淺議GIS耐壓設(shè)備試驗中放電擊穿保護措施

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)備試驗中放電擊穿保護措施

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交流耐壓試驗通常采用變頻電壓諧振的方法，現(xiàn)場GIS交流耐壓試驗時放電擊穿不可避免，通過某變電站220kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗中放電現(xiàn)象后的對設(shè)備造成的損傷分析，提出了對耐壓試驗設(shè)備的保護措施。

交流耐壓；變頻電源；保護措施

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、進出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計有機地組合成一個整體。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。GIS設(shè)備在投運前必須進行工頻交流耐壓試驗，對被試品施加一定的電壓，并保持一定時間，以考慮被試品絕緣承受各種電壓的能力。在試驗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 交流耐壓試驗中放電擊穿對串諧耐壓設(shè)備的影響

某變電站220kV GIS安裝完成后進行交流耐壓試驗，試驗電壓為368kV，時間為1min，加壓方式采用分相加壓。

現(xiàn)場從主變進線間隔套管加壓，整工程C相、B相全相對地，368kV耐壓通過。在對C相進行整工程全相對地試驗加壓時，升壓至145kV時，現(xiàn)場發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)放電，導致試驗變頻電源裝置跳閘。為判斷故障類型及查找故障點，試驗人員進行了重復加壓，升壓至210kV時，又發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)放電，試驗變頻電源裝置跳閘，同時試驗操作人員被過電壓擊中，試驗設(shè)備未受損壞，此時判斷故障點220kV GISⅢ母間隔設(shè)備。試驗人員按分段加壓排除故障點的方法繼續(xù)進行交流耐壓試驗，在第六次加壓過程中，升壓至280kV時，發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)放電，試驗變頻電源裝置跳閘，試驗設(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。

220kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗加壓過程見表1。

表1 220kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗加壓過程表

由于試驗設(shè)備損壞，試驗被迫中止，將受損儀器返廠維修。對該設(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 對串諧設(shè)備的放電擊穿保護措施

根據(jù)以往GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓經(jīng)驗，試驗中經(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，提出以下保護措施。

（1）試驗現(xiàn)場使用16mm2的裸銅線作為試驗設(shè)備的接地線，接地線要拉直，不可環(huán)繞打折。GIS試驗中擊穿放電時在接地線上將產(chǎn)生過電壓，因此設(shè)備接地和保護接地應(yīng)分開，并選擇不同接地點。試驗中電抗器L的接地線接入點為耐壓被試間隔，勵磁變壓器的接地點移至離試驗點30m外的獨立避雷針處，串諧電源裝置的接地點移至離試驗點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，選取不同的接地點接地來避免發(fā)生閃絡(luò)擊穿時產(chǎn)生的過電壓對設(shè)備及儀器造成損壞。

（2）對試驗設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改進。現(xiàn)場試驗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線前，當電源側(cè)發(fā)生過電壓侵入時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設(shè)備允許承受的耐壓范圍內(nèi)，以確保設(shè)備安全運行，使保護設(shè)備免于受損避雷器的最大放電電流為100kA（10～350μs），動作時間小于100ns，具有放電和閃絡(luò)保護功能，發(fā)生對地閃絡(luò)時，自動切除整套裝置電源，不會對試驗設(shè)備和人身造成傷害，確保變頻電源裝置內(nèi)部電子元件不會被擊穿。

3 改進后的試驗效果

該工程220kV GIS廠家現(xiàn)場處理后，現(xiàn)場重新進行交流耐壓試驗。試驗升壓至252kV時GIS設(shè)備內(nèi)部再次發(fā)生放電閃絡(luò)。同時試驗變頻電源裝置跳閘，但裝置未受到損壞。現(xiàn)場檢查試驗儀器完好后，試驗繼續(xù)，升壓至300kV時GIS設(shè)備內(nèi)部同樣部分繼續(xù)發(fā)生放電閃絡(luò)，試驗設(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，試驗人員繼續(xù)進行第三次加壓試驗，升壓至368kV試驗電壓，并維持1min，耐壓順利通過。

試驗加壓過程如表2。

表2 試驗加壓過程表

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

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GIS設(shè)備在現(xiàn)場交流耐壓試驗過程中，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過程中放電擊穿現(xiàn)象常有發(fā)生，本文對試驗現(xiàn)場的變頻電源交流耐壓裝置采取的防止過電壓進行探析并提出相應(yīng)保護措施，在實際工程運用中取得很好的效果，保證了試驗工作的順利完成。

TM595

A

2095-2066（2016）29-0045-02

2016-9-30

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