330kV GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)擊穿故障分析

高立超 孫興彬 楊志華 楊軍亭 張 玉

（國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，蘭州 730050）

330kV GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)擊穿故障分析

高立超 孫興彬 楊志華 楊軍亭 張 玉

（國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，蘭州 730050）

本文介紹了某330kV變電站330kV GIS設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生的一次放電擊穿故障，試驗(yàn)人員通過多次試驗(yàn)對故障位置進(jìn)行了精確定位，對該故障的排查過程進(jìn)行了分析，并針對此類故障提出了處理建議和防范措施。

GIS；交流耐壓；故障定位

2015年10月12日至14日，在某新建330kV變電站進(jìn)行330kV GIS交流耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了絕緣擊穿，試驗(yàn)人員經(jīng)過多次耐壓試驗(yàn)后，最終確定了放電點(diǎn)在銀城一線間隔 3307開關(guān)和 33071、33072隔離開關(guān)之間。10月 15日，設(shè)備制造商、施工單位和交流耐壓試驗(yàn)人員在現(xiàn)場進(jìn)行了開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)330kV GIS銀城一斷路器與銀城一間隔母線側(cè)電流互感器連接的盆式絕緣子有明顯的放電痕跡，與試驗(yàn)結(jié)果判斷完全一致。本文主要介紹了該故障的定位過程，并對放電故障的定位方法進(jìn)行了認(rèn)真分析，對該類放電故障提出了處理意見和防范措施。

1　試驗(yàn)現(xiàn)場及試驗(yàn)設(shè)備概況

1.1設(shè)備概況

該330kV變電站330kV GIS設(shè)備采用雙母線接線方式，共有兩個(gè)主變間隔、4個(gè)出線間隔和 1個(gè)母聯(lián)間隔，如圖1所示。

圖1　330kV GIS主接線圖

1.2試驗(yàn)方案

根據(jù)交接試驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)程，該變電站GIS設(shè)備耐壓試驗(yàn)包括主回路交流耐壓試驗(yàn)和斷路器斷口交流耐壓試驗(yàn)，由于GIS設(shè)備為雙母線接線方式，兩條母線GIS為三相共筒式結(jié)構(gòu)，主變間隔、出線間隔和母聯(lián)間隔采用三相分筒式結(jié)構(gòu)，所以試驗(yàn)加壓順序?yàn)橄确謩e進(jìn)線A、B、C單相整體耐壓，非耐壓相接地；耐壓試驗(yàn)通過后通過甲母線（或乙母線）加壓，乙母線（或甲母線）接地，進(jìn)行所有斷路器（除加壓間隔斷路器）斷口耐壓；最后進(jìn)行加壓間隔斷路器斷口耐壓［1-2］。

根據(jù)國網(wǎng)生【2011】1223號文件《關(guān)于加強(qiáng)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)全過程管理重點(diǎn)措施》規(guī)定，330kV GIS現(xiàn)場交接試驗(yàn)?zāi)蛪褐禐槌鰪S值的100%，該GIS設(shè)備出廠交流耐壓試驗(yàn)電壓為510kV，故現(xiàn)場老練試驗(yàn)為209kV（5min）和363kV（3min），耐壓值為510kV（1min）［3］。

圖2　主回路交流耐壓試驗(yàn)加壓時(shí)序圖

1.3試驗(yàn)過程

試驗(yàn)人員根據(jù)330kV GIS設(shè)備現(xiàn)場實(shí)際勘察，試驗(yàn)現(xiàn)場選用 2號主變間隔作為加壓部位進(jìn)行耐壓。當(dāng)進(jìn)行A相整體對B、C相及地交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，老練試驗(yàn)通過，當(dāng)試驗(yàn)電壓升到420kV時(shí)GIS內(nèi)部發(fā)生放電擊穿故障，為確定放電是否為毛刺或內(nèi)部懸浮顆粒等自恢復(fù)放電，現(xiàn)場進(jìn)行了第二次耐壓，當(dāng)電壓升高到400kV時(shí)，再次發(fā)生了放電擊穿，初步判定內(nèi)部為絕緣放電。暫停對A相耐壓后，繼續(xù)對 B、C兩相進(jìn)行整體設(shè)備對地交流耐壓試驗(yàn)均順利通過，排除了 B、C兩相存在故障的可能性。為尋找A相放電故障點(diǎn)，現(xiàn)場對A相進(jìn)行了多次耐壓試驗(yàn)，具體試驗(yàn)情況見表1。

表1　330kV GIS設(shè)備A相交流耐壓試驗(yàn)情況簡表

第一次和第二次耐壓都發(fā)生了擊穿，且擊穿電壓值逐漸降低，初步確定為GIS內(nèi)部絕緣件發(fā)生擊穿；為了判斷是否為母線氣室內(nèi)發(fā)生放電擊穿，第三次和第四次耐壓時(shí)進(jìn)行單獨(dú)甲母線帶出線間隔耐壓和單獨(dú)乙母線帶出線間隔耐壓，兩次耐壓都發(fā)生了擊穿，且擊穿電壓不斷降低，所以判斷放電點(diǎn)不在甲、乙母線，而在某出線間隔；現(xiàn)場工作人員通過放電聲音判斷，放電點(diǎn)可能發(fā)生在銀城一間隔，為進(jìn)一步確定判斷是否正確，第五次耐壓時(shí)單獨(dú)甩開銀城一間隔，對其他所有設(shè)備進(jìn)行耐壓，試驗(yàn)通過；第六次耐壓時(shí)對銀城一間隔單獨(dú)加壓時(shí)發(fā)生擊穿，所以判斷故障位置在銀城一間隔；為進(jìn)一步確認(rèn)銀城一間隔故障點(diǎn)位置，在第六次耐壓基礎(chǔ)上進(jìn)行第七次耐壓，斷開3307開關(guān)，合上330767接地刀閘，甩開銀城一線開關(guān)出線側(cè)設(shè)備，電壓升至328kV 時(shí)擊穿，基本確定放電故障點(diǎn)在銀城一線3307開關(guān)下斷口與33071、33072刀閘之間，如圖3所示。

圖3　GIS故障位置示意圖

2　現(xiàn)場檢查情況

2015年10月15日，制造商、施工單位和交接試驗(yàn)人員在現(xiàn)場進(jìn)行了開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)330kV GIS銀城一間隔斷路器氣室與母線側(cè)電流互感器連接的盆式絕緣子有明顯的放電痕跡，與試驗(yàn)結(jié)果判斷完全一致，如圖4所示。

圖4　GIS故障位置及故障絕緣子照片

1）原因分析。通過對故障點(diǎn)導(dǎo)體和發(fā)生閃絡(luò)的絕緣子進(jìn)行認(rèn)真觀察發(fā)現(xiàn)，放電處導(dǎo)桿上有磕碰痕跡，表面不光滑，導(dǎo)致磕碰處場強(qiáng)過大，最終在絕緣子表面發(fā)生了沿面閃絡(luò)放電。

2）后續(xù)處理情況。經(jīng)生產(chǎn)廠家同意，將故障設(shè)備返回制造廠進(jìn)廠維修。維修人員將有磕碰痕跡的導(dǎo)桿和放電擊穿痕跡的絕緣子進(jìn)行了更換，并且將該氣室內(nèi)與故障相關(guān)部件進(jìn)行了認(rèn)真的處理，處理后的設(shè)備完成現(xiàn)場安裝后，于2015年11月16日再次進(jìn)行了現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)，并且順利通過。

3　試驗(yàn)建議及意見

3.1耐壓試驗(yàn)建議

1）通過交流耐壓試驗(yàn)對330kV GIS設(shè)備現(xiàn)場故障點(diǎn)的排查定位可知，對于GIS內(nèi)部放電故障點(diǎn)的定位，用交流耐壓進(jìn)行分段排除縮小故障點(diǎn)的區(qū)域范圍，是查找放電擊穿點(diǎn)的最基本、也是最有效的方法。

2）現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)過程中，由于GIS間隔較多，母線較長，試驗(yàn)人員通過聲音對放電位置的定位會有一定的困難，甚至?xí)碚`判，但可以作為輔助手段減少試驗(yàn)次數(shù)。

3）交流耐壓試驗(yàn)只能將故障點(diǎn)排除在一定區(qū)域范圍，如果故障點(diǎn)在某出線間隔、母聯(lián)間隔或分段間隔上，則可以通過多次耐壓而進(jìn)行更加精確的定位，但如果故障點(diǎn)在母線上，則很難準(zhǔn)確查找準(zhǔn)確放電位置，所以要通過其他方法進(jìn)行輔助定位。例如交流耐壓時(shí)可以通過超聲波或特高頻帶電檢測的方式進(jìn)行放電點(diǎn)定位；試驗(yàn)結(jié)束后可以通過檢測氣室內(nèi)氣體的成分查找放電氣室。

3.2加強(qiáng)出廠建造

GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、導(dǎo)體和絕緣件制造工藝不良和材質(zhì)不合格是造成GIS設(shè)備絕緣故障的最主要的原因，大量事故案例表明，有些設(shè)備在出廠時(shí)就存在一定的設(shè)備缺陷，致使現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生擊穿或運(yùn)行事故，所以一定要重視出廠建造，從源頭上把關(guān)，提高設(shè)備質(zhì)量。

3.3提高現(xiàn)場安裝質(zhì)量

現(xiàn)場進(jìn)行GIS設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制安裝工藝，防止出現(xiàn)導(dǎo)體和絕緣子損傷，也要防止在組裝時(shí)出現(xiàn)設(shè)備受潮、進(jìn)入灰塵等情況。組裝前，應(yīng)先檢查表面及觸指有無生銹、氧化物、劃痕及凹凸不平處，如有，則采用砂紙將其處理干凈平整，并用清潔無纖維裸露白布或不起毛的擦拭紙沾無水酒精洗凈觸指內(nèi)部，保證設(shè)備內(nèi)部清潔、完好。

3.4加強(qiáng)現(xiàn)場交接試驗(yàn)和驗(yàn)收工作

現(xiàn)場交接試驗(yàn)和驗(yàn)收是保證設(shè)備安全運(yùn)行的最后環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)按照國標(biāo)的具體要求，認(rèn)真進(jìn)行投運(yùn)前各項(xiàng)試驗(yàn)工作，特別是交流耐壓試驗(yàn)，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

4　結(jié)論

GIS設(shè)備是變電站內(nèi)最重要的設(shè)備之一，而交流耐壓試驗(yàn)是檢查GIS設(shè)備狀況的重要手段，為保證GIS設(shè)備投運(yùn)后可以安全良好運(yùn)行，一定要嚴(yán)格控制制造和安裝工藝，不能讓設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)一點(diǎn)瑕疵，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)安裝及本身質(zhì)量存在的問題，一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

［1］ GB 50150—2006. 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ DL/T 474.4—2006. 現(xiàn)場絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則-交流耐壓試驗(yàn)［S］.

［3］ DL/T 555—2004. 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)及絕緣試驗(yàn)導(dǎo)則［S］.

高立超（1981-），本科學(xué)歷，工程師，從事高電壓技術(shù)及帶電檢測工作。

The Failure Analysis of 330kV GIS Equipment with AC Voltage Withstand Breakdown Test in the Field

Gao Lichao Sun Xingbin Yang Zhihua Yang Junting Zhang Yu
（State Grid Gansu Electric Power Research Institute， Lanzhou 730050）

This paper introduces a discharge breakdown failure of a gas insulated switchgear in a 330kV transformer substation. After several tests， the fault was accurately located through analyzing，handling suggestions and preventive measures were put forward.

GIS； AC withstand voltage test； fault localization