淺談GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗

李亞輝 路繼偉 王亞鴿

摘 ?要：文章簡要介紹了GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗的目的、方法和原理，總結(jié)了對試驗現(xiàn)象和結(jié)果的判斷分析標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合工程實際介紹了GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗的過程。

關(guān)鍵詞：GIS;老練試驗;耐壓試驗;串聯(lián)諧振;變頻串聯(lián)諧振;放電

中圖分類號：TM855 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0083-02

GIS是Gas Insulated metal-enclosed Switchgear的縮寫，意思是氣體絕緣金屬封閉開關(guān)。它是把斷路器（GCB）、隔離開關(guān)（DS）、接地開關(guān)（ES或HES）、互感器（VT及CT）、避雷器（LA）和母線等各種控制和保護電器，全部封裝在接地的金屬殼體內(nèi)，殼內(nèi)充以一定壓力的SF6氣體作為相間及對地的絕緣介質(zhì)，國內(nèi)稱之為封閉式組合電器。

GIS現(xiàn)場全部安裝完畢后進行的交流耐壓試驗是檢驗GIS設(shè)備絕緣性能的重要試驗之一，通過試驗?zāi)苡行Оl(fā)現(xiàn)零部件的缺陷、安裝工藝不良、運輸中的損壞等造成的絕緣缺陷及是否存在異物等，以便及時處理和消除隱患，防止GIS設(shè)備投運后發(fā)生電氣事故，保證設(shè)備的長期安全運行。

1 ?試驗要求及原理

1.1 ?試驗電壓

根據(jù)GB7674及DL/T555標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，GIS出廠試驗時施加電壓的80%為設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗值。

1.2 ?試驗方案

GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗的試驗方案一般由試驗單位和GIS制造廠及用戶共同商定，試驗通常分為“老練試驗”和“耐壓試驗”兩個階段。老練試驗是指對設(shè)備逐步施加交流電壓，可以階梯式地或連續(xù)地加壓。其目的是遷移設(shè)備中可能存在的活動微粒、雜質(zhì)到低電場區(qū)域，以降低對設(shè)備的危害;另外，通過放電燒掉細(xì)小的微粒或電極上的毛刺，附著的塵埃等。

根據(jù)DL/T 555-2004《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場耐壓及絕緣試驗導(dǎo)則》老練試驗應(yīng)在現(xiàn)場耐壓試驗前進行，若最后施加的電壓達到規(guī)定的現(xiàn)場耐壓試驗值且耐壓1 min，則老練試驗可代替耐壓試驗。

結(jié)合工程實際情況，通常選用標(biāo)準(zhǔn)中的方案3完成現(xiàn)場交流耐壓試驗，即：

施加電壓Um/■→5 min→Um 3 min→Uf 1 min。

2 ?試驗原理

對于容量大、損耗小的試品，如電纜、電容器以及氣體絕緣開關(guān)裝置等的絕緣試驗，如采用工頻電壓進行試驗，要求的電源容量很大，一般難以實現(xiàn)。為了適應(yīng)大容量試品的耐壓試驗需要，可采用高壓串聯(lián)諧振試驗設(shè)備。

串聯(lián)諧振試驗設(shè)備是利用L-C串聯(lián)諧振的原理，其原理電路如圖1所示。

如果回路參數(shù)滿足ωL=■諧振條件，則變壓器二次側(cè)接入的電抗器和被試品電容C一起對電源頻率ω發(fā)生諧振。若變壓器二次側(cè)電壓為U，諧振時流過被試品的電流I=U/R，則：

Uc=UL=■I=■U=QU

式中：Q為回路諧振的品質(zhì)因數(shù);UL或Uc均為電源電壓U的Q倍。通常Q>>1，所以UL或Uc可以比U大得多。故此有稱串聯(lián)諧振為電壓諧振。

為了滿足不同設(shè)備的需要，也可調(diào)節(jié)電源頻率來滿足諧振條件，如圖2所示，現(xiàn)場耐壓試驗用到的變頻串聯(lián)諧振裝置回路圖，其工作原理：交流工頻電源經(jīng)變頻電源可輸出20～300 Hz可調(diào)的交流電壓，勵磁變壓器升壓，諧振電抗器L和被試品Cx構(gòu)成高壓諧振電路來產(chǎn)生交流高壓。電容分壓器是純電容式的，用來測量試驗電壓。先由變頻電源經(jīng)勵磁變壓器向主諧振電路送入一個較低的電壓，調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率，當(dāng)頻率滿足諧振條件時，電路即達到諧振狀態(tài)。此時能在較小的勵磁電壓U下，使被試品上產(chǎn)生N倍于U的電壓，在此頻率下輸出的電壓波形為純正弦波，而其他頻率分量的輸出電壓都很低。

其中：

FC為20～300 Hz變頻電源;T為勵磁變壓器;C1為分壓器高壓臂;C2為分壓器低壓臂電容;V為電壓表;L為高壓電抗器。

3 ?試驗結(jié)果判定

按照已選定的試驗程序，GIS現(xiàn)場耐受規(guī)定的試驗電壓且1 min內(nèi)無擊穿放電現(xiàn)象，認(rèn)為GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗通過。

試驗過程中如果GIS發(fā)生自恢復(fù)的放電的現(xiàn)象，我們認(rèn)為耐壓試驗可以繼續(xù)進行。試驗電壓值從零值升到上次放電電壓值時，沒有再次發(fā)生放電現(xiàn)象，耐壓試驗應(yīng)繼續(xù)進行，電壓值直至升到規(guī)定的試驗電壓值且無異常，我們也可認(rèn)為GIS交流耐壓試驗通過。如果電壓升到上次放電電壓值時，GIS再次發(fā)生擊穿放電現(xiàn)象，則試驗失敗。

4 ?案例分析

下面以長沙某110 kV GIS設(shè)備為例，分析采用變頻串聯(lián)諧振方法進行現(xiàn)場交流耐壓試驗的過程。由于該站110 kV GIS設(shè)備額定電壓為126 kV三相共箱結(jié)構(gòu)，本文僅以其中一相——A相為例說明。

第一步，從03間隔線路側(cè)A相加壓，將03間隔的B相和C相通過線路側(cè)電纜筒接地，按照圖2所示的回路圖將試驗設(shè)備連接好，將GIS所有間隔GCB、DS合閘，所有間隔ES、HES分閘。然后調(diào)節(jié)頻率達到諧振時（56.3 Hz）調(diào)節(jié)電壓達到U0（126/■= 72.7 kV）（或低于U0）持續(xù)5 min，因為此階段要測量并記錄VD和VT二次側(cè)輸出電壓并觀察LA電流計的泄漏電流，以確認(rèn)VD，VT，LA是否正常，本站由于間隔數(shù)較多此階段耗時已超出5 min。確認(rèn)完畢把電壓U0降為零。

第二步，為了使VT和LA（測保和線路側(cè)所有VT和LA）退出耐壓試驗，將GIS除03間隔外的所有線路側(cè)DS分閘、H-ES合閘，所有測保間隔DS分閘，ES合閘，其余不變。再調(diào)節(jié)頻率達到諧振時（69.6 Hz）調(diào)節(jié)電壓達到Um（126 kV）持續(xù)3 min，無異常后在此頻率下繼續(xù)升壓至184 kV（出廠試驗電壓230 kV的80%），持續(xù)1 min，無異常則現(xiàn)場交流耐壓通過。

第三步，將試驗電壓降為零，用接地桿釋放掉試驗設(shè)備上的殘余電荷后，試驗結(jié)束。

5 ?結(jié) ?語

GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗的方法根據(jù)不同用戶的要求可能略有差異，但其試驗原理基本一致。通過結(jié)合實際情況分析，GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗利用變頻串聯(lián)諧振裝置是目前被廣泛采用的方法。

參考文獻：

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