淺議GIS耐壓設(shè)備試驗(yàn)中放電擊穿保護(hù)措施

鄧 輝，王天鍔，瞿綱舉（湖南省送變電工程公司，湖南省長沙市410007）

淺議GIS耐壓設(shè)備試驗(yàn)中放電擊穿保護(hù)措施

鄧 輝，王天鍔，瞿綱舉（湖南省送變電工程公司，湖南省長沙市410007）

大容量、高電壓的GIS交流耐壓試驗(yàn)通常采用變頻電壓諧振的方法，現(xiàn)場GIS交流耐壓試驗(yàn)時(shí)放電擊穿不可避免，通過某變電站220kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)中放電現(xiàn)象后的對(duì)設(shè)備造成的損傷分析，提出了對(duì)耐壓試驗(yàn)設(shè)備的保護(hù)措施。

交流耐壓；變頻電源；保護(hù)措施

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（以下簡稱GIS）它將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體。這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，其內(nèi)部充有一定壓力并有優(yōu)異滅弧和絕緣能力的SF6氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。與常規(guī)敞開式變電站相比，GIS設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)。GIS設(shè)備在投運(yùn)前必須進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)，對(duì)被試品施加一定的電壓，并保持一定時(shí)間，以考慮被試品絕緣承受各種電壓的能力。在試驗(yàn)過程中常因盆式絕緣子絕緣薄弱、安裝過程中內(nèi)部遺留微粒雜質(zhì)而發(fā)生閃絡(luò)擊穿。

1 交流耐壓試驗(yàn)中放電擊穿對(duì)串諧耐壓設(shè)備的影響

某變電站220kV GIS安裝完成后進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為368kV，時(shí)間為1min，加壓方式采用分相加壓。

現(xiàn)場從主變進(jìn)線間隔套管加壓，整工程C相、B相全相對(duì)地，368kV耐壓通過。在對(duì)C相進(jìn)行整工程全相對(duì)地試驗(yàn)加壓時(shí)，升壓至145kV時(shí)，現(xiàn)場發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)放電，導(dǎo)致試驗(yàn)變頻電源裝置跳閘。為判斷故障類型及查找故障點(diǎn)，試驗(yàn)人員進(jìn)行了重復(fù)加壓，升壓至210kV時(shí)，又發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)放電，試驗(yàn)變頻電源裝置跳閘，同時(shí)試驗(yàn)操作人員被過電壓擊中，試驗(yàn)設(shè)備未受損壞，此時(shí)判斷故障點(diǎn)220kV GISⅢ母間隔設(shè)備。試驗(yàn)人員按分段加壓排除故障點(diǎn)的方法繼續(xù)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，在第六次加壓過程中，升壓至280kV時(shí)，發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)放電，試驗(yàn)變頻電源裝置跳閘，試驗(yàn)設(shè)備HVFS變頻電源控制系統(tǒng)受過電壓沖擊發(fā)生故障，儀器黑屏無法開機(jī)。

220kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)加壓過程見表1。

表1 220kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)加壓過程表

由于試驗(yàn)設(shè)備損壞，試驗(yàn)被迫中止，將受損儀器返廠維修。對(duì)該設(shè)備損壞原因分析，該HVFS變頻電源控制系統(tǒng)采用變頻裝置隔離后的電源供電，電源側(cè)的波動(dòng)影響較小，應(yīng)為閃絡(luò)放電造成的過電壓經(jīng)接地系統(tǒng)串入該HVFS變頻電源控制系統(tǒng)，造成控制系統(tǒng)內(nèi)部元件損壞。

2 對(duì)串諧設(shè)備的放電擊穿保護(hù)措施

根據(jù)以往GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)中經(jīng)常由于被試設(shè)備原因發(fā)生放電閃絡(luò)現(xiàn)象，為避免串諧耐壓設(shè)備不因放電過電壓造成損壞，提出以下保護(hù)措施。

（1）試驗(yàn)現(xiàn)場使用16mm2的裸銅線作為試驗(yàn)設(shè)備的接地線，接地線要拉直，不可環(huán)繞打折。GIS試驗(yàn)中擊穿放電時(shí)在接地線上將產(chǎn)生過電壓，因此設(shè)備接地和保護(hù)接地應(yīng)分開，并選擇不同接地點(diǎn)。試驗(yàn)中電抗器L的接地線接入點(diǎn)為耐壓被試間隔，勵(lì)磁變壓器的接地點(diǎn)移至離試驗(yàn)點(diǎn)30m外的獨(dú)立避雷針處，串諧電源裝置的接地點(diǎn)移至離試驗(yàn)點(diǎn)30m外的35kV鋼構(gòu)架處。通過三根互不交叉、且不同方向布線的接地線，選取不同的接地點(diǎn)接地來避免發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)產(chǎn)生的過電壓對(duì)設(shè)備及儀器造成損壞。

（2）對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)場試驗(yàn)中使用的是海沃公司生產(chǎn)的變頻電源裝置，其HVFS變頻電源控制系統(tǒng)為該變頻電源成套裝置的調(diào)頻調(diào)壓控制部分，通過光纖線與變頻裝置FC聯(lián)絡(luò)，由變頻裝置為其提供隔離后的工作電源。為防止放電過電壓經(jīng)大地串入控制裝置，造成電子元件損傷，將變頻電源控制系統(tǒng)內(nèi)部集成板的接地線取消，使裝置外殼與接地系統(tǒng)完全隔離。

（3）防止放電過電壓經(jīng)電源側(cè)串入損壞控制系統(tǒng)，在HVFS變頻電源控制系統(tǒng)電源端加裝電源避雷器。電源避雷器安裝在電源進(jìn)線前，當(dāng)電源側(cè)發(fā)生過電壓侵入時(shí)迅速將過電流泄放至大地，并把由雷電流引起的過電壓限制在被保護(hù)設(shè)備允許承受的耐壓范圍內(nèi)，以確保設(shè)備安全運(yùn)行，使保護(hù)設(shè)備免于受損避雷器的最大放電電流為100kA（10～350μs），動(dòng)作時(shí)間小于100ns，具有放電和閃絡(luò)保護(hù)功能，發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)時(shí)，自動(dòng)切除整套裝置電源，不會(huì)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和人身造成傷害，確保變頻電源裝置內(nèi)部電子元件不會(huì)被擊穿。

3 改進(jìn)后的試驗(yàn)效果

該工程220kV GIS廠家現(xiàn)場處理后，現(xiàn)場重新進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)升壓至252kV時(shí)GIS設(shè)備內(nèi)部再次發(fā)生放電閃絡(luò)。同時(shí)試驗(yàn)變頻電源裝置跳閘，但裝置未受到損壞?，F(xiàn)場檢查試驗(yàn)儀器完好后，試驗(yàn)繼續(xù)，升壓至300kV時(shí)GIS設(shè)備內(nèi)部同樣部分繼續(xù)發(fā)生放電閃絡(luò)，試驗(yàn)設(shè)備經(jīng)受住過電壓沖擊，未受到損壞。因放電電壓逐次抬高，判斷為GIS設(shè)備內(nèi)部毛刺放電，試驗(yàn)人員繼續(xù)進(jìn)行第三次加壓試驗(yàn)，升壓至368kV試驗(yàn)電壓，并維持1min，耐壓順利通過。

試驗(yàn)加壓過程如表2。

表2 試驗(yàn)加壓過程表

此次現(xiàn)場試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)變頻電源裝置采取放電擊穿保護(hù)措施后，連續(xù)經(jīng)受住了試驗(yàn)擊穿時(shí)放電沖擊過電壓，試驗(yàn)設(shè)備未受到損傷。在后續(xù)其他的試驗(yàn)現(xiàn)場中，該措施的使用也證實(shí)了在放電沖擊過電壓下對(duì)試驗(yàn)變頻電源裝置的有效保護(hù)。

4 結(jié)束語

隨著電力技術(shù)的快速發(fā)展，城市空間利用率越來越高，GIS設(shè)備在變電站建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)GIS設(shè)備在現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)過程中，由于安裝過程中工藝或絕緣部件電氣性能的影響，造成其交流耐壓試驗(yàn)過程中放電擊穿現(xiàn)象常有發(fā)生，本文對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場的變頻電源交流耐壓裝置采取的防止過電壓進(jìn)行探析并提出相應(yīng)保護(hù)措施，在實(shí)際工程運(yùn)用中取得很好的效果，保證了試驗(yàn)工作的順利完成。

TM595

A

2095-2066（2016）29-0045-02

2016-9-30

鄧 輝（1980-），男，湖南醴陵人，高級(jí)工程師，研究生，從事電力工程電氣試驗(yàn)技術(shù)研究工作。