0 引言

550 kV罐式断路器是1000 kV特高压变电站及±800 kV换流站中常见的开关类设备，罐式断路器在安装完毕后需要在现场进行交流耐压试验，耐压值为出厂试验电压的80%^[1]。交流耐压试验可以检出罐式断路器设备运输和安装过程中出现的机械和绝缘缺陷，是设备安装后、带电调试前需要开展的关键试验。

本文针对某换流变电站内10组550 kV罐式断路器特殊交接试验过程中存在的耐压值高、现场环境复杂等问题进行分析，提出了优化设备摆放位置及耐压顺序、屏蔽金属尖端、优化试验设备匹配等解决方案，最终顺利完成了全部罐式断路器的全电压耐压试验工作，为国内同类型变压器耐压试验提供参考。

1 耐压试验现场情况及存在的问题

某新建换流站内有10组由西门子（杭州）高压开关有限公司生产的550 kV罐式断路器，型号为3AP2DT，因出厂耐压试验漏做部分试验项目，需在现场进行全电压耐压试验。现场土建工程已结束、电气设备安装完毕，此前国内尚未在现场复杂环境下开展过550 kV罐式断路器100%（740 kV，持续1 min）的耐压试验。

罐式断路器周围的隔离开关、接地刀闸、引线都已连接完毕，若进行740 kV耐压试验，安全距离内的金属导体都应拆除。经现场勘查，需拆除的部件包括断路器套管上侧引线、断路器两侧的隔离开关、接地刀闸。由于拆除方案工作量大、工期长、涉及范围广，需对试验方案进行优化，并对优化后的方案进行论证及现场验证。

在试验电压升高过程中，罐式断路器周围的隔离开关、接地刀闸等设备金属部位的端部可以看作金属尖端，这些金属尖端在电压升高过程中会产生电晕，造成试验品质因数降低，原有试验设备升压至740 kV难度较大。

另外，现场基建工程尚未结束，在进行试验时存在吊装、设备组装、交叉作业方面的安全风险及工期长等问题。

2 试验优化方案

针对罐式断路器740 kV耐压试验现场情况及存在的问题，制订了如下优化方案。

2.1 周围设备拆除方案

周围设备的拆除涉及740 kV电压的安全距离、设备摆放位置及耐压顺序。

2.1.1 安全距离的确定

图 1为试验间隔断面示意图，根据国家电网公司电力安全工作规程要求，图中标红的数值表示距离不足，涉及的金属部分均应拆除^[2]。通过调研分析棒-棒、棒-面击穿电压情况，决定对现场金属尖端存在放电的位置进行均匀处理，从而省去了图 1中隔离开关、接地刀闸的拆除工作。

按照常规试验方案，试验时需要拆除60根一次引线、拆除60台接地刀闸和30台隔离开关；优化后，需要拆除60根一次引线、3台接地刀闸（影响耐压设备的摆放）。

2.1.2 设备摆放位置的选择

图 2为试验现场罐式断路器场地俯视图。由于现场空间有限，试验设备的摆放较为困难，考虑到工期要求，对设备摆放位置也进行了优化，数量由6个减为4个（红色椭圆区域为试验设备摆放位置），选择场地较为空旷且高压试验线走线时不涉及周围金属部件拆除的位置。

2.1.3 耐压顺序的确定

按照常规试验方案，共需升压10次，每次对3相进行耐压试验。优化后，整个试验共升压6次。根据现场罐式断路器安装位置对被试品进行组合耐压，即将10组断路器分成6个阶段进行耐压，每次加压的断路器顺序如下：

第1阶段：第8组，共计3相；

第2阶段：第9组和第10组，共计6相；

第3阶段：第2组和第3组，共计6相；

第4阶段：第1组，共计3相；

第5阶段：第4组和第5组，共计6相；

第6阶段：第6组和第7组，共计6相。

2.2 金属尖端均匀电场处理

相比普通耐压试验，本次740 kV现场耐压试验采取了更多的防晕措施，采用扩径波纹管对金属尖端进行包裹，使金属尖端的电场分布均匀，从而提高了串联谐振品质因数，并提高了击穿电压^[3]。防晕措施的布置位置有：距离带电位置4.224 m处的隔离开关接线板端部、罐式断路器顶端套管接线板端部（见图 3）^[4]。

2.3 试验设备匹配方案

现场进行740 kV耐压试验时的品质因数在20左右。采用常规的750 kV串联谐振设备无法使电压升至740 kV。经过严密计算，将2套不同设备进行优化组合，选用容量更大的变频电源及励磁变压器作为试验耐压设备。优化前后的试验设备如表 1、表 2所示。

2.4 试验参数估算

（1）被试品为6相时，其等效电容C_x＝5350 pF，3节分压器电容量C_y＝1000 pF，总电容量C=C_x+ C_y＝6350 pF。串联3节电抗器电感L共600 H。谐振频率，在试验设备输出的频率范围内。选择试验变压器抽头低压侧500 V，高压侧40 kV，变比为80。品质因数Q按20计^[5]。耐压值U_f为740 kV。

依据以上条件估算试验设备参数如下。

被试品最大电流为：；

变频电源柜输出最大电流：I_b=2.4×80=192 A；

励磁变压器所需容量：P=740/20×2.4=88.8 kW；

变频电源柜自身损耗约为13 kW；

需提供的试验电源容量最小为101.8 kW；

试验电源线最大电流为：。

（2）被试品为3相时，其等效电容约为C_x= 2680 pF，3节分压器电容量C_y=1000 pF。串联3节电抗器电感L共600 H。谐振频率f =107 Hz，在试验设备输出的频率范围内。选择励磁变压器抽头低压侧500 V，高压侧40 kV，变比为80。品质因数Q取20。

依据以上条件进行估算。被试品最大电流I = 1.83 A，变频电源柜输出最大电流I_b=146.2 A，励磁变压器所需容量P=68 kW，变频电源柜自身损耗约为13 kW，需提供的试验电源容量最小为81 kW，试验电源线最大电流I_s=123 A。

经计算验证，所用试验设备满足试验要求。

2.5 试验结果

采用该方案对换流站内的10组550 kV罐式断路器进行全电压耐压试验，试验数据见表 3，现场数据与试验前的估算数据误差在 5%以内，试验顺利通过。

3 结束语

本文提出的罐式断路器耐压试验优化方案成功实现了在不拆除隔离开关、接地刀闸的前提下进行550 kV罐式断路器的全电压耐压试验,且工作效率不低于常规交接试验耐压,解决了现场金属尖端周围电场不均易造成空气击穿、现场电晕过大造成试验品质因数低、耐压次数多等问题。

试验的成功实施验证了试验优化方案的可行性,可供国内同类型断路器耐压试验借鉴。试验过程中的品质因数计算、防晕措施、尖端电场均匀措施也为今后特高压变电站内所有电气设备交接试验提供了参考。