關于GIS耐壓的探討

李斌

【摘 要】大容量、高電壓的GIS耐壓試驗通常采用變頻電壓諧振的方法，通過調節變頻電源輸出頻率使回路中發生電壓諧振，再調節變頻電源輸出電壓使試驗電壓達到試驗電壓值，試驗頻率可在一定范圍內調節，品質因數高，無“試驗死區”，而且試驗設備保護功能完善，可以有效地保護試品。

【關鍵詞】高電壓；GIS；串聯諧振

1 試驗要求和選擇試驗方案

1.1 在GIS現場試驗過程中，試驗天氣的狀況對品質因數Q值影響很大，品質因數 Q=（L/C）1/2/R，但是隨著試驗電壓值的慢慢升高，試驗回路中發生電暈，有功損失R也會增加，造成品質因數Q下降。在陰天或空氣濕度較大的情況下，品質因數Q值將減少30%左右，使得勵磁變壓器輸入電壓增大，因此GIS的耐壓試驗一定要選擇晴天或空氣較干燥的情況下進行試驗。

1.2 當被試品電容量很大時，所需變壓器的容量也相當大試驗中的電容電流分量占絕大部分，為此可以采用補償的方法來減少流經試驗變壓器高壓繞組中的電流，從而減少試驗變壓器容量。

1.3 根據GB 7674-1997標準規定，GIS交流試驗電壓值為出廠試驗電壓值的80%，頻率為10～300 Hz，選擇GIS的試驗方案要求，試驗單位及GIS生產廠家和用戶共同商定。試驗過程一般分為“老練試驗”和“耐壓試驗”兩個階段。實際由于GIS的生產廠家不同，試驗方案也會略有差別。

1.4 “老練試驗”階段（包括TA、TV、BLQ），試驗電壓由零值逐步升壓到73 kV，進行5 min的耐壓試驗，可以分相單獨進行老練試驗，也可以三相同時進行老練試驗，然后將試驗電壓逐步降壓至零值。110 kV GIS中的TA、TV、BLQ切除后，分相單獨進行耐壓試驗，試驗電壓由零值逐步升壓到126 kV，試驗時間5 min，然后將試驗電壓值繼續升至184 kV，進行1 min的交流耐壓試驗。

2 試驗參數的確定

2.1 GIS試驗回路由變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、分壓器、避雷器和試品組成，變頻電壓諧振試驗設備為廠家生產的成套設備，GIS試驗電壓值是一定的，GIS的電容量Cx由選擇高壓電抗器的電感量L和品質因數Q來決定。

2.2 首先確定試品的電容Cx。GIS的電容量Cx可以通過一些資料查到，算出GIS的電容量Cx。110kV GIS每間隔電容量一般為 600～800 pF，220kV每間隔電容量為800～1000pF，這些數據在試驗中可以參考使用。

2.3 高壓電抗器電感量L的選擇：實際應用中的變頻電壓諧振試驗裝置，高壓電抗器是由試驗設備生產廠家配套的，電感量L是一定的，不同容量的試驗設備，所配高壓電抗器的電感量也是不同的，高壓電抗器的連接方式由試驗電壓值和試驗電流來決定，試驗電壓值大于高壓電抗器的額定電壓值，高壓電抗器要采用串聯分壓的方法。試驗電流值大于高壓電抗器額定電流值時，高壓電抗器要采用并聯分流的方法。

2.4 試驗回路中，高壓電抗器不同的連接方式，電感量L在試驗中的計算方法，根據電抗器在試驗回路中串并聯連接方式，算出電抗器的電感量，然后乘以系數1.05。

品質因數：

Q=（L/C）1/2/R

式中C=C（分壓器）+Cx

R=RL+RT2

2.5 RL是電抗器的內阻，RT2是勵磁變壓器副邊的直流電阻，工程應用中R應等于電抗器的電阻、勵磁變壓器二次側電阻、分壓電容器和GIS試品有功分量及諧振回路的。

2.6 電暈、電導損耗、渦流損耗等的有功損耗和。因此我們所計算的品質因數Q比實際的品質因數Q要大些，這樣就可以算出勵磁變壓器二次側輸出電壓值。勵磁變壓器的輸出電壓一般至少是兩個值，因此我們應當選擇比計算出的勵磁變壓器輸出電壓值略大的輸出電壓值，來滿足實際的品質因數Q。

3 注意事項

3.1 GIS接地必須符合技術規范，試驗時高壓引線要使用專用的無暈引線。

3.2 GIS各氣室SF6氣體壓力在額定壓力，且充氣24 h后測量微水合格，處于運行狀態，現場確定無誤后進行耐壓試驗。

3.3 “老練試驗階段”GIS內的TA二次應短接，TA、TV和避雷器可以連接在一起進行“老練試驗”，耐壓試驗階段TA、TV和避雷器應脫離。

3.4 高壓引線須用專用的試驗聯絡線并可靠連接，以防在試驗過程中在外力和電動力的作用下造成引線松動引起閃絡，同時要考慮引線與套管的角度。

3.5 試驗電抗器的底座下面不能有磁鐵性物質，如馬路的鋼筋網等，避免漏抗造成對設備選頻的影響。

3.6 試驗電源嚴格按規定使用，電壓穩定，三相平衡。試驗過程中，附近不能有大型設備工作，如電焊機，真空泵，濾油機等。此外，電源線不能有纏繞、鉸接現象且不能直接從GIS裝置上跨過。

3.7 在GIS耐壓時電壓往往是從出口套管施加的，為了避免同一個套管多次承受高電壓，導致絕緣老化，試驗電壓盡可能分別由幾個部位施加。

3.8 現場要使用16mm2 的裸銅線作為試驗設備的接地線，接地線要拉直，不可環繞打折，否則GIS擊穿放電時接地線上產生高壓，接地的順序要按照試驗設備的要求連接接地。

3.9 注意“假諧振點”。試驗過程中有時出現“假諧振點”，此時的變頻輸出電壓值為50～ 80V，而真正的諧振點變頻電源輸出電壓均應小于20V，試驗過程中要注意識別。

4 試驗結果的判定

4.1 按照商定的試驗方案，GIS承受規定的試驗電壓值、1min無擊穿放電現象，認為GIS耐壓試驗通過。

4.2 試驗過程中，若GIS發生擊穿放電的現象，可以根據GIS放電量和放電引起的聲、光、電、化學等各種效應進行判斷，在GIS或氣隔能夠承受，放電是自恢復的放電，

4.3 我們認為耐壓試驗可以繼續進行。試驗電壓值從零值升到上次放電電壓值時，沒有再次發生放電現象，耐壓試驗應繼續進行，電壓值直至升到規定的試驗電壓值，這樣我們認為是GIS耐壓試驗通過。假若電壓升到上次放電電壓值時，GIS再次發生擊穿放電現象，應立即終止耐壓試驗，打開放電氣隔進行絕緣檢查，檢查處理完畢后，方可重新進行耐壓試驗。

4.4 當內部固體絕緣發生擊穿后，擊穿電壓則呈現明顯的下降趨勢，擊穿趨勢與絕緣恢復時間的長短也沒有相關性。

4.5 設備的任何一個內部缺陷都可能造成試驗的終止，正確的判斷放電的位置和原因并制定出處理方案是關鍵，這就得依靠試驗人員細心觀察，扎實的理論基礎及豐富的試驗經驗，在每一次試驗中不斷積累。如果GIS每一部件按規定的試驗程序耐受規定的試驗電壓無放電、閃絡、擊穿現象，則認為整個GIS通過該項試驗。

【參考文獻】

[1]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京科學技術出版社，2001.

[責任編輯：楊玉潔]