關(guān)于AT供電中GIS開關(guān)柜故障分析與研究

蘭冰

摘要：以AT供電中GIS開關(guān)柜的應(yīng)用為背景，在大量調(diào)研相關(guān)理論及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的前提下，論述了AT供電方式、GIS柜、高壓電纜的基本原理。重點(diǎn)通過實(shí)際案例GIS開關(guān)柜的故障分析，給出了解決方案，即利用高頻脈沖電流測(cè)量法進(jìn)行高壓電纜定期檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：AT供電方式；GIS柜；高壓電纜；ERA法

1概述

AT供電方式，不需要提升牽引網(wǎng)絕緣水平，便可將饋線電壓提高一倍，擴(kuò)展?fàn)恳冸娝g距，即達(dá)到成倍提高牽引網(wǎng)的供電能力的目的，特別適用于高速鐵路和重載電氣化鐵路。GIS柜作為高壓配電裝置，主要把母線、斷路器、CT、PT、隔離開關(guān)、避雷器都組合在一起。GIS柜中的高壓電纜絕緣問題是其中的重點(diǎn)，絕緣的檢測(cè)是關(guān)鍵問題。

2基本原理

2.1AT供電方式

AT供電方式（自耦變壓器供電方式），即每隔10km左右在接觸網(wǎng)和正饋線之間并聯(lián)接人一臺(tái)自耦變壓器，其中自耦變壓器的中性點(diǎn)與鋼軌相連。作為2x25kV系統(tǒng)，供電電壓比直供方式高一倍，電壓損失降為1/4（實(shí)際略高），電能損失小，顯示了良好的供電特性。同時(shí)減少了電分相的數(shù)量，有利于列車的高速運(yùn)行。由于牽引網(wǎng)回路是平衡回路，牽引負(fù)荷電流的方向在接觸網(wǎng)和正饋線中正好相反，因此對(duì)鄰近通信線路的干擾較小。

2.2GIS柜

柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS柜），用于10-35kV或更高電壓輸配電。接受或分配電的同時(shí)，又對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或故障實(shí)施控制、保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視、通信等。GIS柜技術(shù)結(jié)合了SF6絕緣技術(shù)、密封技術(shù)、空氣絕緣的金屬封閉開關(guān)設(shè)備制造技術(shù)，將各高壓元件設(shè)置在箱型密封容器內(nèi)，使之沖入較低壓力的絕緣氣體，有機(jī)形成了柜式氣體絕緣封閉開關(guān)設(shè)備，簡(jiǎn)稱C-GIS。充氣柜往往是指C-GIS與充氣環(huán)網(wǎng)柜的統(tǒng)稱。

2.3高壓電纜

中高壓電力電纜主要用于各電壓級(jí)的電力系統(tǒng)中傳輸和分配電纜，其中中壓電纜主要用于分配電纜，高壓、超高壓電纜主要為傳輸電纜。高壓電纜是電力電纜的一種，是用于傳輸高壓10KV-35KV的電力電纜，多應(yīng)用于構(gòu)架電力傳輸?shù)闹鞲傻馈?/p>

銅導(dǎo)體的導(dǎo)電性能優(yōu)良，使得鋁芯電力電纜的應(yīng)用較少，在越來越多的工程中采用了銅芯電力電纜作為供電系統(tǒng)的主干道，尤其是在越高壓的電力系統(tǒng)中，選擇銅芯電纜越來越廣泛。高壓電纜的結(jié)構(gòu)一般分為：導(dǎo)體、半導(dǎo)電包帶、導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、緩沖層、皺紋鋁套、防腐層、非金屬外護(hù)套、導(dǎo)電層。

3實(shí)例分析

3.1 XXX AT所GIS開關(guān)柜故障

2015年3月14日06：01：03，XXXAT所242差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，242斷路器跳閘，2AT退出運(yùn)行。故障時(shí)242 T線電流2462 A，F(xiàn)線電流4025 A，差動(dòng)電流6500 A。06：0l：03，241自投裝置動(dòng)作，241斷路器合閘，1AT投入運(yùn)行。

3.2故障分析

對(duì)AT變壓器、高壓電纜、GIS開關(guān)柜等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了檢查。

1）對(duì)2AT進(jìn)行直阻、絕緣電阻、介損、泄漏電流試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，判斷2AT正常。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

21對(duì)242開關(guān)柜至2AT間高壓電纜進(jìn)行絕緣和交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，判斷高壓電纜合格。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

3）甩掉242開關(guān)柜高壓電纜，分別對(duì)開關(guān)柜T、F相測(cè)量絕緣電阻，T相絕緣電阻合格，F(xiàn)相測(cè)量絕緣電阻為零，判斷GIS開關(guān)柜內(nèi)F相設(shè)備故障。

4）GIS開關(guān)柜減壓排氣后，打開GIS開關(guān)柜，發(fā)現(xiàn)F相支持瓷瓶絕緣擊穿。擊穿絕緣子不是沿面臟污閃絡(luò)擊穿，而是從固定螺栓裂縫處內(nèi)部放電擊穿。

3.3解決方案

3.3.1局部放電測(cè)量法

局部放電測(cè)量方法包括電測(cè)法和非電測(cè)法兩種。電測(cè)法中應(yīng)用較廣泛的為無線電干擾電壓法和脈沖電流法。此方法已普遍應(yīng)用于局部放電的定量測(cè)量。

其中脈沖電流法的測(cè)試是試品產(chǎn)生一次局部放電，在其兩端就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的電壓變化，此時(shí)在被試品、耦合電容和檢測(cè)阻抗組成的回路中產(chǎn)生一脈沖電流。脈沖電流經(jīng)過檢測(cè)阻抗會(huì)在其兩端產(chǎn)生一脈沖電壓，將此脈沖電壓進(jìn)行采集、放大、顯示等處理，就可產(chǎn)生局部放電的一些基本量，尤其是局部放電量。

3.3.2高頻脈沖電流測(cè)量法（即ERA法）

試品ca在試驗(yàn)電壓下產(chǎn)生局部放電時(shí)，放電脈沖信號(hào)經(jīng)耦合電容ca送入輸入單元，由輸入單元拾取得脈沖信號(hào)，經(jīng)低噪聲前置放大器放大，濾波放大器選擇所需頻帶及主放大器放大（達(dá)到所需幅值與產(chǎn)生零標(biāo)志脈沖）后，得到放電脈沖，同時(shí)產(chǎn)生其峰值。

4結(jié)論

本文以AT供電方式GIS柜為研究背景，介紹了AT供電方式、GIS柜、高壓電纜的基本原理。通過XXX AT所GIS柜故障實(shí)際案例，分析找出了故障存在于GIS開關(guān)柜內(nèi)F相設(shè)備故障。進(jìn)而提到利用局部放電測(cè)量法及高頻脈沖電流測(cè)量法進(jìn)行高壓電纜定期檢測(cè)，能夠有效解決AT供電GIS柜的故障，進(jìn)而保障了其中高壓電纜的安全可靠。