封闭母线现场交流耐压试验问题分析

王洪见 冯 超 秦传俭 王文涛

（山东达驰阿尔发电气有限公司，成武 274200）

封闭母线现场交流耐压试验问题分析

王洪见 冯 超 秦传俭 王文涛

（山东达驰阿尔发电气有限公司，成武 274200）

分析大容量封闭母线在现场高压试验过程中遇到的问题及漏电电流问题的原因，阐述封闭母线现场高压试验设备的原理及选型方法，从而为封闭母线现场高压试验及以后的安全运行提供保障。

封闭母线 工频耐压 电容电流 串联谐振 电晕放电

引言

离相封闭母线设备是发电厂中连接发电机至变压器的重要输电装备。现阶段，封闭母线的电压等级根据发电出线侧的电压由10kV到30kV不等。封闭母线在运行阶段重要的性能为封闭母线的绝缘性能。为保证封闭母线在运行时绝缘性能可靠，根据相关标准及规范，高压电器设备在安装完成后和带电投运前需进行高压电气试验。对于封闭母线安装完成后的高压电气试验的主要项目，主要为交流耐压试验及绝缘电阻试验。

本文结合山东达驰阿尔发电气有限公司为马来西亚FAST TRACK 3A电厂百万机组封闭母线试验过程中遇到的问题，探讨大容量封闭母线现场高压试验应该注意的事项。

1 试验过程中的问题

封闭母线全部安装焊接完成后，需对封闭母线进行绝缘试验。首先，进行绝缘电阻试验。根据母线额定电压，兆欧表应采用5kV兆欧表。三相试验阻值结果：A相对地：525MΩ；B相对地：1.244GΩ；C相对地：499MΩ。

由以上绝缘电阻试验结果分析可知，封闭母线的绝缘电阻合格。但是，为了保证封闭母线的绝缘性能，只有封闭母线交流耐压试验合格后，方视为封闭母线绝缘合格。但是，在封闭母线交流耐压试验加压的过程中，每当电压升至15～25kV时，试验设备就会由于自动跳闸而导致试验无法进行。为彻底解决该交流耐压试验中的问题，本文从被试母线及试验设备两个方面着手分析，以查清问题原因。

2 封闭母线性能参数分析

主回路：导体规格为：φ850×16；外壳规格：φ1550×10；长度：98m三相。

三角回路：导体规格：φ700×12；外壳规格：φ1410×8；长度50m单相。

分支回路：导体规格：φ700×12；外壳规格：φ900×4；长度50m单相。

封闭母线额定电压：27kV；工频耐受电压：80kV；雷电冲击电压：150kV。

由于封闭母线自身结构特征，其等效电路如图1所示。封闭母线导体对地电容值的计算公式如下：

式中，ε0为空气中相对介电常数，取值为1；εr为真空中的电容率，取值为8.85pF/m；l为封闭母线长度；R为外壳内半径；r为导体外半经。

图1 等效电路图

容抗的求解公式如下：

式中，C为电容值；f为电源频率，取值为50Hz。

根据以上封闭母线的各尺寸规格、母线长度及电容求解公式，可得表1。

表1 相关参数的取值情况

由于封闭母线主回路、三角回路及分支回路三部分互联，所以实验设备输出电流应为主回路、三角回路及分支回路三者的电流和。对应于等效电路中，有：Ir=237mA+ 101mA+46.7mA=384.7mA。

3 试验设备的选择

交流耐压试验设备一般有两种类型：工频耐压试验和串联谐振耐压试验。工频耐压试验是由工频交流电源供电，通过控制器向调压器供电，调压器改变输出电压的幅值，经试验变压器将低电压变换成高电压，向被试品供电，如图2所示。

一般，对于像发电机、变压器GIS、电缆、封闭母线等电容量较大试品时，需要大容量的实验设备。这时，可以采用串联谐振试验装置。它能以较小的电源容量，试验较大电容和较高试验电压的试品；回路由被试品负载电容和与之串联的电抗器和电源组成。原理图如图3所示。

图2 原理接线图

图3 原理图

根据LC电路原理，当回路中的容抗XC与感抗XL相等时，电路处于谐振状态。

谐振频率为：

此时，回路中电流达到最大：

加在试品上的电压：

由于试验回路中的R很小，故试验回路的品质因数很大。因此，用这种方法能用电压较低的试验变压器得到较高的试验电压。当被试品击穿时，电路失去谐振条件（不再满足XL=XC），电源输出电流自动减小，试品两端的电压骤然下降，从而限制对被试品的损坏程度。

串联谐振实验设备根据调节方式的不同，分为工频串连谐振和变频串联谐振两大类。工频串联谐振保持与电源功率50Hz不变，试验时通过调节可调电抗器与试品容抗等值，达到谐振频率。变频串联谐振则采用固定的电抗器，工作频率一般为30～300Hz。由于封闭母线交流奶盐试验要求试验频率与工作频率不得相差20%，所以该类型试验设备一般不用于封闭母线的试验。

对于本文提到的问题，现场所使用的交流耐压设备为该类型工频耐压设备。经核实，试验设备的最高试验电压虽然能够满足试验要求，但其升压变额定容量仅为10kVA，高压输出电流在80kV时，最大电流为0.125A即125mA。所以，前文提到的升压过程中自动跳闸，是由于实验设备由于过电流而产生的自保护跳闸，属于设备的正常动作。

根据封闭母线试验电压及在试验电压下的漏电电流，可计算得到所需要的试验设备输出容量为30.776kVA。若采用交流供频耐压设备，则升压变压器的额定容量至少在31kVA以上。若采用串联谐振工频耐压设备，则应考虑母线的电容和。

4 实验过程中的电晕放电问题

通电试验阶段出现的“吱吱”放电声，为实验过程的电晕放电。电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。它是由于导体与绝缘子缓冲器上的不锈钢片产生了缝隙。此时的电场强度超过了空气的电离场强，使气体发生了电离和激励，因而引发电晕放电。对于理想封闭母线的交流耐压试验，即使发生电晕放电现象而未出现绝缘子的闪络或击穿，试验均可继续进行，直到母线试验成功。

5 结论

离相封闭母线在现场安装完成后，由于其特殊结构导体与外壳之间形成一个较大的电容，现场高压试验阶段应首先计算高压试验阶段的电容电流，并根据试验电流合理选取高压试验设备的类型与容量，以保证试验安全可靠进行。试验过程出现的各种现象，应根据封闭母线的结构特点正确分析，以判断封闭母线绝缘特性是否合格，从而保证封闭母线的可靠运行。

[1]沈其工，方瑜.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]吴励坚.大电流母线的理论基础设计[M].北京：水利电力出版社，1985.

[3]范小兰，何志苠.电工技术[M].北京：清华大学出版社，2012.

At the Scene of the Enclosed Bus AC Withstand Voltage Test Problem Analysis

WANG Hongjian, FENG Chao, QIN Chuanjian, WANG Wentao
(Shandong da chi alfa electric co., LTD,Chengwu 274200)

Analysis of the large capacity bus encountered in the process of high pressure test on the spot, this paper analyzes the reasons of the leakage current problems, this paper enclosed bus principle and selection method of high to test equipment. As the enclosed bus guarantees safe operation after high voltage test and site.

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