500 kV GIS站耐压试验PT放电原因分析

2015-12-22张太林张小兵杨采风马心雨

电力安全技术 2015年11期

关键词：通风孔盆式刀闸

张太林，张小兵，杨采风，马心雨

(神华神东电力重庆万州港电有限责任公司，重庆 404027)

500 kV GIS站耐压试验PT放电原因分析

张太林，张小兵，杨采风，马心雨

(神华神东电力重庆万州港电有限责任公司，重庆 404027)

介绍了某电厂500 kV升压站采用户内式GIS智能变电站的概况，阐述了GIS站的耐压试验方案以及按交接试验规程进行GIS耐压试验和局部放电试验的过程，分析了耐压试验火花放电和法兰通风孔放电电压幅值变化的原因，最后提出了确保GIS耐压试验一次性成功的措施。

GIS站；耐压试验；电压互感器；火花放电

0 引言

某电厂1期2×1 050 MW燃煤汽轮发电机组，采用国内首座火力发电厂户内式500 kV GIS智能变电站(以下简称“GIS站”)。GIS开关、隔离开关、接地刀闸、电流互感器和电压互感器均为西安西电高压开关有限责任公司(简称“西开”)生产。开关型号为ZF8A-550，是西开融合日本三菱、瑞士ABB技术而开发的一种新型超高压、大容量SF6气体绝缘金属封闭开关设备；采用水平双断口结构，且在断口设有并联电容，但无合闸电阻。2014年7月，GIS设备全部安装调试完成后，按GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，进行耐压试验和局部放电试验。

1 GIS站概况

该电厂GIS站布置在汽机房17 m层2号机汽轮发电机组外的毗屋内，按1，2期4×1 050 MW机组规划，采用3/2主接线方式。1期设有2个线路-主变间隔完整串和1个启备变间隔半串，线路和主变间隔交叉布置，预留有2期扩建间隔。该工程按节约化、智能化设计，GIS站采用了常规电磁式电流互感器和电压互感器，且PT高压侧无隔离开关，直接与母线GIS、线路/主变的GIL(气体绝缘输电管道母线)相连，由智能汇控柜中的合并单元完成PT/CT的电压、电流信号转换和合并处理，最后转换成光信号，在过程层、间隔层和站控层3网中通信，实现二次设备网络化。主接线如图1所示。

2 GIS站耐压试验方案

该厂GIS站的布置有以下特点。

(1) 1号主变高压侧与GIS站的GIL管道较长，长约100 m；2号主变高压侧至GIS站的GIL管道较短，长约10 m；1号启备变高压侧至GIS站的GIL管道较短，长约20 m；各段GIL长度不一致。

(2) 站内所有避雷器均为罐式无间隙金属氧化物避雷器，额定电压444 kV，持续运行电压324 kV，故避雷器不参加耐压试验。

(3) 站内所有PT均为常规的电磁式电压互感器，为避免PT铁芯磁饱和及防止分布电容与PT发生铁磁谐振，要求试验电源的频率大于100 Hz，试验电压为592 kV(出厂试验电压740 kV的80 %)，将GIS站内的电压互感器、电流互感器与GIS开关、隔离刀闸、母线一同进行交流耐压试验。

因此，综合分析后确定，将GIS站划分为3个区域，按A，B，C三相共9批次进行交流耐压试验和局放试验。试验分区方案如图2所示。

交流耐压采用变频串联谐振装置，耐压试验接线原理如图3所示。根据图3对试验范围的设备进行隔离和连接交流试验电源连接线，并在交流耐压试验升压之前，先通过变频串联谐振装置自动寻找谐振频率，确认试验电源频率在100 Hz以上，确保电磁式电压互感器不在试验过程中发生铁芯磁饱和，然后再按试验步骤逐级升高试验电压。

图3 交流耐压试验原理接线

图1 GIS主接线

图2 GIS耐压试验分区方案

加压程序为：先进行318 kV电压下的老练试验10 min，再进行500 kV额定电压试验3 min，最后进行592 kV电压试验1 min。交流耐压试验加压程序如图4所示。

图4 交流耐压试验加压程序

3 GIS站耐压试验过程

3.1 耐压试验加压方式

3.1.1 耐压试验前准备

(1) 神万一线、神万二线转检修，在线路上挂临时接地线后，分别解开神万一、二线出线高压套管与线路，在高压套管均压环上接试验电压线。

(2) 拆除GIS至1号主变、2号主变和1号启备变的GIL连接管，并在GIL下端装屏蔽罩，断开与变压器的连接。

(3) 拆除1号主变、2号主变、1号启备变、神万一线、神万二线、500 kVⅠ，Ⅱ母避雷器的连接导电杆，退出避雷器。

3.1.2 耐压试验范围

(1) 试验范围①：按图2分区①，合上(或断开)相应开关(隔离刀闸)，在神万一线出线A，B，C三相套管处，分别施加试验电压，试验频率为102 Hz。

(2) 试验范围②：按图2分区②，合上(或断开)相应开关(隔离刀闸)，在神万二线出线A，B，C三相套管处，分别施加试验电压，试验频率为101 Hz。

(3) 试验范围③：按图2分区③，合上(或断开)相应开关(隔离刀闸)，在神万二线出线A，B，C三相套管处，分别施加试验电压，试验频率为100.5 Hz。

按GIS站耐压试验方案，先后进行了试验范围①，②的A，B，C相和试验范围③的A，C相GIS设备交流耐压试验，均按加压程序一次性通过。但在进行试验范围③的B相GIS设备耐压试验时，发生了火花放电故障。

3.2 试验范围③的B相试验过程

第1次交流耐压试验于2014-07-29进行。在318 kV老练试验结束后，向500 kV升压过程中当电压升至460 kV时，GIS室1号启备变5001开关负荷侧CT下法兰通风孔出现火花放电；降压至400 kV，火花放电消失。检查没有放电痕迹，再次进行升压试验，升压至460 kV时，该处又出现放电，于是停止试验。次日，拆开该CT外壳检查，未发现放电痕迹，继续以该CT为中心，扩大检查范围，优先拆除CT盆式绝缘子。

8月3日，因5001开关两端盆式绝缘子现场不具备拆除检查条件，所以只安排了CT及CT上部盆式绝缘子清扫(该盆式绝缘子表面有黑色的放电粉末)。清扫后，第2次对试验范围③的B相GIS设备进行耐压试验，当电压升至576 kV时，Ⅰ母母线盘式绝缘子钢圈外壳抱箍螺丝出现放电现象，放电声音明显，肉眼可观察到有微蓝色电火花。西开厂家代表认为这是接地螺丝虚接引起的，需进行检查处理。对I母母线盘式绝缘子钢圈外壳抱箍螺丝逐个进行紧固后，第3次进行耐压试验；当电压升至400 kV时，该处依然放电。现场又采用裸铜接地线直接将Ⅰ母母线盘式绝缘子钢圈外壳抱箍螺丝放电点与大地连接，排除了接地螺丝虚接的原因。于是第4次进行耐压试验，当电压升至480 kV时，该处仍放电，同时5001开关负荷侧CT下法兰螺丝通风孔放电(以下简称“2处放电点”)。厂家认为是50011 B相隔离刀闸动静触头接触不良。次日，将50011 B相隔离。解体刀闸检查，未发现放电现象，恢复50111 B相隔离刀闸。

8月9日，第5次进行耐压试验。2处放电点在460 kV试验电压下还是放电。经电气专业讨论，决定断开5001开关，对分区③内神万二线、5021开关间隔、Ⅰ母、50111刀闸、50011刀闸区域单独进行耐压试验；耐压试验成功，表明故障点在5001开关与1号启备变之间。然后，断开5001开关，耐压试验仍成功。经讨论，决定打开5001开关与1号启备变的GIS管进行检查。但是，解开5001开关与1号启备变的GIS管，没有找到明显的放电痕迹，于是重新恢复拆开的GIS管。

8月13日，第6次进行耐压试验。I母母线盘式绝缘子外壳钢圈抱箍螺丝和5001开关负荷侧CT下法兰螺丝通风孔在440 kV试验电压下放电。经电气专业专题会议研究决定：先从GIS上拆下1号启备变高压侧B相PT，第7次进行耐压试验，试验合格，据此判断1号启备变高压侧B相PT有问题，立即返厂更换。

9月2日，将返厂更换后的PT回装后，第8次进行耐压试验，试验合格。至此，该电厂500 kV GIS站耐压试验全部完成。