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1、减少城北500kV变电站GIS系统耐压试验时间QC 北京送变电公司调试所变压班“城北500kV变电站耐压试验” 一、课题背景 城北变是北京第一座深入城区的500kV变电站，也是华北电网第一座500kV和220kV设备全部采用全密封组合电器(GIS)的变电站。城北变是2008年北京奥运会的核心供电工程，主要保证奥运村及比赛场馆的电力供应。该工程为国网公司、北京市重点工程，以“争国优”、创“鲁班奖”为目标。 城北变本期建设2组1200MVA主变，500kV进线2回，220kV出线8回。国网公司预留的城北变施工工期为2005年10月至2006年6月，即用9个月时间完成通常需要18个月才能完成
2、的工程，施工工期极其紧张。鉴于总工期紧张，华北电网工程指挥部安排的耐压试验时间为5月20日至30日，仅10天。 城北变使用了平高东芝公司生产的全密封组合电器(GIS)，由于此类设备是首次在华北电网使用，所以我公司在之前没有对GIS设备进行系统耐压试验的经验。 华北电网有限公司2002版《电力设备交接和预防性试验规程》中，高压断路器类（含GIS）设备系统交流耐压试验的标准为： 设备电压等级 耐压值 耐压频率 耐压方法 耐压时间 220kV 356kV 30-300Hz 调频法 老练15分钟，耐压1分钟 500kV 612kV 30-300Hz 调频法 老练1
3、5分钟，耐压1分钟 15min 1min Ut Um/√3 交流耐压试验标准示意图（Ut为耐压试验值） 二、小组简介 小组名称 北京送变电公司调试所高压班“城北变耐压试验”QC小组 小组课题 《减少城北500kV变电站GIS系统耐压试验时间》 小组成立时间 2005年12月 小组人数 10人 注册时间 2006年1月 注册编号 Bettqc2006002 课题类型 现场型 QC教育 24小时/人 活动时间 2006年2月——2006年6月 活动时数 85小时 小组成员 性别 学历 组内分工 特点
4、 刘铁城 男 本科 组长、推进QC活动 管理能力强、生产经验丰富 刘凯乐 男 本科 负责对策实施 北京市QC诊断师、经验丰富 刘钧 男 大专 负责选择课题 管理、技术经验丰富 程金梁 男 大专 负责设定目标 管理、技术经验丰富 赵康伟 男 大专 负责原因分析 管理能力强、技术经验丰富 黄德顺 男 大专 负责课题背景 管理及现场经验丰富 马哲伟 男 本科 负责可行性分析 现场活动经验丰富 杨海超 男 本科 负责制订对策 现场活动经验丰富 詹爱东 男 本科 负责检查效果 现场活动经验丰富 刘中华 男 本
5、科 负责总结及打算 现场活动经验丰富 计划进度 实际进度 三、选择课题 参照厂家及外省市GIS系统耐压试验周期，华北电网工程指挥部要求北京送变电公司调试所于5月20至30号10日限期内完成GIS系统耐压试验。但是，因生产工期短，设备供货发生问题，GIS厂家于2006年1月向华北电力物资公司提出设备延期3-5日到货计划。 试验预留时间 施工计划中耐压试验时间为10天 实际试验时间 设备实际到货期比计划滞后，试验时间缩短 小组选题 《减少城北500k
6、V变电站GIS系统耐压试验时间》 四、设定目标 根据设备到货计划，耐压试验预留时间只有5至7天。考虑到现场工人缺乏安装GIS设备的经验，安装时间估计比计划时间拖延1-2天，所以我们确立小组目标是： ◆ 4天完成城北500kV变电站所有GIS设备的系统交流耐压试验 五、可行性分析 ◆ 工程特点 城北变GIS系统结构复杂，集成度高，但断路器设计原理与常规设计相同，且GIS设备内部连通，可实现单次多台（3-5台）耐压，相比普通断路器逐台耐压能够节省约1/2的试验时间，具备缩短总试验时间
7、的条件。 ◆ 耐压设备 我公司拥有的CHX(U)-f-4000kVA/800kV型串联谐振耐压装置,最大试验电压可达800kV,能够满足《规程》规定的GIS组合电器交流耐压试验最大612kV的容量要求。自装置购置以来先后完成了近300台220kV及以上等级断路器的耐压试验工作，而且本小组在2005年的QC活动中提升了该设备的容量和保护水平，其具备了进行GIS系统耐压试验的能力。 ◆ 人员状况 小组成员从事高压试验工作多年，熟悉交流耐压试验流程及方法，通过出厂资料学习和现场观看安装过程，可尽快掌握GIS系统构造、设计原理、耐压特点，设计合理高效的耐压试验方案。而且厂家现场配备技术工程
8、师协助小组完成耐压试验工作，可对小组成员进行详细技术培训，解决现场出现的GIS设备问题。 分析结论：设定目标可以实现！ 六、原因分析 GIS 系 统 耐 压 试 验 复 杂 耗 时 机 GIS设备数量多 人 缺乏GIS系统耐压经验 不熟悉GIS系统 环 电磁干扰大 阴雨、雷电天气影响 法 耐压试验仪器组装复杂 耐压试验常规加压方法耗时 试验仪器组装方法复杂 试验仪器组装工序复杂 逐台逐相加压耗时耗力 试验仪器数量多、重量大 仪器组装方法选择的计算难度大 加压次数多、设备转移次数多
9、 七、确定主要原因 小组成员经过现场调查、数据分析，对6个末端因素进行了逐一验证。 № 末端因素 确认人 确认时间 确认地点 １ 不熟悉GIS系统 黄德顺 2006年4月 城北变现场 2 GIS设备数量多 马哲伟 2006年4月 城北变现场 3 仪器组装方法选择的计算难度大 杨海超 2006年4月 城北变现场 4 试验仪器数量多、重量大 刘铁城 2006年4月 城北变现场 5 加压次数多、设备转移次数多 刘凯乐 2006年4月 城北变现场 6 阴雨、雷电天
10、气影响 詹爱东 2006年4月 城北变现场 ◆ 要因确认1— 不熟悉GIS系统 城北变的GIS系统内部设计非常复杂，集成化程度高，试验人员对该系统缺乏了解。但是厂家提供了详尽的说明资料，并安排有现场服务工程师配合试验工作，有助于试验人员较快熟悉系统。 结论：非要因 ◆ 要因确认2— GIS设备数量多 城北变的500kV及220kV GIS系统共有18个断路器单元，数量较多。但GIS系统属组合电器，所有单元内部连通，试验仪器组装完毕后不用频繁转换场地，较为节省时间。参照以往耐压试验经验，4个工作日可以完成试验。 结论：非要因 ◆ 要因确认3— 仪器组装方法选择的计算难度大
11、 北京送变电公司调试所现有耐压装置包括四节电抗器单元和四节分压器。每节电抗器为100H，组装方式有两个串联、两并两串、四个串联等。根据公式 可知，断路器的耐压频率根据电抗器的组装方式变化。要满足厂家已给定耐压频率范围，就要通过测量计算，选择合适的仪器组装方法。 结论：要因 要因确认4— 试验仪器数量多、重量大 公司现有CHX(U)-f-4000kVA/800kV 型串联谐振耐压装置组成为： 1、激励变压器（1.5吨） 2、4节电抗器（3吨/节） 3、4节分压器（0.75吨/节） 4、升压操作台（0.5吨） 5、试验电缆（200米） 6
12、试验高压引线（8米，10根） 7、均压环17个 试验设备组装一次需要吊车两台，人员10名，耗时4小时，工序复杂。 结论：要因 要因确认5— 加压次数多、设备转移次数多 根据城北变GIS系统的特殊结构，耐压试验的加压方法可以有多种选择。可以选择单个加压/次、整体分段加压等多种加压方式。若选择逐台逐相加压，每次加压试验时间约为20分钟，加压次数多，整体耐压时间长，且本站耐压试验需要转换场地，组装4-6次，总组装时间较长。无法保证按工期要求完成试验。 结论：要因 ◆ 要因确认6— 阴雨、雷电天气影响 阴雨天气会使空气中的湿度增加，试验升压过程中的电晕损耗增大，从而影响试验设备容量输
13、出；雷电天气会加大试验的危险性。所以，该因素为不可抗力，避免选择此类天气进行耐压试验。 结论：非要因 仪器组装方法选择的计算难度大 试验仪器数量多、重量大 加压次数多、设备转移次数多 八、制订对策 小组成员针对各项要因,分别制订了如下对策: № 要因 对策 目 标 措 施 地点 时间 负责人 １ 仪器组装方法选择的计算难度大 采用满足耐压试验要求的组装方法 满足厂家给定 耐压频率要求 220kV-120Hz以上 500kV-60Hz以上 1、测量GIS系统电容量 2、计算GIS系统电容数值
14、 3、计算频率，选择组装 方法 城北变 现场 06.4 刘凯乐 杨海超 2 试验仪器数量多、重量大 设计合理组装方案 仪器单次组装时间控制在2小时内 1、制订组装计划 2、进行组装演练，提高 熟练度 城北变 现场 06.4 刘铁城 詹爱东 ３ 加压次数多、设备转移次数多 采用合理加压方法 减少试验加压次数 1、选择单次加压数量 2、制订加压方案 城北变 现场 06.4 黄德顺 马哲伟 九、实施对策 ◆ 实施对策1— 采用满足耐压试验要求的组装方法 1、测量GIS系统电容量 2006
15、年4月，小组成员刘凯乐与厂家人员一起测量了GIS系统的电容量，数据如下： 220kV电容量： GCB单元700pF/相 母线40pF/m 母线总长88m 出线筒长度45m 电容量133*40=5320pF 500kV电容量： GCB单元330pF/相 母线50pF/m A．C相母线总长度62m 电容量62*50=3100pF B相母线总长度54m 电容量54*50=2700pF 2、计算GIS系统电容数值 2006年4月，小组成员杨海超计算了GIS系统的电容数值如下： 220kV电容量： 电压互感器的电容量： A相6
16、只约1300pF；B、C相两只500pF 电容分压器1000pF A相总电容量约为12500pF B、C相总电容量约11800pF 考虑10%的杂散电容： A相总电容量约为13800pF B、C相总电容量约13000pF 500kV电容量： 电压互感器的电容量： A相4只约2800pF；B、C相两只700pF 电容分压器1000pF A相总电容量约为7900pF B相总电容量约为6100pF C相总电容量约6500pF， 考虑10%的杂散电容： A相总电容量约为8700pF B相总电容量约为671
17、0pF C相总电容量约7150pF 3、计算频率，选择组装方法 2006年4月，小组成员刘凯乐、杨海超计算了频率数值并选择了合理的组装方法。 220kV： 试验电抗器采用两串两并的方式，则电感量为100H. 据公式：f=1/2π√LC可知 A相的谐振频率为：135Hz B,C相的谐振频率为：139Hz, 满足厂家要求的电压互感器随母线耐压频率不得低于120Hz的要求。 500kV： 试验电抗器采用四个串联的方式，则电感量为400H. 据公式：f=1/2π√LC可知 A相的谐振频率为：86Hz B相的谐振频率为：97Hz C相的
18、谐振频率为：94Hz 满足厂家要求的电压互感器随母线耐压频率不得低于60Hz的要求。 最终确定组装方法为： 220kVGIS系统耐压时，电抗器组合方式为两串两并； 500kVGIS系统耐压时，电抗器组合方式为四个串联。 通过计算，针对220kV和500kV两种不同等级的GIS设备容量，我们分别选择了两并两串和四个串联的电抗器组装方法，很好的满足了试验规程中谐振频率30-300HZ的要求，并且避开了会引起电压互感器谐振的频率范围，保证了耐压试验的顺利开展。实施后证明，选择这样的组装方法措施得当，效果良好。 220kV实际耐压试验频率
19、 500kV实际耐压试验频率 ◆ 实施对策2— 设计合理组装方式 1、制订组装计划 2006年4月，组长刘铁城制订了详细的组装计划，包括吊装车辆安排，仪器组装顺序，人员分配，以实现最合理的组装方法，节约时间。 2、进行组装演练，提高熟练度 2006年5月10日、15日，组长刘铁城组织全体组员进行了两次组装演练，找出影响效率的因素，并在现场总结了提高效率的方法。通过演练，提高了大家的组装熟练度，实现了2小时完成组装 。 ◆ 实施对策3— 采用合理加压方法 200
20、6年5月，小组成员黄德顺、马哲伟根据已计算系统容量，选择了合理的加压方法。 220kVGIS系统加压方案 ： 从1#主变进线和2#主变进线端作为加压端，每次耐一相，分六次进行。具体如下：（以B相为例说明） 1． 从2#主变进线B相加压，A,C相从其他出线侧接地。 这样所有的4母和乙段母线上的所有出线及2#主变进线都能耐受电压。 2． 从1#主变进线B相加压，A,C相从其他出线侧接地。 这样所有的5母和甲段母线上的所有出线及1#主变进线都能耐受电压。 500kVGIS系统加压方案 ： 从任一套管处加压，每次耐一相。所有GCB和隔离处于合闸状态，所有地刀处
21、于分闸状态。分三次进行。 最终确定的加压方法为： 220KVGIS系统可以分相六次完成加压； 500KVGIS系统可以分相三次完成加压。 城北变的220kV GIS系统（共14组断路器、42相）耐压实现了分三相六次加压完成试验，耐压次数由42次减为6次。500kVGIS系统（共4组断路器、12相）耐压实现了分三相三次加压完成试验，耐压次数由12次减为3次。这样对系统整体进行耐压的方法，相对于依次进行每个GCB单元加压试验来说，大大减少了试验次数，避免了对设备绝缘性能的损害，也节省了大量的人力、物力和时间。 220kV耐压试验次数对比
22、 500kV耐压试验次数对比 十、检查效果 设备实际到达现场时间最终比原计划延迟4天，试验预留时间减为6天。本小组在采取了上述对策后，于2006年5月25-27日3天顺利完成了城北500kV变电站的GIS系统耐压试验，实现了最初定完成试验的目标，缩短了试验时间，为后期的查漏补缺工作留出了更加充裕的时间。 效益评估 1、经济效益 （1）进行一台断路器的交流耐压试验的试验费用为8000元，城北变GIS系统共有 18台断路器，总的试验费用收入为18×8000=144000元。
23、 （注：试验车辆为公司所有，运输吊装成本可忽略；其他几乎无成本支出） （2）若我们不能进行系统耐压试验，需要委托电科院完成，将花费15万元。 2、社会效益 （1）城北变的GIS系统耐压试验得到了监理单位和甲方的一致好评，并顺利通过质检 站相关验收，其耐压方案也形成论文发表于《电力建设》，成为行业范例。 （2）GIS系统耐压试验的及时顺利完成，保证了城北变按时竣工投产，有力缓解了 北京北部地区用电高峰期间的供电压力，为奥运场馆建设及奥运村正常运转提 供了可靠的电力保障，也为2008北京奥运会提供了坚强的电网支持。 十一、制订巩固措施 巩固期效
24、果检查 城北500kV变电站于2006年6月22日竣工投产，安全运行至今，GIS 系统各项技术参数显示正常，充分验证了试验结果的可靠性，也表明我们的耐压试验取得了成功。在城北变的成功基础上，我们制订了后期的巩固措施。 制订巩固措施 1、调试所组织员工进行学习，掌握GIS系统的结构及耐压特点，针对设备在升压试验过程中可能出现的问题制订工作预防性措施，并编制完整的《GIS耐压技术方案》作为今后的试验参考，纳入调试所标准化工作中。 2、编制《耐压设备的运输和吊装流程卡》， 纳入调试所标准化工作中，并细化设备管理维护的负责人制度。在使用设备前，需由试验负责人提交试验计划和运输、组装措施，确保
25、设备在转移、拆装过程中不出现损坏问题。 十二、总结及今后的打算 通过本次QC小组活动，小组成员较成功利用了QC的理论和方法，分工协作，成功的减少了城北500kV变电站GIS系统耐压时间，提高了我们解决工作中实际问题的能力，使小组成员的综合素质有了显著提高。 本次QC活动为企业创造了显著的经济和社会效益，小组成员在活动中能够积极献计献策去解决遇到的各种问题，创新意识和解决实际问题的能力有了较大提高。通过活动，我们认识到科技创新是提高经济效益的有效途径，增强了我们的科技创新意识，也鼓舞了大家继续积极开展QC活动的干劲。 我QC小组将继续以科学、严谨的态度，以务实的工作精神，把“降低耐压过程中的电晕损耗”作为今后选题的方向，争取取得更大的成绩！ 13
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