湖南平江抽水蓄能有限公司 湖南平江 414500
摘要：抽水蓄能电站（简称抽蓄电站）超高压500kV GIS分为地上、地下两部分，采用500kV超高压电缆连接成500千伏配电装置系统。根据国家规程规定，GIS及高压电缆安装完成后，都需要进行交流耐压交接试验。一般抽蓄电站GIS因设备间狭小，无法布置高压试验套管，也无法布置高压耐压试验设备，因此只能将地上GIS、地下GIS与高压电缆连接起来后从地上GIS出线套管处加压进行耐压试验。为解决这一难题，既考虑检验设备安装质量的实际需要，兼顾尽量减少对设备的损害，又能满足相应的国家标准和IEC标准对设备高压耐压的检验要求，在充分研究电站GIS与高压电缆性能参数和提炼其他电站成功经验后，提出了抽蓄电站GIS与高压电缆整体串联谐振交流耐压的试验方案成果。
关键词：500kV高压电缆；GIS；耐压试验
本试验成果是考虑检验设备安装质量的实际需要，兼顾尽量减少对设备的损害，又能满足相应的国家标准和IEC标准对设备高压耐压的检验要求，在充分研究了抽蓄电站GIS与高压电缆性能参数和提炼其他电站成功经验后，提出了抽蓄电站GIS与高压电缆整体串联谐振交流耐压的试验方案成果。该成果较好地解决了施工中遇到的工程难题，节省了试验费用，也降低了工程造价。
一、交流耐压基本方法
对 GIS、发电机和变压器、交联电缆、高压断路器等电容量较大、试验电压高的被试品进行交流耐压试验，需要大容量的试验设备，可采用串联谐振试验装置，它能够以较小的电源容量对较大电容和较高试验电压的被试品进行耐压试验，回路由被试品负载电容和与之串联的电抗器和电源组成，如图所示。
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T：励磁变压器；Uex：励磁电压；L：电感；R：限流电阻；Ucx：被试品上的电压；
Cx：被试品电容；C1，C2：电容分压器高、低压臂；PV：电压表
二、联合耐压方案确定
2.1 U0值的确定
首先就U0值的标准进行讨论。IEC 62067与GB50150-2006中规定500kV系统U0为290kV，但行业标准（DLT 5228-2005 水力发电厂交流110kV～500kV电力电缆工程设计规范）中规定U0为运行电压300kV。各方一致认为，较高的电压更能发现缺陷，根据桐柏电站的经验，取U0为300kV是设备能够承受的，因此本试验也选择U0值为300kV。
2.2试验方案比选
对地上、地下GIS与高压电缆同时按136kV/2分钟 — 272kV/10分钟—408kV /1分钟— 510kV/1分钟—349kV（1.1Um/√3）/24小时程序进行耐压。高压电缆按IEC62067和GB 50150-2006中规定的1.7 U0/1h 耐压能有效发现缺陷，24小时1.1Um/√3的方式虽然也符合IEC62067和GB 50150-2006的规定，但因试验电压与运行电压相差无几，实际上不一定能发现潜在的缺陷。GIS厂家因担心GIS在高电压下耐压时间超过30min会导致盆式绝缘子绝缘激活，不同意GIS与高压电缆共同耐压510kV/1h。对次，根据经验，500kV GIS与高压电缆共同耐压1小时是能够通过的，但考虑到电站GIS为ABB进口产品，运行经验较丰富。而抽蓄安装的GIS为新东北公司首次在蓄能电站中应用的产品，缺乏实际运行经验，且在工厂试验中交流耐压时间均未超过1min，因此可以对510kV/1h的联合耐压等级、时间进行讨论修改。但对于专家组依据国内成功经验提出的500kV/1h或是500kV/0.5h的方案，GIS厂家仍表示不能接受。
高压电缆厂家最关注的问题是对联合耐压设备可能暴露的缺陷的责任划分，因此反复提出要明确GIS与高压电缆的分界，其建议的试验步骤如下
（1）先单独作地面GIS耐压。（按GIS厂家的程序作、136ｋＶx2m、272kVx10m、408kVx1m、544ｋＶx1m）
（2）接上地面GIS和电缆、分开地下GIS和电缆的连接、对地上GIS与高压电缆同时耐压。（按GIS厂家的程序作、136ｋＶx2m、272kVx10m、408kVx1m、544ｋＶx1m）
（3）最后连接上地下GIS、电缆及地面GIS作整体线路加压（按折中方案加压、136ｋＶx2m、272kVx10m、408kVx1m、510ｋＶx1m、349kVx24hr）
电缆厂家提出试验方案后，各方均认为，整个试验过程地上GIS将重复耐压3次，不符合DL/T 555-2004 Cl 8.2.1的规定。可能会对GIS造成损伤。方案第二步的最后阶段耐压为544kV/1min，超过了IEC标准中500kV交联聚乙烯电缆的现场交流耐压试验电压值，有不妥之处。
2.3.耐压试验方案的最终确定
联合耐压试验方案必须即达到有效考核被试品的目的，又满足设备厂家出于己方利益提出的要求。专家根据以往经验指出，GIS设备一般不会存在绝缘缺陷，相比之下高压电缆存在缺陷可能性更大，因此必须以电缆耐压标准为依托，尽量使GIS耐压符合电缆的耐压方式。电缆与GIS共同耐压时，据行业内经验高压电缆运行中可能出现的过电压的计算值为额定电压的1.3～1.4倍，因此可选择400kV/1小时的加压方式。这样即满足并超过了规程规定的330kV/1小时的要求，也达到了电缆运行中实际可能出现的过电压，能够发现可能影响安全运行的缺陷。因规程规定GIS的耐压等级为544ｋＶ/1min，而高压电缆按规程要求是不能照此方式耐压的。为尽量有效的考核GIS，可在400kV/1小时之前进行510kV/1min的联合耐压。对于地上GIS，可以单独进行规程规定的544ｋＶ/1min耐压，这样在整个试验过程中，只有地上GIS进行了两次耐压，即能有效考核设备，又不会对GIS造成额外损伤。综合考虑，确定如下折中联合耐压试验方案：
（1）地面GIS安装完成后按DL/T 555-2004的规定单独进行老练耐压试验，方案为：136kV/2分钟 — 272kV/10分钟—408kV /1分钟— 544kV/1分钟，分相耐压。试验接线图如下：
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FC－变频柜 CH、CL-测量系统（高压分压器）
LH－高压电抗器 Cc－地上GIS TE－励磁变
（2）高压电缆与地上、地下GIS连接后整体耐压，方案为：136kV/2分钟 — 272kV/10分钟—408kV /1分钟— 510kV/1分钟— 400kV/1小时，分相耐压。试验接线图如下：
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FC－变频柜 CH、CL-测量系统（高压分压器） LH－高压电抗器
Cc－地上、地下GIS与高压电缆 TE－励磁变
三、总结
最终试验方案是本着对设备安全与质量负责的态度，综合考虑了电站与设备厂家的共同利益后研究出确定的。相信对以后其他工程的类似情况也具有指导作用。值得高度重视的是，高压电缆终端在耐压中是最易出现问题的，其他抽蓄电站的地面GIS、地下GIS、高压电缆共同进行500kV、30min的交流耐压过程中就有两个电缆头因终端处电场分布不均被打爆。抽蓄电站高压电缆的环氧树脂干式终端在国内尚无运行经验，因此终端制作的质量控制是重中之重的工作。
结合抽蓄电站运用该研究成果，对GIS设备及500kV高压电缆进行联合耐压试验，500kV GIS的A、B、C三相在老练及交流耐压过程中均无明显放电声、无击穿、无闪络，老练及耐压试验通过，高压电缆、GIS联合交流耐压试验无异常，试验合格，本试验方案可作为其他抽蓄电站借鉴应用。
参考文献：
[1] GB/311-83《高压输电设备的绝缘配合、高电压试验技术》
[2] GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
[3] GB/T 16927.1-1997《高电压试验技术 第一部分：一般试验要求》
[4] DL/T 474.4－2006《现场绝缘试验实施导则》
[5] DL/T 555-2004《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》
[6] DLT 5228-2005水力发电厂交流110kV～500kV电力电缆工程设计规范