220kV

GIS的選用及現場耐壓試驗探析摘要：為了減少開展220kVGIS現場交流耐壓試驗時可能出現的問題，立足于近年來國內220kV變電站GIS現場試驗積累的經驗，從220kVGIS的結構特點、試驗方案的選擇、試驗頻率和加壓程序的考慮、試驗接線中的注意事項及試驗判據等各個方面對220kVGIS現場交流耐壓試驗技術進行了系統性的介紹。并詳細地分析了試驗過程中的關鍵點，給出了試驗參數估算的算例，為設備配置和試驗電源選取提供依據。220kVGIS交流耐壓試驗電壓高、設備容量大、套管高度高，給現場試驗帶來諸多難題，應提前做好充足的準備。關鍵詞：GIS；現場交流耐壓試驗；試驗設備配置；試驗技術中圖分類號：TM855文獻標識碼：A1引言GIS是氣體絕緣金屬封閉開關，它是把斷路器（GCB）、隔離開關（DS）、接地開關（ES或HES）、互感器（VT及CT）、避雷器（LA）和母線等各種控制和保護電器，全部封裝在接地的金屬殼體內，殼內充以一定壓力的SF6氣體作為相間及對地的絕緣介質，國內稱之為封閉式組合電器。GIS現場全部安裝完畢后進行的交流耐壓試驗是檢驗GIS設備絕緣性能的重要試驗之一，通過試驗能有效發現零部件的缺陷、安裝工藝不良、運輸中的損壞等造成的絕緣缺陷及是否存在異物等，以便及時處理和消除隱患，防止GIS設備投運后發生電氣事故，保證設備的長期安全運行。2220kVGIS結構特點220kVGIS絕緣水平進一步提高、開斷容量進一步增大、抑制過電壓要求進一步提升，絕緣配合更為緊密。受機械強度、斷路器操作功、制造成本等因素的制約，220kVGIS的產品尺寸不能無限制增大，為在相對合理的尺寸內，滿足更高的絕緣性能和機械性能要求，給220kVGIS的設計、制造、安裝帶來了更多的難題，也對其制造、安裝中工藝控制和試驗提出了更高的要求。220kVGIS各氣室內部對電場分布有著更為嚴格的控制要求，對于絕緣缺陷也更為敏感，現場交流耐壓試驗對于發現絕緣缺陷、保障220kVGIS投運質量有著更為重要的意義。3GIS現場耐壓試驗重點3.1現場試驗裝置參數現場試驗采用變頻式串聯諧振耐壓試驗裝置，各元件具體參數如下：①變頻電源：輸入電壓380V，輸出電壓0-350V，電壓頻率范圍30-300Hz。②勵磁變壓器：輸入電壓0-350V/550V，副邊輸出電壓0-40kV/80kV。③2臺高壓電抗器：每臺電感200H，額定電流5A，額定電壓300kV。④電容分壓器：額定電壓450kV，電容量1000pF。3.2特高頻法特高頻法(UltraHighFrequency,UHF)是利用特高頻電磁波信號對局部放電進行監測和診斷的一種方法，因其靈敏度高、抗干擾性強等優點得到了廣泛的認可和應用。在放電定位方面，因電磁波傳播速度近似為光速，故能夠實現放電位置的精確定位，理論上誤差可達到厘米級。然而在實際應用中，該方法對示波器等硬件的要求很高。為了達到10cm以內的定位準確度，需要高達0.1ns的時間分辨率。此外，傳感器接收信號波形中對第一個明顯峰值上升沿的讀取與辨識直接關系到特高頻信號到達傳感器時刻的確定。而由于GIS內部復雜的諧振以及電磁波的折反射，信號起始點往往很模糊，常難以讀取，故要得到準確的時間差是很困難的。當時間差較大時，在時域內想要高準確度地處理信號非常困難。因此，利用特高頻法定位在實際應用中存在一定的限制。3.3一次接線(1)試驗回路中暴露在空氣中的部分應與臨近的避雷器、架空母線、構架等其他設備設施保持足夠的空氣絕緣距離(建議不小于10m)，并確保臨近的金屬導體可靠接地。由于220kVGIS試驗加壓引線較長，應特別注意加壓線的擺動是否會導致與周邊物體的安全距離不足。(2)建議試驗加壓套管臨近的電壓互感器、避雷器在耐壓試驗通過后安裝，特別是交接試驗耐壓值選取220kV時，電壓互感器、避雷器的安裝極有可能導致加壓引線安全距離不足。(3)從線路側套管加壓時，道路寬度較小，而試驗設備均壓環尺寸較大，可能導致同臨近避雷器等設備的均壓環距離過近，應提前評估，必要時預先拆除相關設備。(4)經驗表明，Φ500~Φ800mm的加壓用無暈導線即可滿足220kV電壓等級耐壓試驗要求(不同地區受地理、氣候條件有所影響)。(5)220kVGIS套管較高，需要按照工程要求合理設置道路距離，同時，推薦選用金屬編織工藝的無暈導線，以提高強度。同時，在試驗接線過程中應注意避免對無暈導線的擠壓、彎折，以防無暈導線斷裂，這點在兩側接頭固定處應特別注意。(6)無暈導線內的承力拉線應具備足夠強度，特別是在受潮較重且主回路接觸不佳的情況下，加壓時拉線上有泄漏電流流過，可能會燒斷拉線，推薦選用直徑不小于20mm的尼龍繩。另外，宜準備充足的備品導線，以免應導線斷裂影響試驗。3.4試驗判據在規定的整個試驗過程中，沒有發生擊穿放電和絕緣遭到破壞的現象，且局放測試無異常，則認為試驗通過。一旦試品發生擊穿，即判定為試驗未通過。同時，根據超聲局部放電測試定位結果及放電引起的聲、光、電、化學(氣體)等各種效應，分析故障性質和故障位置，并采取必要的修復措施(如解體檢查等)，處理完畢后再重新進行相關試驗，禁止直接再次加壓。為準確定位試驗中可能發生放電的故障氣室，試驗前宜提前布置無線擊穿定位裝置，擊穿定位裝置一般采用超聲波振動傳感器，試驗時，應保證每一氣室至少有1個有效的定位傳感器。220kVGIS試驗加壓時間較長，使用電池作為電源的傳感器，應注意提前充電。3.5注意事項GIS設備永久布置及運行維護的需要外,還應考慮GIS現場耐壓試驗的以下需要：1)土建布置應考慮試驗設備的運輸、布置及試驗所需電氣距離要求；2)GIS招標應考慮試驗時GIS對外連接/可拆斷口/封堵元件：GIS與變壓器、電纜的可拆斷口及斷口處導體端部屏蔽罩；主變壓器分期安裝時，與后期安裝變壓器連接的管道母線末端試驗堵頭。3)對于電纜層+GIS層+出線場布置的情況，220kV電纜耐壓試驗一般通過GIS加壓，在招標時應提出GIS設備滿足220kV電纜試驗程序。4結束語調頻式串聯諧振現場耐壓裝置具有體積小、重量輕、電源能耗小、易滿足現場耐壓試驗值等優點，可用于大容量GIS現場耐壓試驗。現場試驗時，應根據GIS的電壓等級和間隔數目估算所需電抗器及分壓器容量，選擇試驗變壓器輸出電壓等級。同時，為保證裝置輸出效率，應盡量減小試驗回路中的電暈損耗引起的等效電阻，以提高回路品質因數，確保試品兩端電壓滿足要求。參考文獻：[1]鐘劍明,瞿威均,錢國超,翟兵.一種±500kV換流站現場直流耐壓試驗裝置集成化改造的研究及應用[J].云南電力技術,2018,46(06):94-96.[2]項恩新,譚向宇,丁曉東,卜威,吳讓新,周仿榮,姚正秋,潘浩.220kV長距離交聯聚乙烯電纜現場交流耐壓試驗[J].云南電力技術,2018,46(03):46-49.[3]季斌煒,谷永剛,劉子瑞,郭安祥,王帥,文韜,張喬根.特高壓GIS現場沖擊耐壓試驗暫態過電壓及其抑制方法研究[J].高壓電器,2018