3510kV 变电所调试工法

中冶集团华冶资源公司天津工业设备安装分公司

王文凯  薛玉龙  杨千里  彭廷生  杨小红

1  前  言

电气调试是变电所投运前的最后一道工序，分为电气设备试验、继电保护调校和开关传动试验。电气试验能发现电气设备由于制造、运输、安装过程中碰撞、振动等原因而造成绝缘损坏和潜伏性缺陷，继电保护准确调校、开关传动试验是保证设备可靠运行的关键；电气调试质量直接关系到设备的稳定运行。

本工法编写以工厂常用35kV/10kV变电所典型设计为蓝本。

容量为50MVA 、35/10kV双圈三相电力变压器2台；35kV线路8回，内桥接线；10kV线路20 回；低压变压器3台。高、低压侧均采用单母线分段的运行方式，开关柜保护配用数字型微机保护测控装置。

2  工法特点

2.1采用先进的调试设备，保证了调试精度，降低了劳动强度，节约人力，缩短工期，提高了效率。

2.1.1用互感器伏安特性测试仪代替传统的电流、电压表法；接线简单，操作方便，减少了人为读数的误差。

2.1.2用变比直阻测试仪代替传统的点极性、双电压表法；变压器和电压互感器组别测试和电压比一次测试完成，并能直接读出变比误差。

2.1.3用开关特性测试仪代替传统的录波法；真空断路器主触头的分合闸时间、分合闸速度及同期性测量可一次完成。

2.1.4用微机继电保护校验仪进行保护的调校，一次接线可完成各种特性和保护的测试等。

2.2合理划分调试区域，根据电气设备数量及试验内容，合埋安排调试程序，减少重复劳动，提高效率。

3  适用范围

本工法适用于工厂35kV及10kV变电所的电气调试，对其他电压等级的变电所具有指导作用。

4  工艺原理

根据调试量的大小，对调试工作进行分解，制定合理的调试程序；采用先进的调试设备，使复杂任务简单化。

5  调试程序及操作要点

5.1调试工作总体安排

5.1.1将调试工作分为三个区域：35kV配电室、10kV配电室、各变压器室；条件具备时，配备足够的调试设备和人员，组织三个区域平行作业。

5.1.2 5台变压器的试验根据试验内容组织流水作业；配电柜根据柜内设备、元件种类组织流水作业。

5.1.3交流耐压试验按区域统一安排，一次完成一个区域内所有设备的耐压试验。

5.2调试程序

5.2.1变压器调试程序

5.2.2配电柜调试程序

5.3调试方法及操作要点

5.3.1绝缘试验方法及操作要点

每台电气设备投入运行前都要根据规范要求进行绝缘试验，用以判断该设备是是否存在绝缘缺陷或受潮。电气设备绝缘试验方法一般有绝缘电阻和吸收比测量、直流耐压试验及泄漏电流测量、介质损耗角正切值 tgδ测量、交流耐压试验几种，进行电气绝缘的测量和试验时，当只有个别项目达不到规范规定的要求时，要根据全面试验记录进行综合判断，经综合判断认为可以投入运行者，可以投入运行。

1. 绝缘电阻、吸收比试验

1）绝缘电阻的测试在交直流耐压前、后，送电前进行测量；测量电气设备的绝缘电阻能灵敏地反映绝缘情况，有效地发现设备局部受潮或整体受潮和赃污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。吸收比和极化指数能反映设备受潮程度，是判断设备是否受潮的一个重要指标。

2）试验仪器的选择

电动绝缘摇表测量精度高，使用方便，有条件时尽量选用电动摇表；电压等级要根据设备额定电压按规范要求选择。

3）试验方法及步骤

根据不同被试品接线测量：“E”接被试品的接地端，“L”接被试品的高压端，“G”接屏蔽端。检查兆欧表，短接“L”端和“E”端其指针指零，开路指针指“∞”时，将高压端用绝缘工具接至被试品，同时记录时间分别读取 15s 和 60s 时绝缘电阻值。断开测试线，对试品短接放电并接地。

4）试验接线及注意问题

测量变压器绕组绝缘电阻时，被测绕组各引线端应短接，非被试绕组短接接地。

2. 直流耐压试验及泄漏电流测量

1）试验仪器的选择

用直流高压发生器，直流高压发生器为一体化设计结构，接线简单，操作方便；其容量要满足被试设备的要求。

高压回路的限流电阻的选择原则，应将短路电流在二极管短时容许电流的范围内，又不致于造成过大的压降，并能保证过流继电器可靠动作；当被试品击穿时，过流继电器应在0.02s 内切断电源；一般按每100kV选0.5～1MΩ电阻。

2）试验接线

按试验设备说明书进行接线，对于电缆、变压器等被试品，其测试耐压端（绕组）要短接，非测试耐压端（绕组）应短接接地。见图5.3-1。

图5.3.1-1  直流耐压试验及泄漏电流测量接线图

3）试验方法及步骤

试验应在干燥的天气条件下进行，将被试品表面擦拭干净，试验场地应保持清洁、有序；按设备说明书接线图进行接线，注意试品及高压连线必须与周围物体有足够的安全距离；试验前要将被试品对地直接放电 5min 以上。

直流耐压与泄漏电流试验结合同时进行，即在直流耐压过程中随着电压的升高，分段读取泄漏电流值最后进行直流耐压，升压速度应均匀，以每秒 3KV 为宜，施加电压应符合规范要求。

检查接线正确后，接通电源，进行升压操作。

试验过程中，若有击穿、闪络、微安表大幅度摆动或电流突变等异常情况发生，应立即降压，断开电源，并查明原因处理后再进行试验。

试验完毕，降压、切断电源；将被试品对地充分放电，对周围可感应静电电压的设备，必要时也应进行对地放电。放电时应先用放电棒放电电阻端放电，放电时应带好劳保用品。

4）试验注意事项

高压接线应选择绝缘良好的导线，微安表应使用屏蔽导线，以减小试验误差。

微安表接于高压侧时，绝缘支柱应牢固可靠、防止摇摆倾倒。

对于分相试验设备，非试验相线圈应短接接地。

被试设备及高压导线应与其他物体及大地保持足够的安全距离，避免高压导线对地泄漏电流的影响。

试验完毕或中途检查时，必须牢记降压后切断电源，并充分放电，时间应在 5min 以上。

因电力电缆、变压器对地电容大，必须先经适当的放电电阻对试品进行放电，如果直接对地放电，可能产生频率极高的振荡过电压，对试品的绝缘有危害。放电电阻视试验电压高低和试品的电容而定，电阻值可按每千伏试验电压200～500Ω选择。

5）试验结果分析

耐压电压保持到规定时间，如无破坏性放电使微安表指示突然增大，则认为直流耐压通过。

泄漏电流应符合允许的标准，并与同条件同方法的以往试验进行比较。

泄漏电流的数值，不仅和绝缘的性质、状态有关，而且与其绝缘结构、设备容量有关，因此不能仅从泄漏电流值来判断绝缘是否良好，重要的是观察其温度特性、时间特性、电压特性及长期以来的变化趋势进行综合判断。

3. 介质损耗角正切值 tgδ试验

1）试验设备采用数字式自动介损测试仪，使用方便，测量的数据人为影响较小，测量精度及可靠性较高。

2）试验接线

数字式自动介损测量仪为一体化设计结构，按设备使用说明书接线。

3）试验操作步骤

试验线接完检查无误后，给上电源，设定好测试电压值，按启动按钮，即可自动测试。

4）被测绕组的介质损耗角应符合规范规定或产品要求。

4. 交流耐压试验

在被试品的绝缘电阻及吸收比测量、直流泄漏电流测量及介质损失角正切值测量合格后进行。如在这些非破坏试验中已查明绝缘有缺陷，则应设法消除，并重新试验合格后才能进行交流耐压试验。

1）交流耐压试验设备的选择

试验设备通常有试验变压器、调压设备、过流保护装置、过压保护装置、保护球间隙、保护电阻等。

试验设备的容量要根据被试设备的电容电流来选择，一般不得超载运行；调压设备要有过流和过压保护装置。大容量变压器一般采用串联或并联谐振法进行耐压试验。

保护电阻按0.1～0.5Ω／Ｖ选取，不宜太大或太小。

2）试验接线见图5.3.1-2。              

图5.3.1-2  工频交流耐压试验接线图

3）试验方法

多绕组的被试品进行耐压试验时，应将被试绕组自身的两个端子短接，非被试绕组应短接并与外壳连接接地。

交流耐压试压时加压至试验电压后的持续时间，凡无特殊说明者，均为1min。

升压必须从零开始，切不可冲击合闸。升压速度在40%试验电压以内可不受，其后应均匀升压，速度约为每秒3%的试验电压。

任何被试品在交流耐压前，应先进行其他绝缘试验，合格后方可进行交流耐压试验。

充油设备经滤油或运输时，耐压试验前还应将试品静置一段时间，以排除内部可能残存的空气。

接上试品，接通电源，开始升压，升压过程中应密切监视高压回路，监听被试品有无异响，升至试验电压时，开始计时。耐压试验后，迅速均匀降压到零，并切断电源。

在升压和耐压过程中，如发现电压表指针摆动很大，电流表指示急剧增加，被试品冒烟、焦臭、闪络、燃烧或发出击穿响声，应立即停止升压，降压停电后查明原因。这些现象如查明是绝缘部分出现的，则认为被试品交流耐压试验不合格，如确定被试品的表面闪络是由于空气湿度或表面脏污等所致，应将被试品清洁干燥后再进行试验。

4）试验注意事项

如被试品为有机绝缘材料，经试验后，应立即进行触摸，如出现普遍或局部发热，需经处理，在行试压。

升压前应检查调压器是否在零位，若在零位方可加压。

试验结束拆线，或中间试验检查接线，必须降压，断开电源，并挂接地后方可进行高压侧拆线或检查。

应注意谐振（电压、电流）及波形畸变对试验及试验设备的影响，对于重要的及大容量的设备，在进行交流耐压时，必须在高压侧测量电压。

5.3.2变压器试验内容、方法及操作要点

变压器绝缘试验方法和操作要点见5.3.1，不再叙述。

1. 变压器油试验

准备注入变压器或设备内的绝缘油，按规范要求进行击穿电压试验、简化分析试验或全分析试验。

绝缘油当需要混合时，在混合前，应按混油的实际使用比例先取混油样进行分析，混油后还应按规定进行绝缘油试验。

2. 测量绕组连同套管的直流电阻

用双臂电桥或直阻测试仪测量；测量应在各分接头的所有位置上进行。

3. 检查变压器接线组别和所有分接头的电压比

用变压比电桥检查，不同设备厂家要求不一样，接线和操作按厂家说明书要求进行。

4. 测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比

5. 测量绕组连同套管的直流泄漏电流

6. 测量绕组连同套管的介质损耗角正切值

7. 交流工频耐压试验

8. 冲击合闸试验

冲击合闸试验在额定电压下进行，应进行 5 次，每次间隔时间宜为 5min，应无异常现象；对中性点接地的电力系统，试验时变压器中性点必须接地。

9. 相位检查

送电正常后，用标准电压表测量三相电压值，用相序表检查变压器的相位，三相电压和相位必须与电网一致。

5.3.3 配电柜内设备试验内容、方法及操作要点

绝缘试验方法和操作要点见5.3.1，不再叙述。

1. 电流互感器试验

1）绝缘电阻测量

2）绕组直流电阻测量。采用回路电阻测试仪，应测量每个绕组的直流电阻；同型号、同规格、同批次的直流电阻和平均值的差异不宜大于10%。

3）互感器励磁特性试验。用一体化伏安特性测试仪进行测试，按说明书接线，无误后，接通电源，设定参数，升压测试。

4）电流比检查。用电流表法检查，成套大电流发生器升流。试验时，为了减少设备的搬运、接线，可将电流线加至主母线上，短接本柜开关下口接火点，进行升流测量。

5）互感器介质损耗角正切值测量。

6）工频耐压试验。与成套柜内其他设备一起进行。

2. 电压互感器试验

1）绕组直流电阻测量。

2）绕组绝缘电阻测量。

3）35kV电压互感器的介质损耗角正切值测量。

4）工频交流耐压试验。

5）变比测量、接线组别和极性测试。三相互感器一、二次绕组连接后用变压器变比组别测试仪整体测试。

3. 无间隙金属氧化物避雷器试验

1）测量金属氧化物避雷器及基座绝缘电阻。

2）测量金属氧化物避雷器的工频参考电压和持续电流。

3）测量金属氧化物避雷器直流参考电压和0.75倍直流参考电压下的泄漏电流。

4）工频放电电压试验。工频放电电压试验时，放电后应快速切断电源时间不大于0.5s，过流保护动作电流控制在0.2～0.7A。

4. 二次回路检查

1）测量绝缘电阻。用500V兆欧表测量二次回路每一支路和操动机构电源回路的绝缘电阻，均不应低于1MΩ。

2）交流耐压试验。当回路绝缘电阻低于10 MΩ时，应进行交流耐压试验，试验电压为1000V，时间1min。

5. 微机综合保护测控装置试验

用微机继电保护测试仪校验，不同生产厂家，接线、测试和定值设定也不同，根据调试大纲的要求进行试验。

检验内容一般包括：

1）外观及配置、接线检查。保护装置外观应清洁良好，无明显损坏及变形现象；端子排连接应可靠，且标号清晰正确；切换开关、按钮、键盘等应操作灵活，手感良好。

2）绝缘电阻检测。

3）通电检验。调整日期与时钟，软件版本及装置系列号核查。

4）定值整定。定值输入，定值组切换检验，定值失电保护检验。

5）开关量输入回路的检查。调出开关量显示状态，依次进行开关量的输入和断开，监视所显示开关量的变化情况。

6）模拟量输入的精度检验。保护装置进入测量子菜单，将三相电压、电流通入装置中，检查显示的测量值是否与输入值相符。

7）保护定值检验。测量各种保护的最小动作值和动作时间。

8）装置整组试验。整组动作时间测量，测量从模拟故障至断路器跳闸回路动作的保护整组动作时间；逻辑检验和开关量输出检查，装置按整定书要求投入，整定值也按整定书要求设置，模拟各种形式故障，检查保护装置的输出接点动作的正确性。

9）断路器联动试验。保护装置的保护功能按整定书要求投入，整定值也按整定书要求设置。投入保护装置的跳、合闸压板。模拟各种保护故障进行试验。

10）带负荷试验。保护装置在正常运行状态下，进入测量子菜单，查看三相电流和三相电压幅值和相位，确定电流回路和电压回路接线的正确性。

11）试验结束后，复归所有故障存储记录，恢复在试验中根据需要改变的整定值。清除故障记录和开关跳投次数的存储，检验实时时钟的校正和同步。

6. 真空断路器试验

为试验方便，在开关传动试验后再进行真空断路器的分合闸时间、速度及同期性等特性试验。试验项目包括：绝缘电阻测量，每相导电回路电阻测量，交流耐压试验，主触头的分、合闸时间，分、合闸速度及同期性测量，操动机构试验。

开关特性测量采用开关动特性测试仪，试验接线和操作要按设备使用说明书要求进行。

7. 高压电缆试验

1）试验项目：绝缘电阻测量，直流耐压试验及泄漏电流测量，测量金属屏蔽层电阻和导体电阻比，检查电缆两端的相位。

2）试验设备的选择：金属屏蔽层电阻和导体电阻比用回路电阻测试仪测量；相位检查用万用表或信号指示灯；直流耐压试验采用成套直流高压发生器。

试验时，试验设备外壳及非被试相要可靠接地，具体见5.3.1直流耐压试验和泄漏电流测量相关内容。

8. 系统交流耐压试验

1）试验方法。按母线分段分开试验，试验时 A、B、C 三相分别进行。除电压互感器、真空断路器断口、避雷器单独进行耐压试验外，柜内绝缘子、穿墙套管、电流互感器、真空断路器、带电显示装置联在一起进行试验

2）试验电压值采用连接的各种设备中的最低标准，试验时间为1min。

3）试验设备的选择和方法见5.3.1交流耐压试验。

4）试验前后均要测量绝缘电阻值，不应有明显差别。

9. 送电试运行

1）系统内各电气设备全部试验合格后，才能进行送电试验。送电前先测试主母线各相间及对地绝缘电阻，符合送电条件才能进行送电操作。

2）母线送电试验要分段进行，先用一回线路给本段母线送电，再通过分段开关给另一段母线送电；两段母线送电完成后，断开分断开关，再按运行要求将另一回线路投入运行。

3）母线核相试验。两段母线按运行要求投入运行后，进行核相试验，先用数字万用表在电压互感器二次侧核相，再用高压核相仪在一次侧核相。

6  材料与设备

6.1电气调试辅助材料表

35kV变电所调试辅助材料表见表6.1-1。 

          表6.1-1  35kV变电所调试辅助材料表                      

35kV变电所电气调试需用设备表见表6.2-1。               

  表6.2-1  35kV变电所电气调试设备表                       

7.1执行的规程、规范

《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2006）

调试设备使用说明书

电气设备随机资料

7.2质量控制措施

7.2.1进行设备绝缘试验时要记录气象情况、环境温度、湿度、被试设备温度、试验日期及使用仪表。

7.2.2试验设备必须检定合格并在有效周检期内。

7.2.3调试人员持证上岗。

7.2.4检查测量结果及时与出厂报告和规范要求比较，有问题时及时检查处理再进行下步试验。

7.2.5各项试验前应对所有参加试验的人员进行技术和安全措施交底。

8  安全措施

8.1进行电气试验作业应严格执行电力作业安全操作规程。

8.2试验前由试验技术负责人向试验人员及监护人员进行安全教育，强调安全注意事项。

8.3电气高压试验试验电压等级较高，试验工作不得少于两人，并设专人监护。

8.4试验装置的金属外壳可靠接地，高压引线尽量缩短，必要时用绝缘物支挂牢固。

8.5试验现场装设遮拦或围栏，悬挂“止步，高压危险！”的标志牌，并专人看护。

8.6高压试验加压前认真检查试验接线，然后通知有关人员离开被试设备，取得试验负责人许可后加压，加压过程中要有人监护。高压试验人员在加压全过程中，要精力集中随时警戒异常现象发生，操作人员站在绝缘板上。

8.7变更接线或试验结束时，先断开试验电源，放电，并将升压设备的高压部分短路接地。

8.8试验结束时，试验人员应拆除自装的接地短路线，对被试设备进行检查并清理现场。

8.9调试人员应熟悉供配电系统，保证送电部位准确，送电设备要做明显标识。

8.10送电操作严格执行送电操作票制度。

9  环保措施

9.1施工现场的环境管理保护符合国家《中华人民共和国环境保》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》等法律法规的规定。

9.2试验人员着装统一，干净整洁。

9.3配电室内禁止吸烟及乱扔杂物，保持室内干净；

9.4试验设备摆放整齐、有序；

9.5带电设备挂上有电危险、禁止靠近等安全警示牌；

9.6绝缘油样品试验完成后，回收至指定位置，不能随地抛撒，污染土壤；

9.7保持配电室内试验和出入的通道畅通。

10  效益分析

本工法采用国内先进的调试设备，科学合理地安排施工顺序，加快了施工进度，保证了调试质量和设备的可靠运行。与传统的调试方法相比，调试时间能缩短三分之一，作业人员的数量和劳动强度也有明显减少。

11  应用实例

天钢东移二期工程包括鼓风机站、烧结配套工程、原料厂工程，有变电所（配电室）12个，调试工作量75万元，采用本工法后，工期提前15天，节约调试人工费约18万元。

天钢双棒材工程10kV变电所2个，采用本工法后，工期提前8天，人工费节约4万元。

黄骅中铁高炉、烧结项目，变电所及配电室12个，调试工作量55万元，采用本工法后，工期提前10 天，人工费节约8万元。

天钢高速线材工程变电所3个，工期提前8天，人工费节约6万元。