GIS交流耐壓試驗(yàn)放電故障的分析與判斷

呂 華，陳梁金，周 平，金李鳴

（1.臨安供電局，杭州 311300；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；3.湖州電力局，浙江 湖州 313000）

氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）是一種集聯(lián)絡(luò)、控制、測(cè)量和保護(hù)于一體的高度集成化開(kāi)關(guān)電器，具有占地面積小、配置靈活、受外部環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，在浙江省電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)的設(shè)備投運(yùn)增長(zhǎng)率達(dá)25%。根據(jù)GB 7674-2008《額定電壓72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備》標(biāo)準(zhǔn)，為了消除未來(lái)可能導(dǎo)致GIS內(nèi)部故障的潛在原因，如緊固不當(dāng)，處理、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝期間的損壞，外部物體進(jìn)入等，應(yīng)認(rèn)真檢查絕緣是否完好，安裝后應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)[1]。在現(xiàn)場(chǎng)GIS交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中常常會(huì)發(fā)生放電故障，本文結(jié)合多起案例對(duì)放電故障進(jìn)行分析與判斷。

1 水平布置絕緣子的放電故障案例

GIS內(nèi)有多個(gè)盆式絕緣子用于支撐和隔斷，其中水平布置的盆式絕緣子曾在現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)中出現(xiàn)多次放電故障。

1.1 案例1

被試品為126kV GIS，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的目標(biāo)電壓為184kV，試驗(yàn)中出現(xiàn)放電時(shí)的試驗(yàn)電壓值見(jiàn)表1，故障點(diǎn)照片見(jiàn)圖1。

表1 126kV GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的放電電壓記錄

從試驗(yàn)及故障點(diǎn)查找過(guò)程的放電電壓和故障點(diǎn)照片分析，先是在B相和C相間發(fā)生放電，5次放電中最高放電電壓為178kV，最低為152kV，放電電壓的特點(diǎn)為放電電壓有所下降，且有起伏。最后導(dǎo)致BC相擊穿、AB相擊穿，相對(duì)地完好。

圖1 試品為126kV GIS的故障點(diǎn)照片

1.2 案例2

被試品為252kV GIS，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)電壓368kV，試驗(yàn)接線(xiàn)方式為A—B相間短路接地，C相加壓。加壓過(guò)程中放電電壓記錄見(jiàn)表2，故障點(diǎn)照片見(jiàn)圖2。

表2 252kV GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的放電電壓記錄

圖2 試品為252kV GIS的故障點(diǎn)照片

1.3 案例3

被試品為550kV GIS，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)電壓544kV，試驗(yàn)加壓過(guò)程中放電電壓記錄見(jiàn)表3，故障點(diǎn)照片見(jiàn)圖3。

表3 550kV GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的放電電壓記錄

圖3 550kV GIS的故障點(diǎn)照片

從試驗(yàn)及故障點(diǎn)查找過(guò)程的放電電壓和故障點(diǎn)照片分析，7次放電中最高放電電壓為504kV，最低為223kV，放電電壓的特點(diǎn)為電壓下降明顯、升高不太明顯，起伏明顯。檢查發(fā)現(xiàn)有1個(gè)盆式絕緣子閃絡(luò)放電，有3條對(duì)地放電通道。

2 放電故障案例分析

以上3個(gè)案例的共同特點(diǎn)是放電電壓呈下降、上升再下降趨勢(shì)，放電電壓下降明顯；有多條放電通道。分析認(rèn)為：

（1）水平布置的盆式絕緣子在制作或安裝過(guò)程中，容易在表面遺留微粒雜質(zhì)，造成絕緣子表面電場(chǎng)畸變并發(fā)生沿面閃絡(luò)放電。

（2）現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)通常采用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，當(dāng)GIS內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)，試驗(yàn)裝置跳閘，同時(shí)因放電破壞了諧振[4]，對(duì)盆式絕緣子表面損傷較小（有時(shí)表面雖有損傷，還能承受交流耐壓試驗(yàn)），未形成貫穿性的放電通道。

（3）發(fā)生的放電對(duì)盆式絕緣子表面損傷較小，但改變了表面電場(chǎng)分布，再次加壓試驗(yàn)時(shí)在其他因表面遺留微粒雜質(zhì)造成電場(chǎng)畸變的部位又發(fā)生沿面閃絡(luò)放電，且放電電壓高于第一次放電電壓。

（4）與上述（1）、 （2）2 種情況相同，盆式絕緣子表面損傷加大，再次加壓試驗(yàn)時(shí)又在其他部位發(fā)生放電，直至擊穿形成破壞性放電。

3 對(duì)放電電壓趨勢(shì)的分析與判斷

現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，若GIS內(nèi)部發(fā)生放電，根據(jù)GB 7674標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，或者為便于確定破壞性放電的位置也要進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)數(shù)次試驗(yàn)得到的放電電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可確定放電故障的性質(zhì)[5]。

3.1 放電電壓呈下降趨勢(shì)

（1）被試品為550kV GIS，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)電壓544kV，試驗(yàn)加壓過(guò)程中放電電壓記錄見(jiàn)表4，故障點(diǎn)照片見(jiàn)圖4。

表4 550kV GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)時(shí)的放電電壓記錄

圖4 被試品為550kV GIS的故障點(diǎn)照片

從試驗(yàn)及故障點(diǎn)查找過(guò)程的放電電壓和故障點(diǎn)照片分析，3次放電中最高放電電壓為361kV，最低為137kV，放電電壓的特點(diǎn)為下降明顯。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)盆式絕緣子閃絡(luò)放電，形成1條對(duì)地放電通道。

（2）被試品為126kV GIS，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)電壓212kV，試驗(yàn)加壓過(guò)程中放電電壓記錄見(jiàn)表5，故障點(diǎn)照片見(jiàn)圖5。

從試驗(yàn)加壓過(guò)程中的放電電壓記錄和故障點(diǎn)照片分析，3次放電中最高放電電壓為200kV，最低為105kV，放電電壓的特點(diǎn)為下降明顯。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有1個(gè)盆式絕緣子閃絡(luò)放電，形成1條對(duì)地放電通道。

表5 126kV GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)時(shí)的放電電壓記錄

圖5 被試品為126kV GIS的故障點(diǎn)照片

以上2個(gè)案例的共同特點(diǎn)是放電電壓呈下降趨勢(shì)且下降明顯，固體絕緣子表面出現(xiàn)了破壞性放電。

3.2 放電電壓不變或呈上升趨勢(shì)

GIS采用SF6氣體為絕緣介質(zhì)，當(dāng)其內(nèi)部某處間隙承受不了試驗(yàn)電壓時(shí)就會(huì)放電，試驗(yàn)電壓消失后，SF6氣體自動(dòng)恢復(fù)絕緣性能，再次加壓試驗(yàn)后仍將放電，數(shù)次加壓放電電壓基本不變。如某550kV GIS中某間隔A相接地開(kāi)關(guān)分閘不到位，動(dòng)觸頭露出屏蔽罩5mm，試驗(yàn)電壓升到500kV時(shí)發(fā)生閃絡(luò)，第2次和第3次加壓均在500kV發(fā)生閃絡(luò)。

GIS出廠(chǎng)或安裝后內(nèi)部遺留微粒雜質(zhì)的情況時(shí)有發(fā)生，加壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生放電后，若遺留微粒雜質(zhì)被打掉，就能完成試驗(yàn)并投入運(yùn)行。如果遺留微粒雜質(zhì)有多處、未被打掉或換了地方，則試驗(yàn)時(shí)仍會(huì)發(fā)生放電，有時(shí)放電電壓呈上升趨勢(shì)[2]。例如某252kV GIS在252kV電壓老練試驗(yàn)歷時(shí)44 s和314kV電壓時(shí)放電，另一處在245kV和290kV電壓時(shí)放電，最后完成了整個(gè)試驗(yàn)程序，投運(yùn)至今已安全運(yùn)行10年。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家電網(wǎng)生[2011]1223號(hào)《關(guān)于加強(qiáng)氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備全過(guò)程管理重點(diǎn)措施》要求：交接試驗(yàn)時(shí)72.5～363kV GIS的交流耐壓值應(yīng)為出廠(chǎng)值的100%，550～800kV GIS的交流耐壓值應(yīng)不低于出廠(chǎng)值的90%[3]，現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)值有大幅提高，對(duì)GIS的制造和安裝質(zhì)量提出了更高要求。從目前情況看，現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)的放電故障不可避免，因此對(duì)耐壓試驗(yàn)時(shí)放電故障的性質(zhì)及類(lèi)型的分析判斷十分重要。而水平布置絕緣子的放電故障放電電壓呈不規(guī)律性，甚至?xí)霈F(xiàn)數(shù)次放電后仍能按試驗(yàn)程序通過(guò)的情況；現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生類(lèi)似放電故障，檢查重點(diǎn)應(yīng)是水平布置的絕緣子，當(dāng)難以確定故障位置時(shí)建議采用內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢查。

[1]文學(xué)，李宏仁.SF6斷路器及GIS的現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)[J].四川電力技術(shù)，1999（6）∶13-14.

[2]王貽平.GIS現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)技術(shù)[J].華東電力，1998（4）∶8-9.

[3]李秀衛(wèi)，陳玉峰，王慶玉.提高GIS現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)探討[J].山東電力技術(shù)，2011（02）∶34-36.

[4]柯磊.電力電纜直流耐壓試驗(yàn)分析及結(jié)果判斷[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（3）∶32-33.

[5]容亮，馮國(guó)新.220kV GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（2）∶2-4.