大型地下變電站交接試驗標準流程及施工工藝

于春輝，曹 凱，翟晨龍，張運成，吳高揚

(國網濟南供電公司，山東 濟南 250012)

近年來，隨著中國城市建設的不斷發展，對城市電力基礎設施建設也提出了更高的要求，其中地下變電站建設占據重要的位置。地下變電站可以很好地解決城區電力負荷增長和土地資源緊缺的矛盾，提高土地綜合利用率，同時還可以優化城市環境，解決變電站電磁輻射和噪聲污染等方面的問題[1-2]。地下變電站的建設為人們帶來諸多便利，快速推動城市的發展，在未來的城市化進程中將會應用更加普遍。

地下變電站是一種較為特殊的變電站建筑形式，且往往與其他形式的建筑進行混合，其設計和施工也秉承小型、緊湊、綜合利用、成本節約等理念[3-4]。地下變電站因其特殊的結構形式，施工中存在諸多難點，如消防、通風、給排水等，但最為關鍵的仍是電氣設備的安裝就位、電氣試驗等方面。在狹窄的地下空間完成大型電氣設備的絕緣耐壓試驗，既要滿足試驗電壓等各方面參數要求，還要考慮狹窄空間內的電氣安全距離，同時要考慮土建施工、消防安裝、電氣調試等地下交叉施工等安全性因素。現有的交接試驗流程及施工工藝已無法滿足大型地下變電站交接試驗的要求，因此有必要對大型地下變電站的交接試驗流程進行規范，同時不斷完善施工工藝。

1 工程概況及現場防護措施布置

1.1 工程概況

目前，濟南市已建成投運2座110 kV地下變電站，分別是110 kV齊川變電站和110 kV廣場變電站，正在施工尚未投產的地下變電站1座。新建全地下變電站一般包括三層，分別是地下一層的電氣二次設備和主控室，地下二層的電氣一次設備，地下三層的電纜夾層。交接試驗主要針對電氣一次設備進行，包括110 kV主變壓器、GIS、10～35 kV開關柜及柜內設備、10～110 kV電力電纜、站用變、接地變、SVG或其他無功補償設備等。

1.2 防護措施的布置

針對地下變電站主變壓器和GIS耐壓試驗，必須事先搭設防護設施，保證高壓試驗滿足安全的前提下順利完成。主變壓器的耐壓和局部放電(局放)試驗，應在主變壓器吊裝口封蓋前進行。主變壓器耐壓和局放試驗需要使用大容量串聯諧振耐壓設備、油浸式電抗器、無局放勵磁變壓器等大型設備，考慮到地下變電站空間狹窄，無法滿足高壓試驗的安全距離要求，因此該試驗設備必須放置在地面上，但高壓試驗線從地面引入地下時，必須對試驗線進站通道進行防護性的搭設。

主變壓器耐壓試驗前，選擇晴朗天氣將防雨棚拆除，用絕緣桿搭設試驗進線通道，保證高壓試驗線與周圍圍欄保持足夠安全距離，如圖1所示，同時對高壓試驗線周圍2 m距離內放置安全圍欄，防止人員誤入試驗現場。

圖1 試驗進線通道搭設

110 kV GIS的老煉和耐壓試驗試驗電壓較高，而地下變電站內的空間極度狹小，無法滿足試驗要求，因此試驗設備只能放在地面上并合理布局。考慮到試驗接線較長，為滿足試驗電壓等要求，試驗導線必須選用防電暈導線。防暈導線從GIS設備吊裝口進入地下變電站，用絕緣繩輔助控制防暈導線的方向和安全距離，如圖2所示。

圖2 防暈導線與絕緣支撐圖

2 地下變壓器交接試驗流程及關鍵點控制

電氣設備交接試驗主要依據GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》、Q/GDW 11447—2015 《10～500 kV輸變電設備交接試驗規程》、Q/GDW 11651—2016《變電站設備驗收規范》等規程規范進行。交接試驗規程對被試電氣設備的試驗周期、試驗項目、試驗要求、測試標準和判斷依據等進行了規定，但這些規程都偏通用性，對于試驗測試流程、方法、操作和實施沒有具體的闡述。本文將詳述地下變電站交接試驗標準流程，為施工作業人員提供參考和依據。

變電站電氣設備交接試驗主要分為設備特性測試和絕緣特性試驗兩大類。設備特性測試主要反映被試設備自身的電氣和機械特性，例如變壓器的變比和極性、斷路器分合閘時間等機械特性、斷路器回路電阻測試等。絕緣特性試驗主要針對被試設備的絕緣狀況進行檢查和鑒定的試驗，如絕緣電阻測試、交流耐壓試驗等。一般來講，電力系統各類事故中，設備絕緣老化、劣化、受潮等絕緣事故占據主導地位，因此，絕緣特性試驗非常重要，是衡量電氣設備能否安全運行的重要參數之一，地下變電站交接試驗主流程如圖3所示。

圖3 地下變電站交接試驗主流程

2.1 特性測試流程及關鍵點控制

根據變電站待試設備的不同，所進行的特性測試試驗也各有差別，主要測試項目如表1所示。特性測試試驗時可依據待試設備不同依次展開，也可依據測試項目不同依次展開。

表1 變電站交接試驗的常規測試項目

測試過程中應注意關鍵點的管控。試驗現場必須裝設全封閉圍欄，無關人員撤離試驗區域，同時被測設備均應與其他設備拆離。試驗接線完畢后，需經試驗工作負責人進行二次檢查，無誤后方可通電試驗。試驗過程中，操作人必須站在絕緣墊上，試驗完畢時應對被試設備充分放電，對臨近電容量較大的設備也應同步放電，放電過程中操作人員應戴絕緣手套。

2.2 串聯諧振試驗流程及關鍵點控制

對高電壓、大容量的電力一次設備進行交流耐壓試驗時，一般采用調頻式串聯諧振試驗裝置進行交聯聚乙烯電力電纜、氣體絕緣組合電器(GIS)、主變壓器的交流耐壓試驗。

a.串聯諧振耐壓試驗流程

串聯諧振耐壓試驗流程如圖4所示。通用的串聯諧振耐壓試驗流程應該包括試驗現場勘察、電抗器的選擇及諧振頻率的估算、試驗方案的制定與完善、現場交接試驗和結果分析等幾個重要的環節，但根據被試設備的不同，流程上可能會根據特殊要求而進行必要的修改或增補。

圖4 串聯諧振試驗流程

試驗現場勘察需要負責人對被試設備的情況具有初步的了解并對出廠試驗資料進行查看，負責人提前到現場勘察試驗設備的放置位置，包括地面的平整度及硬化程度，現場吊車進場、停放、起吊和轉移等是否符合條件，周圍高空是否有高壓線路等障礙物。負責人必須對現場情況十分熟悉，并結合交接試驗要求，初步安排試驗方案。試驗負責人應詳細勘察現場交叉作業、現場人員施工情況等，并制定初步的試驗防護措施和方案，防止高壓試驗過程中造成人身傷害事故。試驗負責人還應對現場試驗電源情況進行了解，現場是否有三相交流電，電源容量和距離是否滿足試驗要求，必要時應根據現場情況提前安排發電車到場并合理估算發電車容量。

電抗器的選擇及諧振頻率的估算，應該根據被試設備的型號而定。以110 kV姚齊線為例，電纜型號為ZC-YJLW02-Z-64/110-1×630 mm2，單相電纜長度約1260 m。估算如下：被試電纜單位等效電容為0.188 μF/km，故總等效電容C=0.236 88 μF，試驗選擇的電抗器規格為160 kV、1440 kVA、75 H，單相電纜試驗時選擇2臺電抗器，總等效電抗L=37.5 H，故諧振頻率為f=53.4 Hz，單臺電抗器電流5.09 A，低于電抗器最大允許電流9 A，滿足試驗要求。試驗時實際諧振頻率為56.1 Hz，因電纜實際長度可能會有差異，此頻率與估算值基本一致。被試品若為GIS，則需要考慮被試GIS的試驗電壓、電抗器選擇和諧振頻率等，考慮試驗過程中的電暈放電等影響，試驗電源線應選擇防暈導線進行。

試驗方案的制定與完善應在全面現場勘察和充分計算的前提下進行，試驗方案制定時應充分分析試驗現場存在的危險點并有針對性做出相應的安全防護措施(例如安全圍欄全封閉、增派試驗現場看護人員等)，試驗現場的交叉作業必須停止施工，防暈導線的架設必須牢固且滿足安全距離的要求。交接試驗的結果分析應以被試設備的每一部件均按以上試驗程序進行規定的試驗而無擊穿放電為判定通過耐壓試驗的依據。在試驗過程中如果發生擊穿放電，則根據現場實際情況進行綜合分析判斷，經過處理后再一次進行規定的耐壓試驗，直至耐壓試驗通過。

b.串聯諧振耐壓試驗關鍵點控制

諧振頻率的計算與驗證。試驗前制定的試驗方案必須完全且充分，其中諧振頻率的計算尤為重要，特別是針對電力電纜的耐壓試驗。一般情況下，按照國標要求生產的電纜電容量較為準確，因此計算出來的諧振頻率一般也與實際諧振頻率較為接近。如果試驗過程中發現實際諧振頻率與計算頻率相差較為明顯時，應停機檢查，檢查電纜直接接地箱、交叉互連箱、保護接地箱等接地是否按要求執行，檢查非試驗相電纜接地情況是否良好等，待故障排查后才能再次試驗。

耐壓試驗前的準備工作需做充足。在進行交流耐壓試驗前，所有其他交接試驗項目應完成并且合格。GIS老練和耐壓試驗前應保證各氣室的氣體壓力保持在制造廠規定的數值, 并且充氣24 h后測量氣體含水量在合格范圍內，處于可運行狀態，由現場確認無誤后，方可試驗。GIS耐壓試驗前應檢查電壓互感器一次繞組末端應可靠接地，二次繞組開路，并有一點接地；所有電流互感器二次繞組應短路接地；避雷器連接處應處于斷開位置或撤出避雷器；各開關設備應在指定的位置。

2.3 主變壓器局放試驗流程及關鍵點控制

為檢查變電站主變壓器整體絕緣狀況，保證變壓器安全穩定運行，針對變壓器進行局放試驗及中性點耐壓試驗，通過測量試驗電壓下變壓器局部放電量值，確定變壓器的整體絕緣狀況。主變壓器局放試驗是較為復雜的大型試驗，試驗前必須確保主變壓器已安裝完成，110 kV主變壓器已完成注油且靜置不小于24 h，變壓器各部位充分放氣。

a.主變壓器局放試驗流程

主變壓器局放基本的試驗流程與串聯諧振耐壓試驗流程相似，應包括試驗現場勘察、分接位置的選擇及電壓計算、試驗方案的制定與完善、現場交接試驗和結果分析等幾個重要的環節。

試驗現場勘察與串聯諧振耐壓試驗類似，需要詳細查看變壓器出廠試驗資料，明確現場吊車等起重機械、車輛和設備的安放位置，熟悉現場危險點情況并制定詳細的方案措施，明確現場試驗電源的情況，選擇合理容量的三相交流電源。

變壓器分接位置的選擇及電壓計算應根據現場被試變壓器的具體情況而定，以SZ11-50000/110型油浸式自冷變壓器，額定電壓110±8×1.25%/35 kV為例，計算流程如下：變壓器低壓側為35 kV，根據現場試驗設備要求，采用雙邊加壓方式進行。以A相試驗為例，高壓側分接開關置于“1”檔，低壓側a、c相加壓，雙邊加壓。

試驗過程中的加壓程序應根據交接試驗規程要求進行，欲施加在變壓器高壓側的感應電壓值已由上述計算確定，加壓程序應按圖5進行。試驗過程中應嚴格按照規程要求的試驗電壓進行加壓，加壓時間也應滿足要求，其中欲加電壓U1的加壓時間應根據現場試驗裝置的試驗頻率而計算確定t=6000/fs，其中fs為實際試驗頻率。

圖5 變壓器局部放電加壓時序圖

b.主變壓器局放試驗關鍵點控制

試驗前檢查的關鍵點。現場試驗接線完畢后，工作負責人應重新仔細復核試驗接線，按照局放試驗檢查表逐一對應檢查，檢查試驗變壓器、補償電抗器接線，檢查變壓器接線，檢查局放試驗的接地情況，局放試驗接地應滿足整個試驗回路一點接地。在試驗前應選用合適的無暈球作為高壓連線，以減小尖端放電。整個試驗回路接線情況應逐一重點排查，主要包括各套管末屏接地情況、套管電流互感器二次繞組短路接地、鐵芯及夾件可靠接地、清除變壓器上的雜物、檢查中性點接地是否可靠、套管端部的屏蔽情況是否良好、變壓器本體、鐵芯及夾件接地狀況、變壓器周圍空間無懸浮物體等。以上任何一處接線錯誤和不規范都有可能對試驗結果造成較大影響，從而影響對變壓器性能的整體判斷。

試驗過程中的關鍵點控制。在實際升壓調頻中，必須將試驗頻率控制在100～250 Hz，否則應重新調節補償電抗器。在施加試驗電壓前后，應測量通道上的背景噪聲水平，并對局放信號進行準確校準。試驗升壓過程中應該嚴格按照試驗方案確定的試驗電壓和加壓程序進行。試驗過程中，若發現設備有異常聲響或局放量較大時，應降下電壓，查找原因，重點檢查試驗設備接線、接地情況、周邊空間懸浮物體情況及被試變壓器本身的接地、屏蔽、變壓器是否存在異物等。現場試驗過程中采取有效措施防止來自電源、地線及試驗回路等產生的干擾，選擇合適時間段進行試驗，以盡量減少現場其他施工的影響，保證試驗結果準確可靠。

3 結語

目前，電氣設備交接試驗主要依據各類規程規范進行。交接試驗規程對被試電氣設備的試驗周期、試驗項目、試驗要求、測試標準和判斷依據等進行了規定，但這些規程都偏通用性，對于試驗測試流程、方法、操作和實施沒有具體闡述。實際施工過程中，需要各施工單位根據現場實際情況有針對性的編審交接試驗方案或作業指導書，而針對大型地下變電站內交接試驗的標準化流程更是沒有參考樣本。本文以規范地下變電站試驗流程為主要管理手段，并針對試驗流程中的關鍵點創新性提出了應對措施和管理方法，確保交接試驗順利、安全、高效進行。本文既為窄仄的地下變電站電氣試驗現場實施流程和方案提供了全套的解決方案，同時也形成了較為完善的地下變電站交接試驗流程標準，在保證安全文明施工的同時，兼顧效益，優化效率，縮短工期，保證地下變電站試驗有效進行。