500kV?GIS隔離開關操作過電壓風險分析處理

馬悅

摘 要 GIS隔離開關在動作過程中存在操作過電壓，文章對隔離開關產生操作過電壓的原因進行了分析，通過改變隔離開關觸頭結構等措施，能夠有效降低發生操作過電壓的概率，進一步介紹了隔離開關設計改進思路以及注意事項，重新設計改造的隔離開關經運行情況良好，同時也可為其他類似設備的設計、運維提供參考依據。

關鍵詞 隔離開關;過電壓;運維

引言

本文對造成隔離開關操作過電壓的原因進行了分析，采用改變隔離開關觸頭結構等措施降低發生操作過電壓的可能性，進一步介紹了隔離開關改造的過程以及注意事項，隔離開關經改造完成后運行情況良好，可為其他類似設備運維提供相關參考。

1GIS隔離開關過電壓檢測及改造原理

該電站安排500kV線路停電期間進行了2臺隔離開關低電壓下重燃弧沖擊倍數的測定。測定結果發現：隔離開關接近或超過IEC標準規定分合充電電流時重燃弧沖擊倍數2.0p.u.，2臺GIS隔離開關負荷側分別為2.11p.u.和1.98p.u.;電源側分別為2.34p.u.和2.04p.u..根據現地實施的重燃弧沖擊倍數的測試結果，對隔離開關機構進行升級改良提升設計裕度，以測定結果最大值2.34p.u.對GIS隔離開關構造進行改造。為加強動觸頭前段對地絕緣強度，采用結構變化使斷口間放電的開離距離變短，主要采用將隔離開關動觸頭前端增加“R”尺寸，斷口間尺寸由145mm調整為115mm，斷口間屏蔽罩直徑由φ320mm調整為φ340mm。另為防止電弧燃弧延向固定側集電子彈簧，則將電源側屏蔽罩內徑由φ155mm變為φ95mm，GIS隔離開關操作時，電弧重燃過程的總時間隨著隔離開關的結構不同而異，GIS中DS操作斷口多次重燃或者預擊穿.GIS中DS斷口出現預擊穿或重擊穿時，電磁波將沿DS斷口兩側傳輸，其間引起的暫態振蕩頻率既決定于系統的電氣參數01/2fLC=π，亦有賴于兩側母線的幾何長度f1=v/2l。通過計算設備改造后斷口間可能發生重燃弧的最大開離尺寸為57mm（開離度50%），與原產品結構開離尺寸85mm（開離度59%）相比較縮短了28mm，最大開離度位置變短后，降低了斷口間發生的重燃弧分支電弧沿向罐體側的危險性[1]。

2隔離開關改造實施步驟

2.1 SF6氣體減壓回收

①連接好氣體回收管路后對管路進行抽真空處理，每15min記錄一次真空度。抽真空運行約1h左右，確認真空度穩定且管路不存在滲漏現象。打開各氣隔室的排氣隔離閥及氣瓶隔離閥，啟動氣體回收裝置，確認設備各表計壓力值是否正常，現場確認氣隔壓力為0MPa后，繼續運行1h，確保盡可能將SF6氣體回收徹底。隨后進行抽真空，運行3h后，真空度達到10Pa后停止運行。②對改造隔離開關相鄰氣隔進行降壓處理，將SF6氣體壓力由0.62MPa降至0.1MPa。減壓量940kg氣體回收裝置需運行7h左右（氣體回收時間與氣體回收裝置回收能力及其儲存容器壓力有主要關系，同時回收裝置上的調節閥也可調節回收速度）。③根據Q/GDW1859—2013《SF6氣體回收凈化處理工作規程》當設備內氣體壓力小于0.05MPa時，可視為設備內氣體被抽空。④確認氣隔真空狀態后，關閉氣隔隔離閥及回收裝置隔離閥，拆除回收氣體管路，緩慢打開氣隔隔離閥進行充空氣置換。

2.2 主要結構拆除及回裝

①拆除隔離開關操作機構連桿。先將隔離開關操作機構外連桿拆掉，為后續拆除內部機構做好準備。②拆除端蓋。拆除端蓋用矩扳手拆除。剩兩個螺栓時將吊耳固定后用橋機帶手動葫蘆就位后，拆下螺栓，吊起后將其蓋板放置在規定區域。吊裝過程中注意保護蓋板密封面，防止磕碰。③隔離開關解體。將按照解體動、靜觸頭順序分別取出并將相應屏蔽罩解體，對靜觸頭及動觸頭零部件進行更換安裝就位[2]。

2.3 回裝后試驗

回裝后的試驗項目主要包括主回路電阻測定、絕緣電阻測試等4個主要項目。

2.4 蓋板封裝

封裝蓋板前必須檢查蓋板密封面無傷痕，無變形、無異物附著、O形密封圈裝設良好，使用力矩扳手緊固螺栓緊固時應對角緊固。

2.5 更換吸附劑

為確保吸附劑的效果，吸附劑在空氣中的暴露時間不能超過30min，吸附劑更換完畢后使用力矩扳手緊固螺栓。

2.6 抽真空排氣

連接好抽真空排氣用軟管后，以抽真空設備實施抽真空排氣確認真空度。

2.7 SF6氣體的回充

①SF6氣體回充時，應先氣化鋼瓶或儲氣罐中的SF6，防止液態SF6直接充入設備。當氣瓶壓力降至0.1MPa表壓時應停止充氣。安裝連接SF6干燥過濾器至氣缸閥門。充氣過程不易太快，防止裝置結露。連續給氣隔室補氣至設計操作壓力。首次充氣完成后，隔12h后驗證每相的壓力仍在額定操作壓力范圍內。②SF6氣體充裝完畢24h后，應對設備中SF6氣體進行濕度、空氣、CF4等項目進行檢測，并符合GB50150和GB/T8905的要求。

2.8 GIS本體設備

由于內部產生的VFTO以行波的方式通過母線傳播到套管時，瞬態一部分耦合到架空線上，另一部分則耦合到殼體與地之間，造成殼體地電位升高。這樣的地電位升高可能會引起對與GIS相連的控制、保護和信號等二次設備的干擾。建議在實際生產工作中，GIS隔離開關操作完成之后，應及時檢查GIS現地操作屏有無異常信號，GIS保護裝置工作是否正常。當主變壓器帶電且脫離系統的情況下，禁止操作主變高壓側與之相關的隔離開關，否則主變隔離開關的操作可能造成較嚴重的VFTO從而損壞主變壓器。具備條件的電廠應裝設相應的閉鎖，以防止誤操作。主變壓器合閘送電后及時在監控系統查看主變壓器運行狀態，重點關注主變壓器電壓有無異常波動，確認主變壓器沒有出現諧振現象[3]。

3結束語

為減少GIS內隔離開關操作產生過電壓對電氣設備的影響，在500kV設備操作時要注意隔離開關拉合順序，盡量降低過電壓。

參考文獻

[1] 林集明，鄭健超，劉長，等.伊馮可控串補過電壓保護控制及主動絕緣配合研究[J].電網技術，1998，22（6）：1-5，9.

[2] 周沛洪，修木洪，谷定燮，等.±800kV直流系統過電壓保護和絕緣配合研究[J].高電壓技術，2006，32（12）：125-132.

[3] 李飛.500kVGIS變電站雷電過電壓保護研究[D].長沙：長沙理工大學，2009.