浅谈SF6封闭式组合电器交流耐压及局放试验的重要性

蔡鹭蓉

国网厦门供电公司 福建厦门 361009

SF6封闭式组合电器，国际上称为气体绝缘开关设备（Gas Insulated Switchgear）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。

1 概述

GIS由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中，不与外部接触，不受外部环境的影响，大大提高了可靠性。此外由于所有元件组合成为一个整体，具有优良的抗地震性能。因带电部分密封于接地的金属壳体内，因而没有触电危险。SF6气体为不燃烧气体，所以无火灾危险。又因带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电实现屏蔽，噪音小，抗无线电干扰能力强。适用于环境条件恶劣（如严重污秽、冰雹、多风雪、多水露、高海拔、多地震等）地区。由于实现小型化，可在工厂内进行整机装配和试验合格后，以单元或间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期，又能提高可靠性。因其结构布局合理，灭弧系统先进，大大提高了产品的使用寿命，因此检修周期长，维修工作量小，而且由于小型化，离地面低，因此日常维护方便[1]。GIS现场安装完毕后，按《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB 50150-2016及《10kV-500kV输变电设备交接试验规程》Q / GDW 11447—2016的要求，进行其各项常规交接试验项目合格后，根据国家电网生[2011]1223号《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》进行现场交流耐压试验，交流耐压试验目的是为了检查GIS总体安装后的绝缘性能是否完好，验证是否存在各种隐患(如内部如遗留杂物、安装工艺不良、运输过程中引起内部零件移位等原因，可能会改变原设计的电场分布而造成薄弱环节和隐患)，所导致内部故障或可能会在运行中造成重大事故。为保证该设备安全投入运行，故进行交流耐压试验。根据2012年国家电网重大反事故措施（修订版）规定对新装GIS、罐式断路器进行现场耐压， 耐压过程中应进行局部放电检测。局部放电试验目的是发现设备结构和制造工艺的缺陷。如：绝缘内部局部电场强度过高；金属部件有尖角；绝缘混入杂质或局部带有缺陷产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气连接不良等，以便消除这些缺陷，防止局部放电对绝缘造成破坏。

2 现场进行GIS交流耐压试验过程中发生击穿闪络的原因分析及处理

【案例1】

厦门某新建110kV开关站现场进行第一次20个间隔型号为ELK-04C、额定电压为145kV、额定电流为3150A、开断电流为40kA的110kVGIS交流耐压，首先进行C相整体对地的交流耐压试验，试验电压先升到1.0倍设备额定相对地电压84kV，停留5分钟；再升到1.73倍设备额定相对地电压145kV，停留3分钟；最后升到现场交流耐压额定试验电压275kV，耐压20S左右开始放电，后经过断开负载的方法确定如下放电点：第一个放电点位于E03间隔Q9模块及出线侧区域；第二个放电点位于E03与E04间隔对接管道。接着对B相耐压，升压至130kV发生放电，后通过反复升压、放电、隔离可疑设备。确定如下放电点：第三个放电点位于E03间隔Q9模块及出线侧区域；第四个放电点位于E21母线隔离开关Q1的静触头侧与E22间隔的对接面；第五个放电点位于E12母线隔离开关Q2与E14间隔的对接的管道。后经讨论，尝试对A相设备仅施加230kV电压，无放电发生[2]。

现场对放电点的间隔进行解体处理，根据试验及推测的可疑模块，打开Q9@E03 隔离开关模块打开后，清晰可见闪络点位于Q9 的静触头侧的绝缘子表面；C 相的另一个放电点，在E03 和E04 现场对接的管道气室绝缘子的表面。B 相的放电点分别位于Q9@E03以及Q1@E21与E22的对接绝缘子的表面，另一个点分别位于Q2@E12 与E14 间隔对接的管道内绝缘子表面，见图1所示。

完成对第一次发现的故障点的处理后，按照IEC以及国网文件的要求进行235kV 耐压试验。因已装PT、电缆、避雷器而受影响的模块退出试验。

A相235kV施加到30s放电，初步判断在E13 间隔。断开II、IV 母分段E13间隔两侧隔离开关，两侧分别耐压合格。B相电压加到86kV跳闸，初步判断E03、E15、E16；断开E03 母线侧隔离开关Q1、Q2，160kV闪络，断开E16 母线侧隔离开关Q1、Q2，无闪络。所有分段母联合闸。C相对地试验通过。将试验套管的A、B、C 三相短接，进行断路器断口耐压试验，放电点疑是来自E12的A相母线侧CT气室、母线PT设备隔离开关Q61@E07。

第二次耐压试验后现场解体处理，根据试验及推测的可疑模块，打开E13 间隔进行内窥镜进行检查，未发现绝缘子表面有任何放电痕迹，疑是发生导体对壳体的自恢复放电。对于电子眼发现的E16间隔母线侧B相CT气室，通过内窥镜观察，发现是水平的绝缘子表面闪络，见图2所示。电子眼发现E12 间隔的A 相母线侧CT 气室闪络。打开后可见绝缘件表面闪络。

图2 E16 间隔母线侧CT B 相绝缘子表面闪络

针对第二次耐压出现的闪络点进行处理过的气室，分别进行235kV的耐压试验；并对所有具备条件参加试验的模块进行了145kV 的耐压检查。除少数已安装高压电缆的间隔受影响的模块外，其余模块进行了72kV（试品负载太大，仅能升压到72kV）下的超声波局放测试。以上的耐压均合格，未见局放信号。

以上案例在耐压的过程中出现闪络点，而且十分怪异的出现多个闪络点，其中三个现场对接面闪络点，两个闪络点在现场对接面的对侧，三个非现场对接面闪络点。主要有以下方面的原因是现场对接时有粉尘或小异物进入，附着在壳体表面的异物坠落或绝缘件低场强区的异物重新活跃。

针对以上110kV GIS现场交流耐压试验出现击穿闪络，在投入运行以后进行局部放电试验及SF6气体微水检测长期跟踪。

【案例2】

厦门某新建变电站110kV变电站现场进行型号为CFTA 、额定电压为145kV 、额定电流为3150A、开断电流为40kA的110kV GIS整体对地交流耐压时，试验电压先升到1.0倍设备额定相对地电压84kV，停留5分钟；再升到1.73倍设备额定相对地电压145kV，停留3分钟；最后升到现场交流耐压额定试验电压275kV，耐压30S左右放电击穿闪络。现场对110kV围宅线111 GIS击穿闪络间隔进行解体检查，发现110kV围宅线111 GIS断路器间隔的盆式绝缘子击穿闪络，外壳击穿闪络穿洞。整个GIS断路器间隔返厂，更换新的GIS断路器间隔，现场交流耐压及局放试验合格。

3 结语

1l0kV及以上的GIS在进行现场交流耐压试验时，应进行GIS的每一部件均已按选定的试验程序耐受规定的试验电压下持续1min不发生闪络或击穿，试验前后绝缘电阻无明显变化，则认为整个GIS的交流耐压试验已通过。在试验过程中，如果发生击穿放电，可采取下列步骤：①进行重复试验，如果该设备还能经受规定的试验电压时，则认为放电是自恢复放电，耐压试验通过；②如果重复耐压失败，须将设备解体（或返厂），打开放电间隔，仔细检查绝缘损坏情况，采取必要的修复措施，再进行规定的耐压试验。③重点检查，发现异常情况及时进行处理。110kV及以上GIS进行现场交流耐压及局放电放试验是发现GIS内部绝缘性能是否完好的有效手段。