基于GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的研究

摘 要：隨著電力科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，GIS設(shè)備以其優(yōu)異的特點(diǎn)，如安全性強(qiáng)、可靠性高、安裝簡(jiǎn)易、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小以及維護(hù)工作量小等，而被在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。本文從GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)和老練試驗(yàn)入手，就GIS設(shè)備的高壓試驗(yàn)的擊穿放電現(xiàn)象和試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。

關(guān)鍵詞：氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）；交流耐壓試驗(yàn)；老練試驗(yàn)；擊穿放電；試驗(yàn)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 22-0000-01

目前，隨著社會(huì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)于電力的需求越來(lái)越高。雖然這在一定程度上可以促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展，但是也為電力行業(yè)提除了一系列難題，如如何為用戶(hù)持續(xù)、高效的輸送質(zhì)量穩(wěn)定、安全性高的電力。本文就現(xiàn)階段在電力方面應(yīng)用較為廣泛的GIS設(shè)備的高壓試驗(yàn)進(jìn)行了研究，其中既包括交流耐壓試驗(yàn)，也包括老練試驗(yàn)。對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)GIS設(shè)備絕緣性能的有效手段之一，下面就GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)和老練試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。

一、GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)

（一）交流耐壓試驗(yàn)的原理

GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)實(shí)際上就是變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)，該試驗(yàn)主要是通過(guò)被測(cè)試設(shè)備的電容和電抗器上的電感來(lái)形成電容諧振，從而在被測(cè)試設(shè)備上得到大電流、高電壓，是當(dāng)下我國(guó)高壓試驗(yàn)中一種比較新穎的方法。該方法采用的電路是諧振式電流濾波的形式，其可以明顯地對(duì)點(diǎn)電流的強(qiáng)度和大小進(jìn)行控制，從而可以形成比較穩(wěn)定的電壓波形（正弦形式），避免電壓峰值過(guò)大對(duì)GIS測(cè)試設(shè)備造成的電壓擊穿問(wèn)題。如果當(dāng)GIS測(cè)試設(shè)備由于電壓峰值過(guò)大而造成擊穿時(shí)，線(xiàn)路中的電流會(huì)立刻脫諧，且下降到正常電流的十分之一左右。而假如發(fā)生的是閃絡(luò)擊穿問(wèn)題，則線(xiàn)路中的斷路電流會(huì)立即下降，電壓值也會(huì)馬上消失，電弧隨后也將熄滅。而其電壓的恢復(fù)過(guò)程需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，且很容易出現(xiàn)二次斷電現(xiàn)象（即再次出現(xiàn)閃絡(luò)電壓而造成電源的斷開(kāi)），故這種方法主要適用于大容量、高電壓的電力設(shè)備的絕緣耐壓試驗(yàn)。

（二）交流耐壓試驗(yàn)的方法

1.試驗(yàn)設(shè)備的選擇

就GIS交流耐壓試驗(yàn)而言，其通常使用以下三種設(shè)備，即：工頻試驗(yàn)變壓器、調(diào)感式和調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置。下面每一種試驗(yàn)設(shè)備的特性進(jìn)行鄉(xiāng)下的描述。（1）工頻試驗(yàn)變壓器。該試驗(yàn)設(shè)備由于自身的體積過(guò)大而致使運(yùn)輸過(guò)程的困難性，并且這種試驗(yàn)設(shè)備在使用過(guò)程中也較為容易發(fā)生擊穿和閃絡(luò)的問(wèn)題，一旦發(fā)生這些問(wèn)題，其所產(chǎn)生的斷路電流將對(duì)GIS設(shè)備造成巨大的損害，故這種設(shè)備已經(jīng)很少使用了；（2）調(diào)感式串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置。調(diào)感式試驗(yàn)設(shè)備的體積也比較龐大，且其結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，在使用過(guò)程中也非常不便，因而同工頻式試驗(yàn)變壓器一樣，現(xiàn)在的現(xiàn)場(chǎng)中已經(jīng)很少應(yīng)用；（3）調(diào)諧式串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置。該裝置具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，是現(xiàn)階段我國(guó)使用較為普遍的一種裝置，且該裝置的頻率不是固定不變的，而是可調(diào)節(jié)的，但是不同于一般的工頻試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要加以區(qū)別。

2.交流耐壓試驗(yàn)程序的確定

通常而言，GIS交流耐壓試驗(yàn)通常涉及的方面比較廣泛，是一種集高壓試驗(yàn)研究、起重施工作業(yè)和登高施工作業(yè)于一體的試驗(yàn)方法，且由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中高壓的施加，也使其具有一定的危險(xiǎn)性。此外，它還是一種具有破壞性的試驗(yàn)，為了確保試驗(yàn)安全、穩(wěn)定、有序、順利的進(jìn)行，在試驗(yàn)開(kāi)始前必須要確立一個(gè)科學(xué)、系統(tǒng)、嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)方案。通常而言，其主要分為兩個(gè)階段，即：老練試驗(yàn)階段與耐壓試驗(yàn)階段。其中老練試驗(yàn)要在耐壓試驗(yàn)進(jìn)行之前進(jìn)行，它主要是通過(guò)是為了將設(shè)備上附著的塵埃除掉，借助放電的方式來(lái)將電級(jí)上面的微粒和毛刺燒掉，以及將設(shè)備中尚存的活動(dòng)微粒轉(zhuǎn)移到低壓電場(chǎng)中。老練試驗(yàn)的“凈化”階段通常需要持續(xù)10分鐘左右的實(shí)踐，試驗(yàn)對(duì)象包括GIS設(shè)備的所有設(shè)備，如電壓互感器、避雷器等。而對(duì)于耐壓試驗(yàn)而言，其通常是通過(guò)緩慢的將電壓升到一定的數(shù)值后保持一段時(shí)間，然后再次升高電壓直到其達(dá)到交流耐壓的額定限值，最后降低電壓直至為零。根據(jù)多年的實(shí)踐應(yīng)用，我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)形成了一套比較完善的試驗(yàn)流程，具體如下所述：（1）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)之前，需要做好以下幾個(gè)方面的準(zhǔn)備。即：對(duì)試驗(yàn)所用的圖紙和各類(lèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真研讀；確保GIS設(shè)備的電器設(shè)備和元件的質(zhì)量都達(dá)標(biāo)，且均按照規(guī)定要求進(jìn)行合理安裝；對(duì)于SF6的濕度和氣體的壓力進(jìn)行測(cè)量，確保其滿(mǎn)足規(guī)定的要求；確保安全技術(shù)交底過(guò)程的完善性和安全性；人員分工要明確，組織要合理；安全措施落實(shí)情況是否到位等；（2）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)前，除了施工現(xiàn)場(chǎng)要做好準(zhǔn)備外，試驗(yàn)器材等內(nèi)容也需要做好充分地準(zhǔn)備。下面就其具體的準(zhǔn)備內(nèi)容進(jìn)行分析：對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用到的各類(lèi)儀器和儀表的準(zhǔn)備情況進(jìn)行檢查；對(duì)實(shí)驗(yàn)中的起吊用具和安全維護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢查；檢查GIS設(shè)備的各個(gè)隔離開(kāi)關(guān)和斷路器開(kāi)關(guān)的位置放置是否正確；確保GIS設(shè)備與變壓器、架空進(jìn)線(xiàn)以及高壓電纜之間的隔斷性，并要保持其維持在一定的距離范圍之內(nèi)；將電壓互感器的二次繞組接地，并將全部電流互感器的二次繞組短接并接地；核查實(shí)驗(yàn)儀器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的位置是否合理等；（3）實(shí)驗(yàn)儀器布置、接線(xiàn)。具體包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容，即：對(duì)電容器、電抗器、操作臺(tái)和高壓引線(xiàn)的位置進(jìn)行合理的布置，確保這些儀器之間的安全作業(yè)距離；檢查試驗(yàn)設(shè)備和各類(lèi)儀器的接地情況，確保接地連接的可靠性；（4）進(jìn)行試驗(yàn)。該步驟主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和儀器的接線(xiàn)情況進(jìn)行核查，確保線(xiàn)路的緊密連接性；開(kāi)展老練試驗(yàn)，為高壓試驗(yàn)的開(kāi)展提供條件；啟動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，開(kāi)展耐壓試驗(yàn)；對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的各類(lèi)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；（5）收尾工作。其主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：將耐壓試驗(yàn)所用的各類(lèi)接線(xiàn)進(jìn)行拆除，并將試驗(yàn)儀器進(jìn)行整理；對(duì)GIS主回路的絕緣性能進(jìn)行二次測(cè)試；將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全措施及拆線(xiàn)操作恢復(fù)；填寫(xiě)試驗(yàn)記錄。

二、GIS設(shè)備的老練試驗(yàn)

所謂的老練試驗(yàn)實(shí)際上對(duì)GIS設(shè)備逐步施加交流電壓的操作，可以連續(xù)施壓，也可以階梯式地加壓。而無(wú)論采用哪一種方式，老練試驗(yàn)的開(kāi)展都需要進(jìn)行緩慢的升壓操作。

（一）老練試驗(yàn)的目的

就老練試驗(yàn)的具體試驗(yàn)?zāi)康亩裕渲饕▋蓚€(gè)方面的內(nèi)容：（1）將GIS設(shè)備中尚且存在或可能存在的活動(dòng)微粒和雜志通過(guò)電壓來(lái)轉(zhuǎn)移到低壓電場(chǎng)當(dāng)中；（2）將電極上附著的塵埃、毛刺以及細(xì)小的微粒通過(guò)放電的手段來(lái)燒掉。

（二）老練試驗(yàn)的原則

老練試驗(yàn)開(kāi)展的基本原則是既要實(shí)現(xiàn)凈化GIS設(shè)備的目的，也要避免凈化設(shè)備過(guò)程中由于微粒所引發(fā)的擊穿，還需要通過(guò)縮短被測(cè)試GIS設(shè)備接觸高電壓的時(shí)間來(lái)避免被測(cè)試GIS設(shè)備的損害，因此，在逐級(jí)升壓的過(guò)程中，被測(cè)試設(shè)備可以在低電壓下維持較長(zhǎng)的時(shí)間，但是在高電壓的作用下卻不能維持太長(zhǎng)的時(shí)間。

（三）老練試驗(yàn)的方法

就順序而言，老練試驗(yàn)通常要先于耐壓試驗(yàn)，一般可以結(jié)合耐壓試驗(yàn)來(lái)開(kāi)展。但是如果最后試驗(yàn)所加的電壓值達(dá)到了所規(guī)定的Uf耐壓值1分鐘，那么老練試驗(yàn)可以取代耐壓試驗(yàn)。而老練試驗(yàn)過(guò)程中所需要加設(shè)的交流電壓值需要與制造商共同商討。

三、GIS設(shè)備的高壓試驗(yàn)的結(jié)果判斷

（一）GIS設(shè)備通過(guò)試驗(yàn)的現(xiàn)狀

如果在經(jīng)過(guò)GIS試驗(yàn)測(cè)試以后，GIS設(shè)備的每一個(gè)設(shè)備均沒(méi)有在試驗(yàn)過(guò)程總施加的電壓下出現(xiàn)擊穿放電現(xiàn)象，則可以認(rèn)為這個(gè)GIS設(shè)備通過(guò)高壓試驗(yàn)的測(cè)試。

（二）GIS設(shè)備沒(méi)有通過(guò)試驗(yàn)的現(xiàn)狀

加入試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了擊穿放電現(xiàn)象，則認(rèn)為這次GIS設(shè)備的高壓試驗(yàn)沒(méi)有通過(guò)。這時(shí)候還需要根據(jù)放電過(guò)程所引起的能量波動(dòng)和各種光、聲等放電效應(yīng)來(lái)對(duì)其故障進(jìn)行診斷，并及時(shí)加以處理和解決。如通過(guò)放電聲音的明顯性與否，試驗(yàn)閘門(mén)的閉合與否等現(xiàn)象來(lái)判斷。一旦出現(xiàn)放電情況，可以采取以下幾個(gè)方面的步驟：（1）進(jìn)行二次（重復(fù)）試驗(yàn)，如果GIS設(shè)備在同樣施加的電壓下不出現(xiàn)擊穿放電問(wèn)題或能承受電壓，則可以認(rèn)為剛才的放電現(xiàn)象屬于自恢復(fù)放電問(wèn)題。如果重復(fù)試驗(yàn)電壓可以達(dá)到規(guī)定的電壓和持續(xù)規(guī)定的時(shí)間，則可以確認(rèn)該GIS設(shè)備合格，反之，如果在重復(fù)的電壓下出現(xiàn)擊穿放電現(xiàn)象或不能承受規(guī)定的電壓，則需要按下項(xiàng)進(jìn)行；（2）首先需要將GIS設(shè)備解體，并打開(kāi)設(shè)備中的電氣隔，然后對(duì)其絕緣情況進(jìn)行仔細(xì)的檢查。在必要的恢復(fù)措施得以采取之后方可進(jìn)行下一次的耐壓試驗(yàn)。

綜上所述，GIS設(shè)備的耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)GIS設(shè)備絕緣性能中一個(gè)有效的手段和途徑。通過(guò)試驗(yàn)可以直觀的了解到GIS設(shè)備在制作和安裝過(guò)程中所潛在的絕緣性缺陷問(wèn)題。這些問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致GIS高壓試驗(yàn)的失敗，且這些問(wèn)題所造成設(shè)備的擊穿放電問(wèn)題所引發(fā)的危害也是巨大的。因此，試驗(yàn)人員要不斷豐富自己的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，扎實(shí)自己的理論基礎(chǔ)，要敢于創(chuàng)新，勇于探索，嚴(yán)格按照要求完成每一次GIS設(shè)備的高壓測(cè)試試驗(yàn)，進(jìn)而確保GIS設(shè)備絕緣性能的可靠性。

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[作者簡(jiǎn)介]張?chǎng)危?982.01-），男，遼寧營(yíng)口人，工程師，本科，從事電氣高壓試驗(yàn)工作；唐振威（1978.01-），男，遼寧營(yíng)口，助理工程師，本科，從事電氣高壓試驗(yàn)工作；崔悅（1987.10-），女，遼寧營(yíng)口，助理工程師，本科，從事電力調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)工作；玄軻宇（1989.07-），男，遼寧營(yíng)口，助理工程師，本科，從事電力調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)工作。