110kV GIS间隔扩建的交流耐压试验方案设计

袁先锋，胡非，徐广，刘涛

(1.黄石供电公司，湖北 黄石 435000；2.咸宁供电公司，湖北 咸宁 437100)

110kV GIS间隔扩建的交流耐压试验方案设计

袁先锋1，胡非1，徐广2，刘涛1

(1.黄石供电公司，湖北 黄石 435000；2.咸宁供电公司，湖北 咸宁 437100)

为了检验GIS扩建设备是否达到投运条件，目前最为常用的方法是对设备进行现场交流耐压试验。本文根据110kV石洪甫变电站GIS间隔扩建项目的现场环境及设备结构特点等，对常规交流耐压试验进行了合理的优化设计，保证了试验的顺利进行，并提供了安全可靠的试验结果，为GIS设备及变电站的安全运行提供了有力的保障。

GIS间隔;扩建；交流耐压;优化设计

1 引言

GIS(气体绝缘全封闭组合电器设备)由于具有占地面积小、抗干扰性强、可靠度高、运营维护工作量小、检修周期长等优点，使其在电力系统中得到了越来越广泛的应用[1-3]。但是在GIS安装过程中，可能会存在一些不利因素使其绝缘性能降低，比如现场环境因素、安装人员工艺水平以及现场管理水平等。可能使GIS在运行过程中出现击穿放电故障，从而引起整个系统的安全。因此，为确保GIS安全稳定运行，在其安装完成后，须按照相关规程要求，进行严格仔细的交流耐压试验来检测其安装效果[4]。

然而对于GIS设备的间隔扩建工程，其交流耐压试验更易受加压部位、操作空间和停电方式等的限制，常规的实验方案往往难以满足现场实际要求[5-6]。因此，在对GIS间隔扩建工程进行交流耐压试验时，需根据现场实际条件，对实验方案进行优化设计，以达到安全、有效的目的。本文主要通过对石洪甫110kV变电站GIS间隔扩建的交流耐压试验方案进行优化设计，并对试验结果进行分析，来验证该方案的可行性和有效性，希望对类似试验提出一定的参考。

2 常规交流耐压试验

2.1 交流耐压试验原理

图1 变频谐振交流耐压试验接线原理图

2.2 试验过程

对于110kV常规交流耐压试验过程一般分为“老练试验”和“耐压试验”两个阶段。“耐压试验”又分为“额定电压”阶段和“试验电压”阶段。“老练试验”阶段的试验电压为72kV、“额定电压”阶段的试验电压为126kV、“试验电压”阶段的试验电压为230kV的80%。

“老练试验”阶段的目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒。“老练试验”阶段(包括TA、TV、BLQ)，可以分相单独或者三相同时进行老练试验，试验电压由0逐步升压到72kV，在进行10min的老练耐压试验合格后，将试验电压逐步降压至0(如图2所示)。应注意在分相进行老练试验时，非被试相需短接接地。

图2 “老练试验”阶段电压与时间关系曲线

“耐压试验”阶段是将GIS中的TA、TV、BLQ切除，分相单独进行“额定电压”耐压试验，试验电压由0逐步升压到126 kV，试验时间为5min。额定耐压试验合格后，将试验电压值继续升至184kV，进行1min的“试验电压”耐压试验(如图3所示)。

3 GIS设备的间隔扩建工程概况

根据工程设计要求，在110kV石洪甫变电站位于建筑物第2层的GIS室预留间隔位置上扩建1回110kV GIS电缆出线间隔，接入到110kV #2母线上(如图4所示)，作为110kV石洪甫变电站第二路进站电源，以确保该变电站在双电源运行下的稳定性和可靠性。

图3 “耐压试验”阶段电压与时间关系曲线

所用设备基本情况如下：110kV #2母线与扩建的110kV GIS间隔设备为同一生产厂家，即山东鲁能泰山电力有限公司；110kV #2母线设备结构及参数：型号为ZF16-126M、110kV #2母线为一个气室(母线桶内全部贯通)，中间未设置起密封作用的盆式绝缘子；扩建的110kV GIS间隔设备参数：组合电气型号为ZFW25-126(L)/T1600-31.5、开关型号为ZFW25-126GCB。

图4 GIS间隔扩建实景图

4 常规试验方案的优化设计

4.1 采用常规试验方案存在的问题

(1)2#主变停电方式困难。2#主变不仅带10kV #6母线负荷停电，还单独带35kV #3母线2条大用户负荷，并且2#主变停电正值迎峰度夏期间，运行压力较大。因此，在试验前应积极做好相关协调工作，以确保试验的顺利进行。

(2)试验设备难以布置。隔离开关的出线套管在建筑物二楼的平台上，下方是110kV 2#主变本体，试验设备在户外二楼的平台与2#主变本体共同布置难以实现，并且试验线对地的距离难以保证。

(3)加压试验时绝缘难以保证。一方面石081刀闸单断口将同时承受工频(50Hz)运行电压63.5kV(110kV #1母线)和变频(100Hz左右)试验电压184kV，这给其绝缘能力带来了极大的考验。另一方面不符合《交接规程》第13.3条规定：在耐压试验时，原有相邻部位应断电并接地，否则，应采取措施防止突然击穿对原有部位造成损伤。因此，110kV #1母线不能停电及接地，因为110kV #2母线已经确定停电，需连同扩建GIS一起进行耐压试验。

4.2 优化设计方案

由以上分析可以看出，常规的交流耐压试验方案对该变电站110kV GIS线路间隔开展相应的试验难以实现，因此，在对现场勘察，对原有设备的结构进行改进的基础上，并同时考虑停电方式、加压部位、试验频率等因素的影响，提出了以下优化的试验方案：

(1)通过调度部门与大用户的协商，变电站2#主变停电一天，以配合交流耐压试验。

(2)对110kV #2母线结构进行适当的改进。在母线顶端加装起密封作用的盆式绝缘子及短直筒，再接临时试验端子。经改进后的母线结构既保证了合理的试验加压部位，拆除临时试验端子，又不影响110kV #2母线设备结构。

(3)为确保试验设备对地、对被试设备的安全距离。将试验设备移至室内110kV #2母线旁(如图5所示)，并对110kV #2母线连同扩建GIS一起进行耐压，从 而确保GIS任一断口不会同时承受运行电压及工频和试验电压及变频，有效地防止试验中部件突然击穿，造成部件的损伤。

(4)待交流耐压试验完毕后，拆除临时试验端子，封闭短直筒，充额定SF6气体。以确保在恢复过程中110kV #2母线保持在安装调试后的状态。

5 试验结果分析

按照优化的试验方案及规定的试验程序，对110kV GIS间隔扩建设备的各相主回路及断口进行交流耐压试验，相应的试验结果如表1所示。

由表1可以看出，各相别在各试验阶段均能通过，在交流耐压试验时均无击穿放电现象。这说明GIS间隔扩建设备安装完好，能够安全有效地投入使用。也证明了经优化的试验方案能够满足现场试验要求，达到对该扩建项目进行有效试验的目的。

图5 优化后的试验设备安装图

相别耐压前(kMΩ)老练试验(72kV/10min)额定耐压阶段(126kV/5min)试验耐压阶段(184kV/1min)耐压后(kMΩ)频率(Hz)A150通过通过通过150176.4B150通过通过通过150175.1C150通过通过通过150176.4

6 结论

在对GIS间隔扩建设备进行试验检测时，不应按照常规的试验方案进行，而应根据扩建项目的实际特点、原有GIS结构及特点、现场实际安装及调试情况等，对常规试验方案进行必要的优化设计。在方案中应细化到停电方式的操作、试验设备的布置、加试验电压的部位、试验电压及频率等，以保障试验过程的安全性，防止因断口击穿对设备和人员带来的危害。同时，科学的试验方案还能提供有效可靠的试验结果，从而为变电站设备的安全运行提供有力的保障。

[1] Backers J.城市供电网使用GIS与AIS系统的比较[J].国际电力,1999(4):38-43.

[2] 王谦，吴高林，徐瑞林，肖前波.设备不停电交流耐压试验时母线隔离断口击穿的仿真分析及防止措施[J].高压电气,2013,49(4):98-104.

[3] Gilles Bazannery.Recent Developments in Insulation Monitoring Systems of GIS[J].International Electric Power for China,2002(6):74-76.

[4] 沈宏强，葛占雨.GIS交流耐压试验及其案例分析[J].电力建设,2013,34(4):107-110.

[5] 侍海军,张少炎,王光前.气体绝缘组合电器现场试验现状与发展[J].绝缘材料,2004,6:44-51.

[6] 温定筠，张秀斌，孙亚明，等.GIS交流耐压试验原理与装置[J].电气技术,2014,10:108-109.

Design of AC Voltage Withstand Test of 110kV GIS Interval Extension

YUANXian-feng1，HUFei1，XUGuang2，LIUTao1

(1.Huangshi Power Supply Company,Huangshi 435000 China；2.Xianning Power Supply Company,Xianning 437100,China)

With the increasing of power consumption in cities,the expansion of GIS equipment in the interval of in service substation is very widely.In order to check whether GIS expansion equipment have reached the operation condition,the most commonly method is to carry out field AC voltage withstand test.In this paper,according to the field environment and the structure characteristics of the project of 110 kV Shihongpu substation GIS interval extension,to make the optimization of conventional AC withstand voltage test,so that to ensure the success of the test,and provide a safe and reliable test results,and offered a powerful guarantee to the safe operation of GIS equipment and substation.

GIS interval;extension;AC voltage;optimization design

1004-289X(2016)06-0046-03

TM63

B

2015-10-15

袁先锋(1976-)，男，湖北新洲人，工程师，主要从事电网基础建设工作。