大连雁水工程ZF6A-252 GIS油气套管处放电分析

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　　摘要：本文通过对大连雁水工程ZF6A-252 GIS油气套管处放电过程的描述，充分地对主回路放电、外壳法兰放电进行了分析，论证了该放电不会对设备的绝缘性能造成影响。
　　 关键词：放电；泄漏电流；感应电压；容性小电流；绝缘性能
　　1．过程描述
　　 2010年12月17日，大连雁水变电站ZF6A-252 GIS #2主变扩建间隔的分母线A、B、C三相进行充电，A相、B相在油气套管伸缩节法兰连接绝缘垫处发生连续放电，C相正常。充电时间在20分钟以下。
　　 将#2主变扩建间隔刀闸、开关、母线刀闸及3#母线保护刀闸合上后，重新对#2主变扩建间隔及3#母线进行充电，A相、B相在GIS生产的油气套管伸缩节法兰连接绝缘垫处发生间歇放电（间歇时间很长），C相正常。电压互感器检测C相电压正常，A相、B相电压漂移且电压值低。避雷器在线监测显示C相泄漏电流正常，A相、B相无泄漏电流。A相户内部分分母线有一处法兰与盆式绝缘子嵌件放电。
　　 经过现场对油气套管处进行解体检查，发现A相、B相油气套管内部导电杆与触头尚未连接上，导电杆与触头发生放电。主回路放电痕迹见图1所示，外壳法兰处放电痕迹见图2所示。
　　
　　
　　 图1 主回路放电痕迹 图2 外壳法兰处放电痕迹
　　2．主回路放电现象分析
　　 现场投运时，500kV 线路通过变压器给252kV GIS送电，即下触头与变压器等电位，约工频127kV；而导电杆与上触头同电位且由于远处隔离开关的断开而处于悬浮电位；当下触头与导电杆间微小间隙承受的电压超过其能够耐受的电压值时，间隙击穿；由于此时负载性质等效为一电容，所以回路中流过较小的容性电流。随着工频电压随相位的变化，当下触头与导电杆间微小间隙承受的电压低于其能够耐受的电压值时，电流熄灭。故下触头与导电杆间的小电容电流时断时续，即所谓的间歇打火。该现象与GIS用隔离开关开合容性小电流时的多次重燃、多次熄灭现象很类似。较小的电容电流对导电杆的烧蚀极轻，与现场情况相符。
　　3．外壳法兰处放电现象分析
　　对于GIS而言，由于主回路部分的所有装置均装在接地金属罐内，其带电部分与罐体间的电容较大。当主回路中有暂态电压或电流（与放电特征对应）传播时，在电磁耦合作用下，当罐体连续时，由于自感和互感相同，罐体上不会产生过电压；只有当罐体不连续时，才可能在不连续处产生感应电压。
　　252kV大连雁水工程采用多点接地，其GIS外壳采用连续方式，即GIS内部每个法兰均采用跨接弯板可靠连接方式，即用短接板实现罐体连续。仅在与变压器油气套管连接处设置了绝缘筒和绝缘垫片的设计（见图4），从而实现GIS外壳与变压器及油气套管外壳的断开。
　　由于GIS内部所有法兰连接处均采用了短接板的连接方式，所以GIS内部外壳盆式绝缘子法兰连接处不会产生过电压。而仅在与油气套管法兰连接即罐体断开处产生了感应电压，因此在该处相应的绝缘筒与绝缘垫处发生了放电与发光现象。
　　4. 外壳感应电压幅值及频率的评估
　　在主回路放电现象分析中已进行相应分析，主回路中的放电现象与GIS用隔离开关开合容性小电流时现象很类似，即沿主回路的传播的暂态电压与隔离开关切容性电流时产生的电压暂态过程或许类似。
　　5. 主回路与外壳回路暂态过程对设备绝缘性能的影响
　　GIS设备中的绝缘可分为气体绝缘和固体绝缘两大类。主回路与外壳回路暂态过程对气体绝缘无任何影响。对于GIS设备中盆式绝缘子类的环氧树脂固体绝缘，其绝缘耐受能力同样取决于电压幅值而不是电压频率。无任何文献表明电压频率对环氧数值绝缘性能有降低的论述。这也可从环氧数值类绝缘件的寿命评估公式中看出，环氧数值类绝缘件的寿命评估公式见式（1）
　　（1）
　　式（1）中，V1、V2为电压，T1、T1为达到对应于V1、V2绝缘破坏的带电时间。m=16。
　　由于主回路中的放电现象与GIS用隔离开关开合容性小电流时现象很类似，且由于GIS设备及油气套管、电压互感器及变压器设计时均要求其有能力耐受GIS用隔离开关开合容性小电流时的暂态过程，所以该放电不会对设备的绝缘性能造成影响。
　　因此，对于大连雁水252kV GIS中的盆式绝缘子，不需要进行更换，这也可以通过重新空载投运时验证。
　　对于油气套管、电压互感器及变压器，较低的电压暂态震荡过程同样不会造成破坏，这同样可以通过重新空载投运时验证。
　　
　　参考文献：
　　【1】罗学琛.SF6气体绝缘全封闭组合电器[M].中国电力出版社，1999
　　【2】朱德恒，严璋，高电压绝缘[M].清华大学出版社，1992
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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