長河壩水電站500 kV電纜耐壓試驗方案研究

杜鵬，楊東波

（浙江華東工程咨詢有限公司，浙江 杭州 311122）

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，共4臺機組，電站裝機容量為2600 MW，平均發電量約為108.0億kW·h，枯水期平均出力約為376 MW，遠景可達110.4億kW·h和638 MW。500 kV輸變電工程是長河壩水電站建設中的重大工程。由于電纜線路長、電容量大，試驗難度較大，所以本文對電纜的交流耐壓試驗方案進行專題研究。

近幾年，國內在建的大型水電站較少，可參考案例寥寥無幾。上海世博會傳輸線路為500 kV電纜，文獻[1]介紹了其500 kV交聯電纜竣工耐壓試驗方案，分析了變頻串聯諧振耐壓、空沖電纜帶電24 h運行、零起升壓耐壓后空沖電纜24 h等3種試驗方案的原理。文獻[2]給出了電纜試驗的一些行業規范標準。文獻[3]對感應電壓進行了測試，一是對抑制感應電壓的措施進行了試驗驗證；二是對感應電壓注入測量法進行了現場試驗驗證。文獻[4]分析了直流耐壓試驗對交聯聚乙烯電纜絕緣性能的影響，闡述了高壓電纜用交流耐壓試驗取代直流耐壓的必要性及迫切性。文獻[5]結合實際工作，對工頻耐壓試驗、串聯諧振耐壓試驗、0.1 Hz超低頻耐壓試驗這三種相似但各不相同的試驗設備及方法作簡單的介紹。文獻[6]通過分析計算，采用合適耐壓方案，完成了長達5.08 km鄭州濱-騰220 kV交聯電纜耐壓試驗。文獻[7]利用現有設備，通過合理配合，在不降低試驗系統品質因數的前提下完成了大容量、高電壓、長距離電纜的交流耐壓試驗。文獻[8]從水電站電氣設備安裝質量控制要素入手，提出提升水電站電氣設備安裝質量的具體措施及電氣設備調試管理方法。文獻[9-10]介紹了水電站電氣安裝的重要性和質量控制要點。在水電站機電安裝中，電氣設備的安裝尤為重要，關系到后期電站的運行安全。本文結合長河壩水電站工程特點，依據相關標準規范，研究了更具實際操作意義的500 kV電纜交流耐壓試驗方案。

1 試驗介紹

本試驗的自然條件要求：氣溫范圍10～40 ℃，相對濕度≤80%，風速0～3 m/s。

1.1 試驗項目

本次試驗主要包括3個主要項目，即GIB及電纜現場交流耐壓試驗、GIB內裝避雷器現場交流電壓試驗、GIB及內裝避雷器現場局部放電測量。

1.2 試驗電纜

長河壩水電站500 kV電纜由SILEC制造廠家生產，額定電壓500 kV，額定頻率50 Hz，工頻60 min耐受電壓（有效值）為600 kV。

1.3 試驗目的

檢查電纜安裝后的絕緣性能是否良好，檢驗是否存在絕緣隱患（如安裝錯誤，包裝、運輸、儲存和安裝調試中的損壞等）導致的絕緣故障。

2 主要試驗流程及加壓程序

2.1 主要試驗流程

試驗人員和設備進場后，組裝并調試好試驗設備后，按2個步驟完成500 kV GIB和3號機兩回500 kV高壓電纜的特殊試驗。其中GIB的局部放電試驗將與500 kV GIB內裝避雷器交流電壓試驗同時進行。

主要試驗流程：試驗人員和設備進場組裝并調試好試驗設備后，按3個步驟完成500 kV GIB 和兩回500 kV高壓電纜的特殊試驗。其中 GIB的局部放電試驗將與500 kV GIB內裝避雷器交流電壓試驗同時進行。主要試驗流程包括以下幾個步驟：

步驟1： 進行500 kV第Ⅲ回高壓電纜現場交流耐壓試驗，同時進行3號主變高壓側500 kV廠房段第Ⅲ部分GIB 交流耐壓試驗；

步驟2： 進行3號主變高壓側500 kV廠房段第Ⅲ部分GIB 內裝避雷器交流電壓試驗，同時進行該部分GIB的局放測試；

步驟3： 進行500 kV第Ⅱ回高壓電纜現場交流耐壓試驗，同時進行2號主變高壓側500 kV廠房段第Ⅱ部分GIB 交流耐壓試驗；

步驟4： 進行2號主變高壓側 500 kV 廠房段第Ⅱ部分GIB內裝避雷器交流電壓試驗，同時進行該部分GIB的局放測試；

步驟5： 進行500 kV第Ⅰ回高壓電纜現場交流耐壓試驗，同時進行1號主變高壓側500 kV廠房段第Ⅰ部分GIB交流耐壓試驗；

步驟6：進行1號主變高壓側500 kV 廠房段第Ⅰ部分GIB內裝避雷器交流電壓試驗，同時進行該部分GIB的局放測試。

2.2 加壓程序

第Ⅰ階段：從0 min時刻開始零啟升壓，于1 min時刻升壓至Ⅰ段試驗電壓317.5 kV，持續至4 min時刻，持續時間3 min；

第Ⅱ階段：于4 min時刻從Ⅰ段試驗電壓升高電壓，于5 min時刻后升至Ⅱ段試驗電壓510 kV，持續至10 min時刻，持續時間5min；

第Ⅲ階段：于10 min時刻從Ⅱ段試驗電壓降低電壓，于11 min時刻降至Ⅲ段試驗電壓 330 kV，持續時間60 min，于71 min時刻再次降低試驗電壓，于72 min時刻降壓至0 V。

3 接線原理及參數計算

長河壩水電站共4臺機組，安裝調試順序從4號機組到1號機組。4號機組主變出線電纜最長，故以最長的4號主變出線電纜C相為例，計算電纜現場交流耐壓時的各項參數。給出4號機組主變出線電纜C相耐壓試驗所用主要儀器設備參數見表1。

根據法國SILEC提供的《設備特性及性能保證值》，本工程中所用的500 kV電纜導體和金屬套間單項電容值為0.145 μF/km。4號主變出線電纜C相長度為400 m，試驗范圍內GIS的電容量為9000 pF。

測量用分壓器電容量為750 pF，則被測試驗回路中總電容量約為：

選用2臺額定電壓250 kV，電感量100 H，額定電流6 A電抗器，1臺額定電壓125 kV，電感量500 H，額定電流6 A電抗器，將3臺串聯組成1個電抗器組。再由4個電抗器組并聯，則電抗器組的額定電壓為600 kV，電感量為62.5 H，額定電流為24 A。

諧振頻率為：

最高試驗電壓下回路電流為：

表1 4號主變出線電纜C相耐壓試驗用主要儀器設備試驗參數Table 1 Test parameters of main equipment for C withstand voltagetest of main transformer outlet cable No. 4

經計算，該套試驗設備各項參數均能滿足500 kV電纜現場交流試驗要求。

4 結論

長河壩水電站500 kV電纜耐壓試驗方案可操作性較好，在現場施工中可應用性較廣。在交流耐壓試驗難度較大的情況下。本文合理地安排試驗步驟，有利于縮短試驗周期，減小技術和安全風險，縮短了工程工期，值得在實際工程施工中推廣。