(浙江大有实业有限公司电力建设分公司)
摘要：文章主要介绍了110kVGIS组合电器现场交流耐压试验的方法、试验目的、试验要求及原理和判断分析标准。根据工作经验结合工程实际情况，介绍了GIS设备现场交流耐压试验的过程。通过实际工作中案例分析，总结了GIS耐压试验中易出现的问题以及解决方法。
关键词：GIS 耐压试验 试验过程 案例分析
0 前言
GIS全称是Gas Insulated metal-enclosed Switchgear，指气体绝缘金属封闭开关设备（组合电器）。内部由电流互感器(CT)、断路器（CB）、接地闸刀(ES、FES)、隔离闸刀(DS)、避雷器（MOA）、电压互感器(PT)及套管和母线等组成，全部封闭在接地的金属外壳内，壳内用一定压力的化学性质不活泼的SF6气体作为主绝缘和灭弧介质。GIS现场常规交接试验是GIS设备在现场安装后投入运行的产品质量保证。为了考核和检查110kV GIS组合电器经过长途运输和现场安装后的绝缘状况，保证其安全投入运行，进行交流耐压试验。
1 试验要求
1.1 试验方案
GIS现场交流耐压试验的试验方案一般由业主单位、试验单位和GIS厂家共同商定，试验通常分为“老练试验”和“耐压试验”两个阶段。老练试验是指对设备逐步施加交流电压，可以阶梯式地或连续地加压。其目的是清除GIS内部存在的导电微粒和毛刺，在电场力的作用下，导电微粒将向低场强区移动，同时烧蚀电极表面毛刺，老练试验应在现场耐压试验前进行。
1.2 试验电压
不同的生产厂家出厂额定电压不同，出厂的耐压值也不同，比如西门子厂家设计的额定电压是145kV，耐压值需要加到270kV。我们以110kV向前变 GIS组合电器耐压试验为例，额定电压126kV,制造厂家为北京北开电气股份有限公司，出厂耐压值为230kV。根据《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》国家电网生[2011] 1223号文件，现场耐压值采用出厂耐压值的100％，即230×100％=230kV。过压保护整定值为实际电压值的1.1倍，即230kV×1.1=253kV。GIS耐压试验方式如下表所示
图1
1.3 试验技术条件
（1）在进行交流耐压试验前各气室的气体压力必须在额定气体压力，24小时后SF6气体微水含量和检漏试验都已合格。
（2）各项非破坏性试验全部结束，包括绝缘电阻、含水量测试、回路电阻试验，并综合分析试验结果全部合格后，方可进行交流耐压试验。
（3）交流耐压试验时（在额定电压下）GIS组合电器回路上的断路器、隔离闸刀处于合闸状态，接地闸刀处于分闸状态。
（4）老练试验时GIS组合电器回路上的断路器、隔离闸刀处于合闸状态，接地闸刀处于分闸状态，避雷器分离在外。
（5）电压互感器进行老练试验，不进行交流耐压试验，老练试验后应断开。
（6）被试相引入试验变压器的高压侧，非被试二相与外壳接地。回路中电流互感器二次绕组短路接地。
2 试验原理
为了适应大容量试品的耐压试验需要，比如110kVGIS设备耐压试验，试验采用变频串联谐振设备，利用L-C串联谐振原理，分相进行交流耐压试验，试验原理如下接线图所示：
图中： TPDY – 调频电源柜 TYQ – 升压变压器 350V / 10000V
DKQ – 串联电抗器 FYQ – 分压器 250kV BSP – 被试品
在回路频率
时，则变压器二次侧接入的电抗器和被试品电容C一起对电源频率ω发生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为回路谐振的品质因数，一般为几十到一百以上，故此有称串联谐振为电压谐振。交流工频电源经变频电源可输出30～300 Hz可调的交流电压，通过调节电源输出频率来满足谐振条件发生串联谐振，再调节变频电源输出电压使励磁变压器升压，谐振电抗器L和被试品Cx产生高压谐振电路从而产生交流高电压，使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。电容分压器是纯电容式的，作用是用来测量试验电压。在此频率下输出的电压波形为纯正弦波，而其他频率分量的输出电压都很低。
2.1 试验结果判定
按照规定的试验程序，GIS现场耐受规定的试验电压且1 min内无击穿放电现象，认为GIS现场交流耐压试验通过。试验过程中如果GIS发生自恢复的放电的现象，试验电压值应从零值升到上次放电电压值时，没有再次发生放电现象，耐压试验应继续进行，电压值直至升到规定的试验电压值且无异常，我们也可认为GIS交流耐压试验通过。如果电压升到上次放电电压值时，GIS再次发生击穿放电现象，则试验不通过。耐压后应测量被试品的绝缘电阻，要求与耐压前的测量结果不应有明显的差别。
3 常见问题分析
2018年5月，浙江大有电力建设分公司高试班在110kV浙大变进行110kVGIS耐压试验。试验过程中，GIS组合电器的A相和B相试验均已经通过，当进行C相试验时，发生了放电现象。当时判断可能是高压引线和周边的距离不够，当保证好安全距离后重新加压，依然如此。后来浙江省电科院专家以及生产厂家一致认为放电现象是因为GIS在安装过程中未清理干净导电微粒杂质和毛刺而引起放电。在安装过程中，在工艺处理方面不到位，致使电极表面刮伤引起电极表面缺陷。空气中悬浮的尘埃、毛刺、导电微粒杂质等在基建安装现场又不容易彻底清理，且难以检查出来。因此以后一定要在GIS安装过程中做好GIS内部清洁工作，还要保证GIS老练时间充足来去除内部的毛刺、杂质等，从而使耐压试验正常通过，设备正常投入运行。
2019年1月，大有高试班在110kV地铁彩虹变进行110kVGIS耐压试验。试验过程中，当电压加到额定电压200kV时，电抗器产生“哧哧”的放电声，励磁变的声音也比平常大，主机显示的电流明显增大，但是很难再继续加电压。试验人员检查了试验接线和试验电源一切都正常，试验设备均已接地，被试品GIS设备接地也已经断开，状态正常。经过试验人员的实际工作经验判断，再咨询杭州电力局电气试验几位高级工程师，分析可能有2个原因引起：
（1）施工现场环境因素比如大气湿度、设备表面的污秽程度等对GIS耐压试验有较大的影响，试验当天天气湿度偏高。
（2）试验设备容量可能偏小，试验频率调节不到位，试验设备的最终输出电压和谐振频率有关，谐振频率太高不利于设备容量的发挥。
为解决以上问题，用含酒精的毛巾擦拭了电抗器和励磁变表面的污垢，并进行烘干处理。高压引线表面去除毛刺，尽可能缩短引线长度。增加电抗器数量，从而降低试验频率，将试验频率调到最佳串联谐振点的频率，使励磁变输入的电压增高，从而达到试验要求的电压。经过处理以后，重新加压试验，电压加到了出厂耐压值230kV，试验时间1min，试验通过。
4 结束语
GIS串联谐振交流耐压试验是一个比较大型的试验项目。由于试验电压高，危险点多，试验过程比较复杂，因此试验人员要充分了解GIS交流耐压的试验目的、试验要求、试验原理，懂得试验方法和技巧，并且能够正确分析试验结果。应该经过全面细致地计算、估算和测试选择合理的试验方案、科学合理地安排和布置试验的现场。试验过程中出现问题要对GIS设备要仔细分析，综合考虑多个方面因素，包括天气因素，环境因素，人为因素，仪器及计算误差等干扰。综合分析问题，解决问题，只有这样，才能够提高工作的效率，保证现场的耐压试验能够顺利地进行，保证GIS设备顺利投入运行，为电网建设添砖加瓦。
参考文献：
[1] DL/T 555气体绝缘金属封闭电器现场耐压试验导则[S].
[2] 施围，邱毓昌.高电压工程基础[M].北京：机械工业出版社，2010.
论文作者:郑洋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/20
标签：耐压论文; 电压论文; 谐振论文; 组合论文; 现场论文; 闸刀论文; 频率论文; 《电力设备》2019年第1期论文;