GIS交流耐压试验及发现内部异常问题研讨

陈永占

中国能源建设集团天津电力建设有限公司

摘要：本文讲述了GIS交流耐压试验方法，并结合案例分析交流耐压试验对发现GIS内部某些异常情况的有效性。

关键词：GIS；交流耐压试验；老练试验；击穿放电

0 引言

GIS工作可靠性和绝缘水平受现场安装环境条件和安装工艺水平影响很大，某些偶然的因素会导致其绝缘性能降低。为保证GIS安全可靠运行，安装后必须严格按规程进行交接试验，交流耐压试验是发现GIS内部异常情况的十分重要且有效的方法之一。

1 试验方法

1.1 试验条件和准备

（1）根据试验电压和试品电容量计算所需试验设备容量，确定串联、并联电感的节数，并编制详细的试验方案。

（2）将试验设备吊装放置在GIS加压出线套管附近的平整夯实地面上，试验设备设备底座与地面用枕木架空隔离，并确保电抗器不发生倾斜。

（3）断开与GIS出线套管之间的连接线，保持设备断开点与加压点之间的空间距离大于N米（N视电压等级而定），变压器、架空线、电压互感器、出线避雷器侧接地。

（4）将GIS内所有电流互感器的二次绕组短路，并接地。

（5）将罐式避雷器的连接导杆断开。设备安装单位负责连接高压引线及CT二次的短接。

（6）GIS交流耐压试验前，完成其各项常规交接试验项目，并确认合格；

（7）GIS应完全安装好，充合格SF₆气体到额定压力，并进行各气室的微水和密封性试验测量合格后，才能进行耐压试验；

1.2试验电压波形的选择

试验频率可采用工频50HZ，也可以采用10～300HZ的频率，在此频率范围内，额定气体压力下的GIS其击穿电压与频率50HZ时等效。在150～300HZ范围，对发现GIS结构上的缺陷有较高的灵敏度。如果带PT耐压，试验频率尽量选择避开PT的饱和点。

1.3加压程序

（1）分部位分相加压

按照制造商提供的GIS现场耐压试验曲线,试验电源频率为10～300HZ,将GIS分为几个部分分次分相进行试验。试验电压应施加到每相的主回路和外壳之间，每次一相，其他相的主回路应和接地外壳相连。试验电压可加到被试相导体任一方便接的部位。

选定的试验程序应使每个部件都至少施加一次试验电压，必须同时要注意尽可能减少固体绝缘重复耐压的次数。不进行试验的部件，由断路器或隔离开关将其与被试部分隔开并应接地。

（2）加压步骤

GIS现场交流耐压一般分为两个步骤加压。第一步，长时间老练试验，一般加压时间5—10分钟，试验电压由用户和厂家协商确定。IEC517标准规定对于中性点直接接地系统试验电压为1.1U_N/√3，加压时间10分钟，然后将电压退回至零。对GIS进行长时间加压老练试验主要目的是对GIS进行净化处理，消除污染的影响。

根据《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》规定，老练试验时，施加电压与时间段关系可从以下四个方案中选择或同厂家协商确定。

方案1：加压程序是 Um/√3 15min→Us 1min （Us—试验电压）。

方案2：加压程序是 0.25Us 2min→0.5Us 10min→0.75Us 1min→1.0Us 1min。

方案3：加压程序是 Um/√3 5min→Um 3min→Us 1min。

方案4：加压程序是Um/√3 3min→Um 15min→Us 1min→1.1Um/√3 1min。

第二步，进行1分钟交流耐压试验，主要考验GIS绝缘强度和检查其异常电场结构。

交流耐压的升压过程可采用阶梯式升压或连续式升压的方法，直至升压至规定的试验电压值为止。我们通常认为采用阶梯式升压比较合适，每阶段停留10秒钟，这样一旦在较低电压下发生击穿放电时，通过放电点的故障电流较小，破坏性就较小。

1.4 试验电压值的选择

现场交流耐压试验电压一般选择出厂试验电压的80%，在这种试验电压水平下，如GIS存在绝缘上的问题，基本都可以发现。如果用户有特殊要求时，可与制造厂协商确定试验电压值。

1.5 试验结果的分析判断和处理

（1）如GIS的每个部件均已耐受规定的试验电压而无破坏性放电现象，则认为试验通过。

（2）如在规定的试验电压值或发生击穿放电，则应根据放电能量和放电引起的声、光、电、化学等各种效应并结合耐压过程中进行的其他故障诊断技术检测结果，进行综合判断。

遇到试验中发生放电的情况，通常应采取以下处理步骤：再重复进行一次试验，如果该设备或气隔还能经受规定的试验电压，则该放电为自恢复放电，认为耐压试验通过。这种情况通常是由于脏污和表面缺陷引起气体击穿放电，杂质或导电微粒因放电而烧掉，故重复试验会通过。

2 试验案例分析

2.1 案例一

某220kV GIS投运前进行交流耐压试验时，GIS内部发生放电故障。GIS型号为SDA-524，耐压试验分相进行，试验程序为先在最高运行电压（145kV）下保持15分钟，进行老练试验，然后电压升至出厂耐压值的80%（368kV）保持1分钟。A、B相耐压均顺利通过，C相在完成整体对地老练试验后，在向368kV升压过程中，电压升至300kV时某间隔发生内部放电。随后GIS厂家对故障间隔进行了解体检查，发现开关灭弧室内支撑绝缘子内壁有放电痕迹，且液压机构活塞杆气缸内有不明液体存留痕迹。

原因分析：GIS气缸为外部加工件，其入厂后并未进行探伤检测，加工时焊接接缝的孔洞未被及时发现，在进行水压检查和高压清洗时水分进入焊缝里，导致喷漆时将部分水分及加工所用的油脂封入孔隙中。在厂内组装完毕抽真空时罐体内处于接近真空状态，致使孔隙破裂水分和油脂流出，但此时引起的绝缘性能下降还很微小，故厂内耐压试验通过。随着设备的出厂、运输、到现场安装和抽真空，孔隙内水分进一步流出、气化和扩散，进入支持绝缘子内侧，致使绝缘性能明显下降，在耐压试验时发生支持绝缘子内侧表面沿面放电。

2.2 案例二

某日立产品500kV SF6断路器进行断口间耐压试验时，电压仅能升至517kV就无法继续升压，同时频率波动较大，造成较大的脱谐度，但并未发生击穿闪络。这说明其内部存在较严重的放电现象，而且不是在固体绝缘表面发生的放电。解体后发现B相断口处有燃弧痕迹，且断口均压环有位移动情况。断口均压环位移导致了该部位电场强度的异常，这才是故障的根源。

3 结论

3.1 GIS现场交流耐压试验是GIS投运前必须进行的一项大型现场试验项目，根据相关标准或与厂家商定加压程序和老练试验电压及老练时间。

4.2 交流耐压试验是发现GIS安装或制造过程中出现的错误、内部残留杂质微粒等异物、绝缘受潮或脏污、运输或安装过程使内部零件发生位移等导致的电场异常情况的有效方法。加压程序中老练试验是GIS交流耐压试过程中不可缺少的一部分。

4.3 现场安装环境条件和安装工艺水平对GIS耐压试验的顺利通过及以后的安全运行影响很大。

4.4 耐压试验过程中发生击穿或放电现象时，要对放电现象进行认真分析，从而对症下药正确处理。

参考文献：

[1] GB 50150－2016 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准[S].北京：中国计划出版社

[2] DL/T555-2004 气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则[S].北京：中国电力出版社

[3] 陈新崛.气体绝缘金属封闭开关设备谐振耐压试验及异常情况的分析处理[J].江苏电机工程