，分压器电容：1142pF，分压比：41000：1。

进一步地，在为获取试验变压器时，所述根据所述高压侧试验电流获取相应的串联电抗器的步骤之后，还包括：根据所述交流耐压试验电压和所述试验回路总电容C

在具体实现中，试验变压器高压侧需承受的最大试验电流为被试品容性电流Ix＝12A，试验变压器高压侧输出电压：

试验变压器最小容量为：S＝U×Ix＝12.06×12＝144kVA。

步骤S30：设计用于连接所述新安装气体绝缘母线与旧气体绝缘母线的断口设备；

参考图3，图3为本发明实施例的断口设备的立体图；

具体地，为实现在离线状态下提前对改造母线进行耐压试验，同时保证旧母线不受592kV试验电压的二次破坏，在新旧GIL母线对接处设置一米隔离断口，耐压时将断口内导体分开，并在两头安装均压环满足试验需求。

本实施例中，所述断口设备包括内部导电杆、外壳保压装置、内部空间冲入SF6气体、以及两端带有和原母线连接的绝缘子。

根据本实施例的现场环境，在现场适应位置的母线垂直段处给每相母线均设置了永临结合的试验加压点。根据试验要求及后续检修考虑，在母线垂直段上部增加设置了一段永久的升高座母线，该段母线长度不足一米，可单独成立一个小气室，并利用可开可闭绝缘盆将该升高座母线气室与垂直母线段气室进行隔离。在临时开展试验状态下，将可开可闭绝缘盆关闭形成独立的小气室，便于在短时间内完成气室处理，有效的节约气室处理工期；在正常运行状态下，可开可闭绝缘盆打开与其连接的大气室形成一个完整气室，确保气室压力平衡，保证GIL母线正常运行。由于改造工程特殊性，需临时利用独立的小气室升高座母线分别安装一段母线延长管用于安装三支加压试验套管，具体施工和安装时需要掌控好套管间距，确保高压耐压试验时人员及设备的安全。考虑500kV电压等级设备的安全距离为5米，现场选择了10米的母管作为延长段母线。在改造试验完成后，将临时的延长母线及试验套管拆除，恢复母线正常运行状态。

步骤S40：分别对所述断口设备执行不同的操作，利用所述交流耐压试验设备对所述超长尺寸气体绝缘母线进行试验。

在具体实现中，在核电站正常运行时，对所述新安装气体绝缘母线进行安装，安装完成后对该部分母线开展592kV耐压及局放监测试验，并对母线安装质量进行检测；在所述核电站机组大修停电时，将所述新安装气体绝缘母线以及原有主变侧母线进行对接安装，并在所述旧气体绝缘母线对接处设置长度为一米长的母线作为新旧母线隔离断口；利用所述交流耐压试验设备对所述新安装气体绝缘母线进行试验；所述新安装气体绝缘母线试验合格后，将所述新安装气体绝缘母线与所述旧气体绝缘母线对整个母线进行试验。

可理解的是，由于GIL母线安装对工艺要求非常高，且其气室处理时间无法压缩，因此一旦返工将会对工期造成颠覆性的影响。现场结合母线安装进度及周边环境，将GIL母线安装耐压试验进行科学有效的规划，具体实施流程如下：

流程一进入离线改造段(设备停电前)，参考图4，图4为第一次592kV耐压试验区段平面图，图4中的阴影部分为耐压试压区段，非阴影部分为旧母线段。在电站正常运行情况下，开展新增段GIL母线安装工作，安装完成后对该部分母线开展592kV耐压及局放监测试验，检验母线安装质量及设备可靠性；

流程二进入停电接入段，参考图5，图5为第二次592kV耐压试验区段平面图，图5中的阴影部分为耐压试压区段，非阴影部分为旧母线段。机组大修停电后现场将新装段母线与开关站及原有主变侧母线进行对接安装，并在原GIL母线对接处设置一米长母线作为新旧母线隔离断口，安装完成后保持一米母线设备断口断开，对其它新接入母线施加电压(592kV)检验安装质量及设备可靠性；

流程三进入全段验证，参考图6，图6为第三次592kV耐压试验区段平面图，图6中的阴影部分为老练试压区段，非阴影部分为旧母线段。在新接入母线试验合格后将一米断口母线导体安装接入，由于其它段GIL母线已进行了592kV耐压试验，为避免对旧母线及原有避雷器设备造成二次损坏，本次耐压电压经核定为318kV运行电压，检验安装质量及设备可靠性。

通过增设新旧母线一米隔离断口，有效的将新旧母线进行隔离，从而最大程度的验证新安装母线的安装质量，同时最小程度的控制给旧母线带来的二次破坏。根据现场环境，因地制宜设置永临结合的试验加压点设备，确保现场高效可靠的完成耐压试验，同时为后续设备检修提供有效保障。同时，通过本实施例的试验方案的应用，也能够较大程度缩减母线气室微水处理的工期，提升了施工效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。