拉西瓦水電站750 kV GIL安裝技術淺析

曾建洲

(葛洲壩集團機電建設有限公司，四川 成都 610091)

拉西瓦水電站750 kV GIL安裝技術淺析

曾建洲

(葛洲壩集團機電建設有限公司，四川 成都 610091)

結合拉西瓦水電站750 kV GIL安裝技術分析了750 kV超高垂直GIL設備安裝技術難點，介紹了750 kV GIL設備主要結構、施工工藝及其高壓試驗情況。

750 kV；GIL；安裝；設計

0 引言

拉西瓦水電站總裝機6×700 MW，電源經地下GIS開關站，通過兩回氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)到出線站。電站以750 kV一級電壓接入西北電網。

GIL設備布置在高海拔(EL.2253～EL.2496)高寒地區。起點在電站地下廠房2253高程，經過長約120 m的GIL水平廊道，經207 m的GIL垂直豎井出山體，在出線樓2487高程與800 kV出線套管連接。分別送至西寧變電站和官亭變電站。

本文主要介紹黃河拉西瓦水電站750 kV-GIL的工裝設計、設備結構和布置、安裝調試與試驗等。主要施工內容為，750 kV-GIL敷設高差：234 m，總長：2 778 m，其中第一回GIL:A相=409 m、B相=423 m、C相=452 m，第二回GIL:A相=489 m、B相=493 m、C相=512 m。

1 GIL設備安裝施工難點分析與設計

1.1 吊裝過程中的通信設計

設備在垂直豎井內安裝落差為210 m，吊車在垂直豎井的頂面，安裝工作面離吊車最遠距離為210 m且全在截面僅為18 m2的豎井內，吊車指揮人員無法看見GIL安裝工作面，視覺通信嚴重受阻，采用電話通信，安裝面、吊車指揮人員、吊車司機三方面必須配合十分緊密，不能有任何時間差；安裝中采取電話和無線對講機接力信息傳遞兩種方式。電話裝在安裝工作面和豎井頂面指揮員身旁，在豎井的各檢修層平臺設置信息傳遞人員，在吊裝GIL母線段時，先由頂面指揮人員用電話通知安裝工作面準備，同時各層信息傳遞人員的視線要密切監視被吊的GIL母線段，到達本層后立即將信息傳遞給下一層。這樣既保證吊裝的安全性也保證信息的可靠傳遞。

1.2 垂直吊裝中鋼繩的減震設計

垂直豎井內安裝落差為210 m，在安裝過程中，吊繩最長200 m，受載后鋼繩沿長度方向上下振動，實測最大振幅約150 mm，消除鋼繩的沿長度方向上下振幅是保證安裝面的平穩對接的前提。從理論上講減震的方式有很多種，但無論哪種減震方式，都很難徹底消除本工程GIL在豎井內吊裝過程中鋼繩沿長度方向的上下振動，其根本原因是鋼繩的長度太長。如果將鋼繩的長度限制在幾米內，顯然這種鋼繩沿長度方向的上下振動的振幅可達到忽略不計的程度?；谶@種思路，本工程采取了全部荷載轉移方式消除鋼繩沿長度方向的上下振動，即當被吊裝GIL段母線下降到快接近接觸面3～5 m時，將GIL全部荷載轉移到工作面頂部設置的臨時吊具上，然后用臨時吊具上手拉葫蘆進行起重調節，從而保證安裝中的平穩連接。

1.3 豎井GIL安裝中的防氣流和防塵設計

800 kV GIL豎井通風入口處在地下廠房主變層，出口在800 kV出線樓電抗器層，全長327 m，高差210 m，實測洞口空氣流速約為30 m/s，空氣灰塵度為大于0.5 μm/ft3的灰塵數量達到4 000 000個以上。本工程的GIL豎井氣流是產生整個安裝通道灰塵的根源，因此限制氣流是減小安裝處灰塵途徑之一，而減小GIL豎井氣流入口的面積是減小氣流的有效方法；安裝過程中配合設置防塵小空間也是減小安裝面灰塵的重要手段?；谏鲜龇治?，減小GIL豎井氣流入口的面積80%，并在安裝處設置3 m2防塵間，安裝面灰塵研究實測大于0.5 μm/ft3的灰塵數量最大時為200 000個以下。

2 設備結構及安裝方法

2.1 施工方案

施工設備布置→設備到貨驗收→設備安裝中心、高程標定→基礎支架安裝→水平與重直交點段安裝→水平段安裝→GIL與GIS連接→氣室抽真空、充SF6、微水測量→垂直段安裝→GIL與并聯電抗器連接→出線套管安裝→年漏氣率測量→接地→常規試驗→高壓試驗→耐壓斷口恢復性安裝→移交驗收。

2.2 設備到貨驗收

按10%開蓋內檢，觀察絕緣子是否受傷，100%檢查N2壓力，補氣；在倉庫進行GIL外觀質量驗收時，發現01T-24段有一處10 mm深的凹陷，卸下三柱式絕緣子，人進入母線內部用木錘進行修復后光滑，清掃干凈后，安裝三柱式絕緣子；在打開01J8段母線進行清掃時，發現內部有一個三柱式絕緣子破裂，對已損壞的母線段用標準備用段母線進行替換，制造廠再補發三柱式絕緣子；造成部分設備損壞的直接原因是網狀包裝。

2.3 基礎支架安裝

基礎支架的水平度為±3 mm以內，間隔之間的水平度為±6 mm。間隔內部的位置允許偏差為±5 mm，間隔之間的允許偏差是±10 mm，具體如圖1所示。使用化學膨脹螺栓固定基礎，水平基礎螺栓M36，垂直基礎M36，打孔允許偏差±3 mm以內。

圖1 滑動支撐套件(鞍座)圖

2.4 垂直段安裝

垂直段210 m，安裝將從下至上進行。使用2臺橋機，在垂直軸頂部平臺，組裝一個單元段卡入滑軌，按≯50 m/min滑下，降到最終安裝部位。在安裝期間，整個垂直母線被液壓裝置支撐頂起，在所有的母線段都裝配好之后，整個垂直母線由頂部構架支撐，沉降應10 m≯20 mm，底部的液壓裝置成為母線永久減震裝置(圖2)。

圖2 液壓減震裝置圖

2.5 水平段安裝

在GIL管道層(EL.2252.70)布置區沒有布設起吊裝置，根據管道層6 m空間和水平廊道結構，自制了2臺5 m龍門吊，滿足了水平段設備運輸和安裝，如圖3所示。

圖3 水平廊道GIL安裝圖

2.6 GIL與GIS連接

GIL與GIS連接設置在2 252.70 m高程。GIS快速接地開關安裝就位后，GIL與GIS對插聯接。為了減緩快速接地開關對GIL沖擊，在此布置了波紋管，同時解決母線熱膨脹，如圖4所示。熱膨脹波紋管調節方法如下：波紋管(17±1)in，閉帽螺母調節公式為：ΔL=L×(T-20)/50。其中L為標稱間距(20 ℃)；T為所測量的外殼溫度，安裝環境5 ℃時，L為1.5 in。

圖4 波紋管調節圖

2.7 出線套管安裝

800 kV出線套管為GIL的終端，布置在EL.2460地面出線站。在EL.2487出線套管與GIL對插聯接。經過六分裂跳線分別送西寧變電站和官亭變電站。

2.8 GIL與并聯電抗器連接

并聯電抗器布置在出線站，GIL與并聯電抗器對接在2 468.60 m高程。并聯電抗器安裝就位后，GIL與并聯電抗器對接。

2.9 耐壓斷口恢復性安裝

耐壓試驗完畢后先對原狀態行進全面檢查并與耐壓前進行比較，待一切符合要求后恢復被隔離的設備。氣體回收。聯接三相電抗器導體；聯接兩回GIL與GIS導體。分別對9個氣室抽真空、充氣、微水分析、滲漏檢測。

3 氣室抽真空、充SF6、微水測量、年漏氣率測量

整套GIL每相分成5個氣室，每個氣室布置了密度繼電器、防爆閥、局放監測裝置、充氣自封閥。水平段標稱9.5 m，垂直段標稱11.5 m。絕緣子底部設置微粒捕集器，使用微粒捕集器的GIL母線，抗污染能力比典型的GIS母線更強。氣室抽真空時間為：真空度達到1 Torr后，繼續抽真空1 h以上，使真空度處于0.2 Torr以下，30 min確認一次。

800 kV GIL用SF6氣體作為絕緣介質。氣室額定壓力為480 kPa/20 ℃，當環境氣壓77.6 kPa/14 ℃時，應對當時的充氣壓力按如下公式修訂：

Pr=Pn+C1+C2

C1=(0.1+Pn)×{[(273+t)/(273+20)]-1}=(0.1+Pn)×[(t-20)/(273+20)]

式中，Pr為在溫度t和氣壓在Pt(kPa)下的相對充氣壓力(MPa)；Pn為20 ℃、101.3 kPa氣壓的額定氣壓力(MPa)；C1為溫度修正值；C2為壓力修正值(測試海拔EL.2262=氣壓77.6 kPa，環境14 ℃)。

充氣48 h后進行SF6氣體中濕度測量，有電弧分解物氣室≤150 μL/L，無電弧分解物的氣室≤250 μL/L。氣體密封性試驗，采用局部包扎法檢漏，每個密封部位包扎后5 h，測得SF6氣體含量≯30 μL/L。每個氣室相對年漏氣率≯0.5%。

4 試驗

GIL額定絕緣水平，通過過電壓保護計算，以避雷器保護水平為基礎，絕緣配合如表1所示。

表1 800 kV GIL絕緣配合表 單位：kV

高海拔修正系數采用k=1/(1.1-H/10 000)進行校正，其中H為安裝地點的海拔高程(m)。

現場試驗項目800 kV GIL設備主回路交流耐壓試驗，設備超聲局部放電檢測。

試驗電壓(Uds)按設備出廠工頻試驗電壓Us×0.8計算，即對800 kV GIL主回路施加768 kV的電壓，時間為1 min，如圖5、圖6所示。

試驗設備布置在出線設備平臺層EL.2481.00，離公路高度21 m。試驗畢一相、使用汽車吊轉移一相。2009年3月2日進行第一回B相耐壓時，電壓升到

圖5 試驗加壓程序

圖6 試驗接線原理圖

768 kV/4 s閃絡，當最終電壓升到741 kV時，查出101A氣室03A-02F管母閃絡，故障原因為設備出廠前未安裝屏蔽罩，導致尖端閃絡。故障段恢復安裝屏蔽罩，耐壓768 kV/60 s通過。

2009年3月5日進行第二回A相耐壓時，電壓升到550 kV/24 s閃絡，當最終電壓升到586 kV時，查出01AL氣室閃絡，故障原因為導體端部未設計均壓罩，導致尖端閃絡。在01AL導體安裝φ196屏蔽罩，耐壓768 kV/60 s通過。

5 結語

拉西瓦水電站800 kV GIL 2008年7月19日正式開工，2009年4月15日正式帶電投入運行。它的建成填補了我國210 m垂直豎井、750 kV等級GIL設備安裝運行的空白。通過水電站800 kV GIL研究與施工，掌握國際、國內設備性能指標、安裝施工特殊工藝，電氣調整試驗與高壓試驗的最新設備和方法，為我國超高壓輸變電工程的建設提供了寶貴的經驗。

2014-09-22

曾建洲(1970—)，男，湖北長陽人，高級工程師，研究方向：機電安裝。