220kV GIS(辅助开关站)单体调试

摘要：本文以海南昌江核电厂220kV GIS(辅助开关站)电气设备调试为依据，论述220kV GIS(辅助开关站)设备单体调试，验证GIS设备是否符合电气设备交接试验规程、设计和厂家技术要求的技术特性和绝缘特性，确保220kV GIS(辅助开关站)设备安全、可靠地投入运行。

关键词：核电站；220kV；GIS；单体调试

中图分类号：TL48 文献标识码：A

前言：

海南昌江核电一期220kV 辅助开关站配电装置为单母线接线方式，采用江苏中兴创元高压电气有限公司提供的220kV GIS成套设备。本期220kV GIS共设计4个间隔，其中，2回辅助变压器间隔、1回220kV电缆进线间隔、1回PT间隔，220kV进线通过架空线接入220kV GIS辅助开关站。220kV GIS主要技术参数如下：设备型式：IFT；额定电压：252kV；额定电流：2000A；额定频率：50Hz

1.施工前准备

图纸文件及准备：调试所使用程序文件、施工图纸、厂家资料齐全，并经审核；

现场条件准备：被试220kV GIS(辅助开关站)设备所有安装工序都已完成；试验现场地采光、照明条件应良好，有可靠合格试验电源备用，场地清理完毕；现场已经按试验要求做好安全措施、警戒标记；绝缘试验一般在良好天气条件下进行，环境温度不宜低于5℃，空气相对湿度不宜高于80%；电气试验工程师已对参与试验的相关人员进行安全技术交底。

工具准备：准备好相关的绝缘电阻测试仪250～2500V、交流电流表T24-AV、单相调压器5kVA、介损测试仪AI-6000A、直流电阻测试仪BZC3393等

人员准备：电气试验工程师1名，电气试验班长1名，电气试验工4名，安全员1名；所有参与调试的特种作业人员需持证上岗；参与调试人员应首先仔细阅读相关的图纸、资料，熟悉所试220kV GIS(辅助开关站)设备调试方法及注意事项。

2.施工方案内容

2.1 SF6气体的验收：GIS充气前应确认SF6新气气瓶数量，抽样进行全分析试验，对气瓶抽检率为10%。国产SF6新气全分析试验外送进行试验，试验结果应符合表1中的要求。

表1 SF6气体新气质量标准

2.2密封性试验：采用灵敏度不低于1×10-6（体积比）的检漏仪对各气室密封部位、管道接头等处进行检测时，检漏仪不应报警。测量应在风速不大，环境中尽量不含烟雾、溶剂蒸气的情况下进行。测量应在220kV GIS充气24h后进行。

2.3测量SF6气体含水量：GIS气室中的SF6气体含水量测量应在GIS充气48h后进行。用微水测试仪测量GIS气室中的SF6气体含水量，应符合：断路器气室小于150μL/L；其它气室小于250μL/L。GIS任何气室每次充气后，都应对该气室进行SF6气体含水量测量。

2.4SF6气体温度补偿压力开关试验：检查SF6密度继电器中温度补偿压力开关的动作值应符合表2的规定。

表2 温度补偿压力开关的动作特性

2.5测量主回路导电电阻：直流压降法；使用回路电阻测试仪，依据GIS厂设计文件《主回路电阻测量方案》要求，闭合待测回路上的断路器、隔离开关和接地开关，去除接地开关端子上的接地板，给每一被测试区间部位通入100A 直流电流，测量回路两端之间的直流电阻。现场测量值不超过出厂计算值的1.2 倍。试验可以在SF6 气体中或空气中进行，不允许在真空状态下进行；

2.6断路器试验

测量分、合闸线圈绝缘电阻：用1000V兆欧表测量分、合闸线圈绝缘电阻，不应低于10MΩ。

测量分、合闸时间及三相同期性：用开关测试仪测量分、合闸时间及三相同期性。测试应在断路器额定操作电压下进行，实测值应符合：分闸时间≤30ms，分闸同期性≤3ms，合闸时间≤100ms，合闸同期性≤5ms。

操动机构试验：控制线圈端钮电压在85%、100%、110%额定电压下断路器应可靠合闸，在65%、100%、110%额定电压下应可靠分闸，30%额定电压下分闸不动作，分别操作3次，每次操作结果均应符合要求。

隔离开关、接地开关、故障接地开关

操动机构的试验：控制线圈端钮电压在85%、100%、110%额定电压下隔离开关、接地开关、故障接地开关应可靠分、合闸。额定控制电压下连续进行分、合闸操作5～10次，必须操动正常。

测量分、合闸时间：用开关测试仪测量分、合闸时间。测试应在额定操作电压下进行，隔离开关、接地开关实测值应符合：分闸时间≤1s，合闸时间≤2s；故障接地开关实测值应符合：分闸时间≤8s，合闸时间≤8s。

2.7电流互感器试验

测量二次绕组的绝缘电阻：采用2500V兆欧表，测量各二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻。绝缘电阻值不宜低于1000MΩ。

二次绕组的交流耐压试验：二次绕组之间及其对外壳的交流耐压试验电压为2kV。

测量二次绕组的直流电阻：采用双臂电桥测量二次绕组的直流电阻，同型号、同规格、同批次电流互感器二次绕组的直流电阻和平均值差异不宜大于10%。当有怀疑时，应提高施加的测量电流，测量电流（直流值）一般不宜超过额定电流（方均根值）的50%。

检查变比：一次绕组通入大电流，测量二次绕组的电流，记录一次侧和二次侧的电流。使用0.2级的电流互感器和0.2级的电流表。试验时应断开二次绕组接线端与外部的连接，并短接非被试绕组，防止开路。

测量励磁特性：测量保护级二次绕组的励磁特性，二次绕组通入电流，通入电流不超过二次绕组的额定电流，同时测量电压，记录电流与电压的关系曲线。当电流互感器为多抽头时，可在使用抽头或最大抽头测量。测量后核对是否符合产品要求。

2.8电压互感器试验

测量绕组的绝缘电阻：采用2500V兆欧表，测量一次绕组对二次绕组及外壳、各二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻。绝缘电阻值不宜低于1000MΩ。

绕组的交流耐压试验:二次绕组之间及其对外壳的交流耐压试验电压为2kV。一次绕组接地端N对地的交流耐压试验电压为3kV。

测量绕组的直流电阻:采用单臂电桥测量一次绕组的直流电阻，与换算到同一温度下的出厂值比较，相差不宜大于10%。采用双臂电桥测量二次绕组的直流电阻，其值与换算到同一温度下的出厂值比较，不宜大于15%。

检查变比:一次绕组施加电压，测量二次绕组的电压，记录一次侧和二次侧的电压，变比必须符合设计要求，并应与铭牌相符。试验时应断开二次绕组接线端与外部的连接，防止二次绕组短路。

2.9控制及辅助回路试验

用500V兆欧表检查，其绝缘电阻值应不小于1MΩ；工频耐压试验，试验电压为1000V，试验时间为1min，当绝缘电阻大于10MΩ时，可用2500V兆欧表代替。

根据保护装置的设计要求确定电流互感器与电压互感器二次接线方式；确定断路器防止跳跃的措施，核实操作箱的合、分闸继电器与断路器的合、分闸线圈是否匹配；

检查GIS本体设备至GIS自带控制柜、控制柜至NCS测控柜、控制柜至保护柜二次回路的接线是否正确，是否符合要求；

实际操作各侧断路器及刀闸，检查开关的动作情况及所有信号回路的指示是否正确；检验信号直流回路与保护及安全自动装置的直流回路是否确实没有寄生回路的存在；

2.10继电器校验

外观检查：检查低电压继电器器身是否完好无损，熟悉其型号、额定参数、内外构造、接线原理图等；

将电压继电器电源、触点接点引入继保仪对应的电气量（电流量Ia、Ib、Ic，N电压量Ua、Ub、Uc，N）和开入量对应端口上；

继电器线圈动作值校验，使用继保仪加交流或直流电压，慢慢往上升直到接点动作；后将电压往下降直到接点返回，记录动作值；

将继保仪电源引进，器身接地，在交流电压、电流测试界面进行动作值及其返回值的测试，在交流/直流时间测试界面测试动作时间；

记录电压继电器动作值、返回值、动作时间；

接点动作电压应按使用要求进行整定，其整定误差值不得超过产品技术条件的规定；

时间继电器校验：将电源、触点接点引入继保仪对应的电气量（电流量Ia、Ib、Ic，N电压量Ua、Ub、Uc，N）和开入量对应端口上；

设置时间继电器整定时间；

将继保仪电源引进，器身接地，进入交流时间或直流时间界面，设置内部参数和接点返回方式；

记录时间继电器动作时间；

质量标准及要求：线圈的吸合电压不应大于额定电压的85%，释放电压不应小于额定电压的5%，短时工作的合闸线圈应在额定电压的85%~110%范围内，分励线圈应在额定电压的75%~110%的范围内可靠工作。

2.11电气连锁试验

GIS的不同元件设置的各种连锁均应进行不少于3次的试验，以检验其功能的正确性；

接地开关与有关隔离刀的互相连锁；

接地开关与有关电压互感器的互相连锁；

隔离开关与有关断路器的互相连锁；

隔离开关与有关隔离开关的互相连锁；

2.12主回路绝缘耐压试验

本试验应在其它试验项目完成且合格后进行；

耐压试验前，测试主回路绝缘电阻；应在1000MΩ以上；

耐压试验前，GIS上所有电流互感器二次绕组应短路接地。母线外壳的接地及接地连线铜排已完成；

耐压试验前，应将GIS所有外接设备如：高压电缆、架空线、变压器隔离开来；

试验程序为，先将电压升至额定相电压（146kV）停留5分钟后降至零，将PT隔离刀切开并合上PT地刀。再将电压升至试验电压（460×0.8=368kV）持续一分钟后降至零。如升压过程中发生老练试验性闪络，可从零开始重新升压进行试验。必须保证最后一分钟耐压通过；

试验电压的施加：规定的试验电压应施加到每相导体和外壳之间，每次一相，其它的导体应与接地的外壳相连；每个部件至少施加一次电压，同时应注意尽可能减少固体绝缘的重复试验次数，尽量在GIS不同部位引入试验电压。

试验接线图

所有参与耐压试验的断路器、隔离开关及接地开关的状态如下图所示：

2.13局部放电试验

工作负责人应在开始工作前向全体工作成员交待清楚工作地点、工作任务，特别注意与临近带电设备的安全距离；

选择合适位置将局部放电检测装置平稳放置，将接地端可靠接地，接取电源。

在母线管上安装传感器，连接测试线；

试验结线示意图

检查试验结线正确性；

开始局部放电测试；

将施加的工频电压升高到预加电压值Up，并至少维持10S，然后降低到测量局部放电强度的电压值Ud（Up和Ud均用GIS额定电压U的倍数表示）；

单相一壳式GIS在单相试验回路上进行试验，三相一壳式GIS在单相或三相试验回路上进行试验；

单相一壳式GIS用于有效接地系统，试验电压为Up=U，Ud=1.1√3 ；

三相一壳式GIS用于有效接地系统。单相试验回路Ⅰ：经制造厂家同意，每相的主回路应轮流接到电源，其它相的主回路连通外壳一起接地，试验电压为Up=1.3U，Ud=1.1U。单相试验回路Ⅱ：采用共有一接地的两个电源进行试验（见图1），主电源连接到一相的主回路，辅助回路接到另一相的主回路，其电压值的选择应使这两相同的电压等于主电源电压的倍，第三相主回路连同外壳一齐接地，主电源应轮流接到每一相的主回路，带电的两相间的试验电压为Up=1.3U，Ud=1.1U；

单相一壳式GIS用于非有效接地系统，试验电压为Up=1.3U，Ud=1.1U，Ud=1.1U/√3 ；

三相一壳式GIS用于非有效接地系统。三相试验回路：首先将外壳和电源的中性点接地，然后将各相的主回路轮流和外壳相连后接地。对每一种情况，相间的试验电压为Up=1.3U，Ud=1.1U。单相试验回路：每相的主回路轮流接入电源，其它相的主回路和外壳一起接地，试验电压为Up=1.3U，Ud=1.1U，Ud=1.1U/√3 ；

试验数据初步分析，数据是否准确、有效；

根据相关试验规程对数据进行判断；

质量标准及要求：单个绝缘件的放电量应不大于3pC，对一个间隔应不大于10pC。互感器、套管等元件的局部放电量应按各自标准规定。

3.结束语

220kV GIS(辅助开关站)是核电站重要电气组成部分，调试除了有明确的方法外，过程中文明施工、环保措施和安全管理措施也需落实到位。另质量通病在过程中也要有针对性的措施。只有做好了相关的准备，过程严格控制，才能保证调试工作安全、高质量完成。

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