浅议GIS耐压设备试验中放电击穿保护措施

邓 辉，王天锷，瞿纲举（湖南省送变电工程公司，湖南省长沙市410007）

浅议GIS耐压设备试验中放电击穿保护措施

邓 辉，王天锷，瞿纲举（湖南省送变电工程公司，湖南省长沙市410007）

大容量、高电压的GIS交流耐压试验通常采用变频电压谐振的方法，现场GIS交流耐压试验时放电击穿不可避免，通过某变电站220kV GIS设备交流耐压试验中放电现象后的对设备造成的损伤分析，提出了对耐压试验设备的保护措施。

交流耐压；变频电源；保护措施

气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS）它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，其内部充有一定压力并有优异灭弧和绝缘能力的SF6气体，故也称SF6全封闭组合电器。与常规敞开式变电站相比，GIS设备的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强。GIS设备在投运前必须进行工频交流耐压试验，对被试品施加一定的电压，并保持一定时间，以考虑被试品绝缘承受各种电压的能力。在试验过程中常因盆式绝缘子绝缘薄弱、安装过程中内部遗留微粒杂质而发生闪络击穿。

1 交流耐压试验中放电击穿对串谐耐压设备的影响

某变电站220kV GIS安装完成后进行交流耐压试验，试验电压为368kV，时间为1min，加压方式采用分相加压。

现场从主变进线间隔套管加压，整工程C相、B相全相对地，368kV耐压通过。在对C相进行整工程全相对地试验加压时，升压至145kV时，现场发生内部闪络放电，导致试验变频电源装置跳闸。为判断故障类型及查找故障点，试验人员进行了重复加压，升压至210kV时，又发生内部闪络放电，试验变频电源装置跳闸，同时试验操作人员被过电压击中，试验设备未受损坏，此时判断故障点220kV GISⅢ母间隔设备。试验人员按分段加压排除故障点的方法继续进行交流耐压试验，在第六次加压过程中，升压至280kV时，发生内部闪络放电，试验变频电源装置跳闸，试验设备HVFS变频电源控制系统受过电压冲击发生故障，仪器黑屏无法开机。

220kV GIS设备交流耐压试验加压过程见表1。

表1 220kV GIS设备交流耐压试验加压过程表

由于试验设备损坏，试验被迫中止，将受损仪器返厂维修。对该设备损坏原因分析，该HVFS变频电源控制系统采用变频装置隔离后的电源供电，电源侧的波动影响较小，应为闪络放电造成的过电压经接地系统串入该HVFS变频电源控制系统，造成控制系统内部元件损坏。

2 对串谐设备的放电击穿保护措施

根据以往GIS设备现场交流耐压经验，试验中经常由于被试设备原因发生放电闪络现象，为避免串谐耐压设备不因放电过电压造成损坏，提出以下保护措施。

（1）试验现场使用16mm2的裸铜线作为试验设备的接地线，接地线要拉直，不可环绕打折。GIS试验中击穿放电时在接地线上将产生过电压，因此设备接地和保护接地应分开，并选择不同接地点。试验中电抗器L的接地线接入点为耐压被试间隔，励磁变压器的接地点移至离试验点30m外的独立避雷针处，串谐电源装置的接地点移至离试验点30m外的35kV钢构架处。通过三根互不交叉、且不同方向布线的接地线，选取不同的接地点接地来避免发生闪络击穿时产生的过电压对设备及仪器造成损坏。

（2）对试验设备的内部结构进行改进。现场试验中使用的是海沃公司生产的变频电源装置，其HVFS变频电源控制系统为该变频电源成套装置的调频调压控制部分，通过光纤线与变频装置FC联络，由变频装置为其提供隔离后的工作电源。为防止放电过电压经大地串入控制装置，造成电子元件损伤，将变频电源控制系统内部集成板的接地线取消，使装置外壳与接地系统完全隔离。

（3）防止放电过电压经电源侧串入损坏控制系统，在HVFS变频电源控制系统电源端加装电源避雷器。电源避雷器安装在电源进线前，当电源侧发生过电压侵入时迅速将过电流泄放至大地，并把由雷电流引起的过电压限制在被保护设备允许承受的耐压范围内，以确保设备安全运行，使保护设备免于受损避雷器的最大放电电流为100kA（10～350μs），动作时间小于100ns，具有放电和闪络保护功能，发生对地闪络时，自动切除整套装置电源，不会对试验设备和人身造成伤害，确保变频电源装置内部电子元件不会被击穿。

3 改进后的试验效果

该工程220kV GIS厂家现场处理后，现场重新进行交流耐压试验。试验升压至252kV时GIS设备内部再次发生放电闪络。同时试验变频电源装置跳闸，但装置未受到损坏。现场检查试验仪器完好后，试验继续，升压至300kV时GIS设备内部同样部分继续发生放电闪络，试验设备经受住过电压冲击，未受到损坏。因放电电压逐次抬高，判断为GIS设备内部毛刺放电，试验人员继续进行第三次加压试验，升压至368kV试验电压，并维持1min，耐压顺利通过。

试验加压过程如表2。

表2 试验加压过程表

此次现场试验，对试验变频电源装置采取放电击穿保护措施后，连续经受住了试验击穿时放电冲击过电压，试验设备未受到损伤。在后续其他的试验现场中，该措施的使用也证实了在放电冲击过电压下对试验变频电源装置的有效保护。

4 结束语

随着电力技术的快速发展，城市空间利用率越来越高，GIS设备在变电站建设中得到广泛应用。同时GIS设备在现场交流耐压试验过程中，由于安装过程中工艺或绝缘部件电气性能的影响，造成其交流耐压试验过程中放电击穿现象常有发生，本文对试验现场的变频电源交流耐压装置采取的防止过电压进行探析并提出相应保护措施，在实际工程运用中取得很好的效果，保证了试验工作的顺利完成。

TM595

A

2095-2066（2016）29-0045-02

2016-9-30

邓 辉（1980-），男，湖南醴陵人，高级工程师，研究生，从事电力工程电气试验技术研究工作。