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摘要：GIS设备相对于普通电气设备具有承压高，结构紧凑占地面积小等优点但由于该种设备的特殊结构，无法通过预防性高压电气试验判断设备的绝缘水平。本文以宁夏九彩330kV风电变电站GIS电压互感器的电容量测量及介质损耗tgδ试验为基础，对GIS设备的高电压试验方法进行分析。
关键词：GIS设备；预防性试验；绝缘水平；tgδ
气体绝缘全封闭组合电器-gas insulated switchgear（以下简称GIS设备），具有承压高、结构紧凑、安装方便、地形适应性强等特点。近年来伴随着高电压技术的迅速发展，目前国内电力系统中，电网侧普遍使用220kV及以上输配电线路，在电源侧主变出口升压站内已开始广泛的使用GIS设备。相比敞开式电气设备GIS设备有很多优势，其缺点在于设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的绝缘气体，当外壳中的主设备存在绝缘缺陷时，不能像常规敞开式电气设备一样，通过定期的预防性试验发现故障。例如目前检测高压设备缺陷常用的红外线成像仪，在面对GIS设备的绝缘性能检测时就很难得出准确的判断。这样不利于电源侧的安全稳定运行，易导致运行过程中的非计划停机造成经济损失。综合以上因素，决定采用低电压、新型接线方式的介质损耗试验，以宁夏九彩330kV风电变电站GIS电压互感器（以下简称PT）为试点进行绝缘性能检测。以分析针对该类GIS设备试验方法的可行性。
1.电气设备预防性试验的具体应用
电力设备的预防性试验是对已经投入运行的设备按照规定的试验条件、试验项目和试验周期所进行的检查、试验或检测，可有效判断设备能否继续投入运行，是预防事故或设备损坏，保证机组安全运行的重要措施；而电压互感器预防性试验是保证电压互感器及电力系统安全运行的有效手段。介质损耗tgδ检测是一种使用较多而且对判断高压电气设备绝缘状况较为有效的方法。介质损耗试验是非定位故障点的低电压试验，但能够有效的体现设备整体绝缘水平。它是对被试物施加交流电压并通过tgδ-温度特性，检查是否存在绝缘受潮、脏污或劣化变质的情况。介质损耗试验不是用来定位故障点的低电压非破坏性试验，
九彩330kV升压站选用西安西电高压开关有限责任公司生产的型号为JDQX-330kV型电压互感器。电压互感器主要技术参数见表1。
2.试验方法及结论
2.1 试验方法
绝缘介质在交流电压作用下，可以抽象为电容器和电阻器并联的电气回路。其中电容电流的大小与被试品的电容量大小有关；阻性电流的大小与绝缘介质在交流电压下的介质损耗有关。通过测量电容电流Ic确定被试品的电容值，通过测量电容电流Ic和阻性电流Ir的比值tgδ来判断被试品是否存在绝缘水平劣化的情况。
本次试验采用抗干扰精密介质损耗测量仪，仪器为一体化设计结构，内置高压试验电源和标准电容器，通过软件设置，能自动施加10 kV、5 kV或2 kV测试电压，并具有完善的安全防护措施。如原理图所示，进行检测电压互感器一次绕组介质损耗检测。因GIS设备全封闭的特性，本次试验断开互感器接地点后由电磁式互感器的下部加压，上部接线端断开后接地。介损试验采用反接法测试。考虑到PT绕组近地端绝缘水平比出线端低，本次介损tgδ测试的施加电压为2kV，然后对比该设备出厂报告的tgδ值及电容量。
《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-1996）规定：
（1）绝缘电阻测量一次绕组应使用2500V兆欧表换算至同一温度下，与前一次测量结果相比应无明显差别。
（2）介质损耗：20℃时tgδ不大于2%。
本次试验数据电容值出厂报告相比最大偏差<5%；tgδ最大值<0.6%；与出厂报告相比tgδ最大偏差<0.3%。认为该试验方法数据真实有效，确认该GIS设备绝缘水平符合要求。
3.总结
从上述试验可以看出，尽管GIS设备封闭式、接线端较少无法以常规方式进行试验的特殊结构，也是可以利用高压电气设备绕组近地端接线桩等特殊位置作为接线点，通过选择合适的试验方法、试验电压等级来得出可供参照对比的试验数据。
虽然目前还没有全面的可用以指导GIS设备高压电气试验的电力行业标准，并且很多GIS系列的初期设备，如主变高压侧直连GIS母线的这类产品，暂时还没有方法解决其预防性试验问题。但相信随着试验人员对GIS设备结构理解的加深以及GIS相关国标、行标的逐步完善，行业会形成一套属于GIS设备的高压电气试验导则，能帮助运行维护人员提前发现并处理设备的绝缘薄弱点，避免事故发生。
参考文献
[1]DL/T 596-1996,电力设备预防性试验规程[S].
[2]DL/T 474.3-2006,介质损耗因数tgδ试验[S].
[3]国能安全[2014]161号,防止电力生产事故的二十五项重点要求[S].
[4]孟劼.红外成像技术在大型发电厂的应用[J].华东科技.2017.
论文作者:杨敏清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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