330kV GIS设备现场交流耐压试验击穿故障分析

高立超 孙兴彬 杨志华 杨军亭 张 玉

（国网甘肃省电力公司电力科学研究院，兰州 730050）

330kV GIS设备现场交流耐压试验击穿故障分析

高立超 孙兴彬 杨志华 杨军亭 张 玉

（国网甘肃省电力公司电力科学研究院，兰州 730050）

本文介绍了某330kV变电站330kV GIS设备进行现场交流耐压试验时发生的一次放电击穿故障，试验人员通过多次试验对故障位置进行了精确定位，对该故障的排查过程进行了分析，并针对此类故障提出了处理建议和防范措施。

GIS；交流耐压；故障定位

2015年10月12日至14日，在某新建330kV变电站进行330kV GIS交流耐压试验时发生了绝缘击穿，试验人员经过多次耐压试验后，最终确定了放电点在银城一线间隔 3307开关和 33071、33072隔离开关之间。10月 15日，设备制造商、施工单位和交流耐压试验人员在现场进行了开盖检查，发现330kV GIS银城一断路器与银城一间隔母线侧电流互感器连接的盆式绝缘子有明显的放电痕迹，与试验结果判断完全一致。本文主要介绍了该故障的定位过程，并对放电故障的定位方法进行了认真分析，对该类放电故障提出了处理意见和防范措施。

1　试验现场及试验设备概况

1.1设备概况

该330kV变电站330kV GIS设备采用双母线接线方式，共有两个主变间隔、4个出线间隔和 1个母联间隔，如图1所示。

图1　330kV GIS主接线图

1.2试验方案

根据交接试验试验规程，该变电站GIS设备耐压试验包括主回路交流耐压试验和断路器断口交流耐压试验，由于GIS设备为双母线接线方式，两条母线GIS为三相共筒式结构，主变间隔、出线间隔和母联间隔采用三相分筒式结构，所以试验加压顺序为先分别进线A、B、C单相整体耐压，非耐压相接地；耐压试验通过后通过甲母线（或乙母线）加压，乙母线（或甲母线）接地，进行所有断路器（除加压间隔断路器）断口耐压；最后进行加压间隔断路器断口耐压［1-2］。

根据国网生【2011】1223号文件《关于加强气体绝缘金属封闭开关全过程管理重点措施》规定，330kV GIS现场交接试验耐压值为出厂值的100%，该GIS设备出厂交流耐压试验电压为510kV，故现场老练试验为209kV（5min）和363kV（3min），耐压值为510kV（1min）［3］。

图2　主回路交流耐压试验加压时序图

1.3试验过程

试验人员根据330kV GIS设备现场实际勘察，试验现场选用 2号主变间隔作为加压部位进行耐压。当进行A相整体对B、C相及地交流耐压试验时，老练试验通过，当试验电压升到420kV时GIS内部发生放电击穿故障，为确定放电是否为毛刺或内部悬浮颗粒等自恢复放电，现场进行了第二次耐压，当电压升高到400kV时，再次发生了放电击穿，初步判定内部为绝缘放电。暂停对A相耐压后，继续对 B、C两相进行整体设备对地交流耐压试验均顺利通过，排除了 B、C两相存在故障的可能性。为寻找A相放电故障点，现场对A相进行了多次耐压试验，具体试验情况见表1。

表1　330kV GIS设备A相交流耐压试验情况简表

第一次和第二次耐压都发生了击穿，且击穿电压值逐渐降低，初步确定为GIS内部绝缘件发生击穿；为了判断是否为母线气室内发生放电击穿，第三次和第四次耐压时进行单独甲母线带出线间隔耐压和单独乙母线带出线间隔耐压，两次耐压都发生了击穿，且击穿电压不断降低，所以判断放电点不在甲、乙母线，而在某出线间隔；现场工作人员通过放电声音判断，放电点可能发生在银城一间隔，为进一步确定判断是否正确，第五次耐压时单独甩开银城一间隔，对其他所有设备进行耐压，试验通过；第六次耐压时对银城一间隔单独加压时发生击穿，所以判断故障位置在银城一间隔；为进一步确认银城一间隔故障点位置，在第六次耐压基础上进行第七次耐压，断开3307开关，合上330767接地刀闸，甩开银城一线开关出线侧设备，电压升至328kV 时击穿，基本确定放电故障点在银城一线3307开关下断口与33071、33072刀闸之间，如图3所示。

图3　GIS故障位置示意图

2　现场检查情况

2015年10月15日，制造商、施工单位和交接试验人员在现场进行了开盖检查，发现330kV GIS银城一间隔断路器气室与母线侧电流互感器连接的盆式绝缘子有明显的放电痕迹，与试验结果判断完全一致，如图4所示。

图4　GIS故障位置及故障绝缘子照片

1）原因分析。通过对故障点导体和发生闪络的绝缘子进行认真观察发现，放电处导杆上有磕碰痕迹，表面不光滑，导致磕碰处场强过大，最终在绝缘子表面发生了沿面闪络放电。

2）后续处理情况。经生产厂家同意，将故障设备返回制造厂进厂维修。维修人员将有磕碰痕迹的导杆和放电击穿痕迹的绝缘子进行了更换，并且将该气室内与故障相关部件进行了认真的处理，处理后的设备完成现场安装后，于2015年11月16日再次进行了现场交流耐压试验，并且顺利通过。

3　试验建议及意见

3.1耐压试验建议

1）通过交流耐压试验对330kV GIS设备现场故障点的排查定位可知，对于GIS内部放电故障点的定位，用交流耐压进行分段排除缩小故障点的区域范围，是查找放电击穿点的最基本、也是最有效的方法。

2）现场耐压试验过程中，由于GIS间隔较多，母线较长，试验人员通过声音对放电位置的定位会有一定的困难，甚至会带来误判，但可以作为辅助手段减少试验次数。

3）交流耐压试验只能将故障点排除在一定区域范围，如果故障点在某出线间隔、母联间隔或分段间隔上，则可以通过多次耐压而进行更加精确的定位，但如果故障点在母线上，则很难准确查找准确放电位置，所以要通过其他方法进行辅助定位。例如交流耐压时可以通过超声波或特高频带电检测的方式进行放电点定位；试验结束后可以通过检测气室内气体的成分查找放电气室。

3.2加强出厂建造

GIS设备结构设计不合理、导体和绝缘件制造工艺不良和材质不合格是造成GIS设备绝缘故障的最主要的原因，大量事故案例表明，有些设备在出厂时就存在一定的设备缺陷，致使现场耐压试验时发生击穿或运行事故，所以一定要重视出厂建造，从源头上把关，提高设备质量。

3.3提高现场安装质量

现场进行GIS设备安装时，应严格控制安装工艺，防止出现导体和绝缘子损伤，也要防止在组装时出现设备受潮、进入灰尘等情况。组装前，应先检查表面及触指有无生锈、氧化物、划痕及凹凸不平处，如有，则采用砂纸将其处理干净平整，并用清洁无纤维裸露白布或不起毛的擦拭纸沾无水酒精洗净触指内部，保证设备内部清洁、完好。

3.4加强现场交接试验和验收工作

现场交接试验和验收是保证设备安全运行的最后环节，也是最重要的环节，应按照国标的具体要求，认真进行投运前各项试验工作，特别是交流耐压试验，以保证设备的安全运行。

4　结论

GIS设备是变电站内最重要的设备之一，而交流耐压试验是检查GIS设备状况的重要手段，为保证GIS设备投运后可以安全良好运行，一定要严格控制制造和安装工艺，不能让设备内部出现一点瑕疵，为及时发现安装及本身质量存在的问题，一定要严格按照标准、规程进行交流耐压试验。

［1］ GB 50150—2006. 电气装置安装工程电气设备交接试验标准［S］.

［2］ DL/T 474.4—2006. 现场绝缘试验实施导则-交流耐压试验［S］.

［3］ DL/T 555—2004. 气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压试验及绝缘试验导则［S］.

高立超（1981-），本科学历，工程师，从事高电压技术及带电检测工作。

The Failure Analysis of 330kV GIS Equipment with AC Voltage Withstand Breakdown Test in the Field

Gao Lichao Sun Xingbin Yang Zhihua Yang Junting Zhang Yu
（State Grid Gansu Electric Power Research Institute， Lanzhou 730050）

This paper introduces a discharge breakdown failure of a gas insulated switchgear in a 330kV transformer substation. After several tests， the fault was accurately located through analyzing，handling suggestions and preventive measures were put forward.

GIS； AC withstand voltage test； fault localization