GIS设备串联谐振交流耐压试验探讨

葛志杰公多虎

关键词:GIS设备；串联谐振；交流耐压

引言

为了检测GIS设备安装后投运前检验其是否满足绝缘性能标准，同时检测GIS内部是否存在绝缘故障，故对设备进行交流耐压试验；在试验过程中出现闪络放电现象，对出现闪络放电的原因进行分析，并确定放电位置，为后续GIS设备现场交流耐压试验提供技术支撑。

1气体绝缘金属封闭开关设备

隔离开关、接地开关、避雷器、母线和出线终端等是构成气体绝缘金属封闭开关设备主要的零件，它们被严密的金属外壳保护。在金属外壳里面，还填充了绝缘气体，通过保护外壳接地使其绝缘性和安全性都有很大程度的保障。

从20世纪60年代开始，气体绝缘金属封闭开关设备就被运用在高压、超高压和特高压领域。凭借比常规敞开式变电站结构更加紧凑、可靠性高、环境适应力强和占地面积小等特点，使其在全世界范围得到推广和应用。空气绝缘的常规配电装置、混合式配电装置、绝缘全封闭配电装置，这是常见的3种高压配电装置种类。第1种配电装置的母线和空气能够直接接触，所以在断路器的选择上面一般选用瓷柱式或罐式，这种装置被用于坝电厂；第2种配电方式，除了母线是敞开式，其他部件都采用SF6气体绝缘全封闭配电装置；第3种配电方式，SF6气体绝缘全封闭配电装置被用于整个装置。

SF6气体绝缘全封闭配电装置的优点要多于它的缺点，而它的缺点主要是维修复杂和磨损老化。由于SF6气体绝缘全封闭配电装置的老化和磨损，导致金属绝缘外壳无法承受内部绝缘气体压力，绝缘气体的泄漏和外部的水分渗入，让整个装置参杂进了导电杂质，影响了配电装置内部稳定。由于整个装置是完全金属密封，因此整个检修过程异常复杂，导致停电时间过长和大范围停电等状况，这些状况的发生都会产生巨大的经济损失。

SF6气体绝缘全封闭配电装置的投运必须要通过交流耐压试验，并且根据整个装置的使用年限，对其进行解体检修，达到相关标准才能继续使用。根据有效数据统计，SF6气体绝缘全封闭配电装置在安装或者大修过后，在一年运行时间内，发生间隔故障的频率是0.05%，到了第二年间隔故障的频率会达到0.06%，其中隔离开关的故障频率最高，占总数故障的30%。工作人员在巡检过程中，需要重点对隔离开关进行检查，及时或者提前排除故障［2］。

2试验原理

本文试验是利用试验电抗器的电感同被试品中的电容串联，调节变频谐振电源的频率使回路中的容抗和感抗相等产生谐振，这样被试品两端即可产生高电压，满足试验要求，而且能够提高电源输出波形质量，减少畸变，避免了谐波峰值对被试品的误击穿，整个试验回路工作在谐振状态，假如被试品绝缘性能不符合要求被击穿时，电流能够迅速会脱谐，回路中的电流可瞬间降为正常试验电流的10%；发生闪络放电的同时谐振条件改变，高电压也会立刻消失，电弧瞬间熄灭。

老练试验是交流耐压试验的过程，是指对设备逐步升压，把可能运动的活动颗粒杂质等赶到低电场，或者通过放电烧掉微粒毛刺尘埃等。老练试验可以净化被试品，也可以减少被试品承受高电压的时间，逐级升压的过程中，在低压下可以较长时间保持，但高压下不能较长试验保持。

3交流耐压试验技术的意义

交流耐压试验技术能够有效解决气体绝缘金属封闭开关设备间隔不停电耐压试验的要求。为了有效避免母线全线停电，通过填充绝缘气体SF6后静置和变电站的停电配合，使反充电装置无法影响部分绝缘状态，让部分设备在运行过程中出现缺陷。这样的技术避免了电站母线全停，使整个电网供电的安全性和可靠性得到了提高。

通过对交流耐压试验技术理论和仿真的仔细分析、对存在风险的合理把控和预防控制措施的认真研究，再加上对整个交流耐压试验技术的多次模拟实验，对整个系统进行调试、测评和校验，到达相关要求后，将整个技术应用到电力工程。交流耐压试验技术的研究应用主要涉及以下几个方面：

一是，贴近实际生活和生产，给交流耐压试验提供了新的技术和方法；

二是，为整个交流耐压试验做出了详细的标准和指导，包括了整个试验细节的把控、作业的规范和风险防治的相关措施［3］；

三是，能够不断优化完善新技术，并且能够将该技术应用到不同电压等级和不同设备类型上面，例如该技术已经成功应用到了HGIS上，电压等级也全面覆盖了800kV及以下的设备；

四是，在母线上的交流耐压试验技术取得了成功，这不仅降低了母线全停对可靠供电造成的影响，还有效解决了停电协调困难的问题，使整个供电变得更加安全和可靠。

4试验实例

4.1试验过程

本次GIS耐压试验先对C相进行耐压试验，然后对A、B两相耐压试验；耐压试验分为老炼过程、试验过程、局部放电测量试验。在耐压试验前有个老炼过程，因为在试验升压过程中被试品内部如有微量杂质或毛刺存在，可能发生所谓老炼性击穿放电现象，未达到最高试验电压值前试验变压器输出电压跳闸，这是可以发生的。

Um是正常运行时最大电压800kV,Uf是规定的现场耐压值，一般是出厂耐压值（960kV）的80%～100%。先从零升压至Um/√3=462kV停留10min，再升至1.2Um/√3=554kV停留3min；之后电压554kV升至Uf=960kV，停留1min，最后电压从960kV降至554kV，进行超声波局部放电检测。试验通过后，关闭电源。

4.2试验结果

试验过程中，GIS设备的每个部分在整个试验过程中无击穿放电现象，则表示GIS交流耐压试验通过。如果在试验过程中出现击穿放电现象，应观察放电能量和放电过程引起的声、光、电化学等效应和其他故障诊断技术提供的结果来进行判断。有放电现象出现，可以如下操作:

(1)重新施加电压试验，如设备、气隔无击穿和闪络，则放电为自恢复放电。重新试验电压升至规定值和持续时间符合规定且通过试验无异常，则试验合格，否则如下。

(2)设备解体，打开放电气隔，检查绝缘损坏程度，修复后进行耐压试验。

(3)局部放电检测过程中如检测到局部放电信号，在老炼过程中重新检测，如放电信号未再次出现，则试验通过;如放电信号仍然存在，且信号幅值比较大，就采用特高频方法进行故障定位，找到故障源，并修复，然后再次进行试验。试验过程中GIS内部未出现放电现象，而且局部放电信号未发现异常，试验前后绝缘电阻也满足要求，故表明试验通过。

5结语

本次试验针对GIS设备进行绝缘交流耐压试验，检测GIS设备绝缘是否存在缺陷，同时为保证GIS设备投运后能够稳定可靠的运行有了依据，本文详细分析了GIS设备绝缘交流耐压试验和试验过程中出现的问题及产生问题的原因，总结了试验现场情况，为后续GIS设备耐压试验提供了实例经验，也为今后超高压的现场耐压试验做了技术支撑。

参考文献:

[1]陈金祥．用调频式串联谐振装置对GIS进行现场耐压试验[J]．高压电器，2003(8):76－78．

[2]张凯，巩云峰，杨志华，等．750kVGIS设备变频串联谐振交流耐压试验研究[J]．工业仪表与自动化装置，2014(4):99－101．