GIS交流耐壓試驗放電故障的分析與判斷

呂 華，陳梁金，周 平，金李鳴

（1.臨安供電局，杭州 311300；2.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；3.湖州電力局，浙江 湖州 313000）

氣體絕緣金屬封閉開關設備（以下簡稱GIS）是一種集聯絡、控制、測量和保護于一體的高度集成化開關電器，具有占地面積小、配置靈活、受外部環境影響小等優點，在浙江省電網中得到廣泛應用，近年來的設備投運增長率達25%。根據GB 7674-2008《額定電壓72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開關設備》標準，為了消除未來可能導致GIS內部故障的潛在原因，如緊固不當，處理、運輸、儲存和安裝期間的損壞，外部物體進入等，應認真檢查絕緣是否完好，安裝后應進行交流耐壓試驗[1]。在現場GIS交流耐壓試驗過程中常常會發生放電故障，本文結合多起案例對放電故障進行分析與判斷。

1 水平布置絕緣子的放電故障案例

GIS內有多個盆式絕緣子用于支撐和隔斷，其中水平布置的盆式絕緣子曾在現場交流耐壓試驗中出現多次放電故障。

1.1 案例1

被試品為126kV GIS，現場試驗的目標電壓為184kV，試驗中出現放電時的試驗電壓值見表1，故障點照片見圖1。

表1 126kV GIS現場耐壓試驗的放電電壓記錄

從試驗及故障點查找過程的放電電壓和故障點照片分析，先是在B相和C相間發生放電，5次放電中最高放電電壓為178kV，最低為152kV，放電電壓的特點為放電電壓有所下降，且有起伏。最后導致BC相擊穿、AB相擊穿，相對地完好。

圖1 試品為126kV GIS的故障點照片

1.2 案例2

被試品為252kV GIS，現場試驗目標電壓368kV，試驗接線方式為A—B相間短路接地，C相加壓。加壓過程中放電電壓記錄見表2，故障點照片見圖2。

表2 252kV GIS現場耐壓試驗的放電電壓記錄

圖2 試品為252kV GIS的故障點照片

1.3 案例3

被試品為550kV GIS，現場試驗目標電壓544kV，試驗加壓過程中放電電壓記錄見表3，故障點照片見圖3。

表3 550kV GIS現場耐壓試驗的放電電壓記錄

圖3 550kV GIS的故障點照片

從試驗及故障點查找過程的放電電壓和故障點照片分析，7次放電中最高放電電壓為504kV，最低為223kV，放電電壓的特點為電壓下降明顯、升高不太明顯，起伏明顯。檢查發現有1個盆式絕緣子閃絡放電，有3條對地放電通道。

2 放電故障案例分析

以上3個案例的共同特點是放電電壓呈下降、上升再下降趨勢，放電電壓下降明顯；有多條放電通道。分析認為：

（1）水平布置的盆式絕緣子在制作或安裝過程中，容易在表面遺留微粒雜質，造成絕緣子表面電場畸變并發生沿面閃絡放電。

（2）現場交流耐壓試驗通常采用串聯諧振試驗裝置，當GIS內部發生放電時，試驗裝置跳閘，同時因放電破壞了諧振[4]，對盆式絕緣子表面損傷較小（有時表面雖有損傷，還能承受交流耐壓試驗），未形成貫穿性的放電通道。

（3）發生的放電對盆式絕緣子表面損傷較小，但改變了表面電場分布，再次加壓試驗時在其他因表面遺留微粒雜質造成電場畸變的部位又發生沿面閃絡放電，且放電電壓高于第一次放電電壓。

（4）與上述（1）、 （2）2 種情況相同，盆式絕緣子表面損傷加大，再次加壓試驗時又在其他部位發生放電，直至擊穿形成破壞性放電。

3 對放電電壓趨勢的分析與判斷

現場交流耐壓試驗時，若GIS內部發生放電，根據GB 7674標準應進行重復性試驗，或者為便于確定破壞性放電的位置也要進行重復性試驗。通過對數次試驗得到的放電電壓數據進行比較，可確定放電故障的性質[5]。

3.1 放電電壓呈下降趨勢

（1）被試品為550kV GIS，現場試驗目標電壓544kV，試驗加壓過程中放電電壓記錄見表4，故障點照片見圖4。

表4 550kV GIS現場耐壓試驗時的放電電壓記錄

圖4 被試品為550kV GIS的故障點照片

從試驗及故障點查找過程的放電電壓和故障點照片分析，3次放電中最高放電電壓為361kV，最低為137kV，放電電壓的特點為下降明顯。經檢查發現盆式絕緣子閃絡放電，形成1條對地放電通道。

（2）被試品為126kV GIS，現場試驗目標電壓212kV，試驗加壓過程中放電電壓記錄見表5，故障點照片見圖5。

從試驗加壓過程中的放電電壓記錄和故障點照片分析，3次放電中最高放電電壓為200kV，最低為105kV，放電電壓的特點為下降明顯。經檢查發現有1個盆式絕緣子閃絡放電，形成1條對地放電通道。

表5 126kV GIS現場耐壓試驗時的放電電壓記錄

圖5 被試品為126kV GIS的故障點照片

以上2個案例的共同特點是放電電壓呈下降趨勢且下降明顯，固體絕緣子表面出現了破壞性放電。

3.2 放電電壓不變或呈上升趨勢

GIS采用SF6氣體為絕緣介質，當其內部某處間隙承受不了試驗電壓時就會放電，試驗電壓消失后，SF6氣體自動恢復絕緣性能，再次加壓試驗后仍將放電，數次加壓放電電壓基本不變。如某550kV GIS中某間隔A相接地開關分閘不到位，動觸頭露出屏蔽罩5mm，試驗電壓升到500kV時發生閃絡，第2次和第3次加壓均在500kV發生閃絡。

GIS出廠或安裝后內部遺留微粒雜質的情況時有發生，加壓試驗時發生放電后，若遺留微粒雜質被打掉，就能完成試驗并投入運行。如果遺留微粒雜質有多處、未被打掉或換了地方，則試驗時仍會發生放電，有時放電電壓呈上升趨勢[2]。例如某252kV GIS在252kV電壓老練試驗歷時44 s和314kV電壓時放電，另一處在245kV和290kV電壓時放電，最后完成了整個試驗程序，投運至今已安全運行10年。

4 結語

國家電網生[2011]1223號《關于加強氣體絕緣金屬封閉開關設備全過程管理重點措施》要求：交接試驗時72.5～363kV GIS的交流耐壓值應為出廠值的100%，550～800kV GIS的交流耐壓值應不低于出廠值的90%[3]，現場交流耐壓試驗值有大幅提高，對GIS的制造和安裝質量提出了更高要求。從目前情況看，現場交流耐壓試驗時的放電故障不可避免，因此對耐壓試驗時放電故障的性質及類型的分析判斷十分重要。而水平布置絕緣子的放電故障放電電壓呈不規律性，甚至會出現數次放電后仍能按試驗程序通過的情況；現場一旦發生類似放電故障，檢查重點應是水平布置的絕緣子，當難以確定故障位置時建議采用內窺鏡進行檢查。

[1]文學，李宏仁.SF6斷路器及GIS的現場交流耐壓試驗[J].四川電力技術，1999（6）∶13-14.

[2]王貽平.GIS現場交流耐壓試驗技術[J].華東電力，1998（4）∶8-9.

[3]李秀衛，陳玉峰，王慶玉.提高GIS現場交流耐壓試驗標準探討[J].山東電力技術，2011（02）∶34-36.

[4]柯磊.電力電纜直流耐壓試驗分析及結果判斷[J].江西電力職業技術學院學報，2004（3）∶32-33.

[5]容亮，馮國新.220kV GIS設備現場耐壓試驗[J].江西電力職業技術學院學報，2006（2）∶2-4.