关于AT供电中GIS开关柜故障分析与研究

兰冰

摘要：以AT供电中GIS开关柜的应用为背景，在大量调研相关理论及现场实际的前提下，论述了AT供电方式、GIS柜、高压电缆的基本原理。重点通过实际案例GIS开关柜的故障分析，给出了解决方案，即利用高频脉冲电流测量法进行高压电缆定期检测。

关键词：AT供电方式；GIS柜；高压电缆；ERA法

1概述

AT供电方式，不需要提升牵引网绝缘水平，便可将馈线电压提高一倍，扩展牵引变电所间距，即达到成倍提高牵引网的供电能力的目的，特别适用于高速铁路和重载电气化铁路。GIS柜作为高压配电装置，主要把母线、断路器、CT、PT、隔离开关、避雷器都组合在一起。GIS柜中的高压电缆绝缘问题是其中的重点，绝缘的检测是关键问题。

2基本原理

2.1AT供电方式

AT供电方式（自耦变压器供电方式），即每隔10km左右在接触网和正馈线之间并联接人一台自耦变压器，其中自耦变压器的中性点与钢轨相连。作为2x25kV系统，供电电压比直供方式高一倍，电压损失降为1/4（实际略高），电能损失小，显示了良好的供电特性。同时减少了电分相的数量，有利于列车的高速运行。由于牵引网回路是平衡回路，牵引负荷电流的方向在接触网和正馈线中正好相反，因此对邻近通信线路的干扰较小。

2.2GIS柜

柜式气体绝缘金属封闭开关设备（GIS柜），用于10-35kV或更高电压输配电。接受或分配电的同时，又对电力系统正常运行或故障实施控制、保护、测量、监视、通信等。GIS柜技术结合了SF6绝缘技术、密封技术、空气绝缘的金属封闭开关设备制造技术，将各高压元件设置在箱型密封容器内，使之冲入较低压力的绝缘气体，有机形成了柜式气体绝缘封闭开关设备，简称C-GIS。充气柜往往是指C-GIS与充气环网柜的统称。

2.3高压电缆

中高压电力电缆主要用于各电压级的电力系统中传输和分配电缆，其中中压电缆主要用于分配电缆，高压、超高压电缆主要为传输电缆。高压电缆是电力电缆的一种，是用于传输高压10KV-35KV的电力电缆，多应用于构架电力传输的主干道。

铜导体的导电性能优良，使得铝芯电力电缆的应用较少，在越来越多的工程中采用了铜芯电力电缆作为供电系统的主干道，尤其是在越高压的電力系统中，选择铜芯电缆越来越广泛。高压电缆的结构一般分为：导体、半导电包带、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、缓冲层、皱纹铝套、防腐层、非金属外护套、导电层。

3实例分析

3.1 XXX AT所GIS开关柜故障

2015年3月14日06：01：03，XXXAT所242差动保护动作，242断路器跳闸，2AT退出运行。故障时242 T线电流2462 A，F线电流4025 A，差动电流6500 A。06：0l：03，241自投装置动作，241断路器合闸，1AT投入运行。

3.2故障分析

对AT变压器、高压电缆、GIS开关柜等相关设备进行了检查。

1）对2AT进行直阻、绝缘电阻、介损、泄漏电流试验，试验数据合格，判断2AT正常。试验数据如下表。

21对242开关柜至2AT间高压电缆进行绝缘和交流耐压试验，试验数据合格，判断高压电缆合格。试验数据如下表。

3）甩掉242开关柜高压电缆，分别对开关柜T、F相测量绝缘电阻，T相绝缘电阻合格，F相测量绝缘电阻为零，判断GIS开关柜内F相设备故障。

4）GIS开关柜减压排气后，打开GIS开关柜，发现F相支持瓷瓶绝缘击穿。击穿绝缘子不是沿面脏污闪络击穿，而是从固定螺栓裂缝处内部放电击穿。

3.3解决方案

3.3.1局部放电测量法

局部放电测量方法包括电测法和非电测法两种。电测法中应用较广泛的为无线电干扰电压法和脉冲电流法。此方法已普遍应用于局部放电的定量测量。

其中脉冲电流法的测试是试品产生一次局部放电，在其两端就会产生一个瞬时的电压变化，此时在被试品、耦合电容和检测阻抗组成的回路中产生一脉冲电流。脉冲电流经过检测阻抗会在其两端产生一脉冲电压，将此脉冲电压进行采集、放大、显示等处理，就可产生局部放电的一些基本量，尤其是局部放电量。

3.3.2高频脉冲电流测量法（即ERA法）

试品ca在试验电压下产生局部放电时，放电脉冲信号经耦合电容ca送入输入单元，由输入单元拾取得脉冲信号，经低噪声前置放大器放大，滤波放大器选择所需频带及主放大器放大（达到所需幅值与产生零标志脉冲）后，得到放电脉冲，同时产生其峰值。

4结论

本文以AT供电方式GIS柜为研究背景，介绍了AT供电方式、GIS柜、高压电缆的基本原理。通过XXX AT所GIS柜故障实际案例，分析找出了故障存在于GIS开关柜内F相设备故障。进而提到利用局部放电测量法及高频脉冲电流测量法进行高压电缆定期检测，能够有效解决AT供电GIS柜的故障，进而保障了其中高压电缆的安全可靠。