關(guān)于GIS耐壓的探討

李斌

【摘 要】大容量、高電壓的GIS耐壓試驗(yàn)通常采用變頻電壓諧振的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻電源輸出頻率使回路中發(fā)生電壓諧振，再調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試驗(yàn)電壓達(dá)到試驗(yàn)電壓值，試驗(yàn)頻率可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，品質(zhì)因數(shù)高，無(wú)“試驗(yàn)死區(qū)”，而且試驗(yàn)設(shè)備保護(hù)功能完善，可以有效地保護(hù)試品。

【關(guān)鍵詞】高電壓；GIS；串聯(lián)諧振

1 試驗(yàn)要求和選擇試驗(yàn)方案

1.1 在GIS現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)天氣的狀況對(duì)品質(zhì)因數(shù)Q值影響很大，品質(zhì)因數(shù) Q=（L/C）1/2/R，但是隨著試驗(yàn)電壓值的慢慢升高，試驗(yàn)回路中發(fā)生電暈，有功損失R也會(huì)增加，造成品質(zhì)因數(shù)Q下降。在陰天或空氣濕度較大的情況下，品質(zhì)因數(shù)Q值將減少30%左右，使得勵(lì)磁變壓器輸入電壓增大，因此GIS的耐壓試驗(yàn)一定要選擇晴天或空氣較干燥的情況下進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 當(dāng)被試品電容量很大時(shí)，所需變壓器的容量也相當(dāng)大試驗(yàn)中的電容電流分量占絕大部分，為此可以采用補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)減少流經(jīng)試驗(yàn)變壓器高壓繞組中的電流，從而減少試驗(yàn)變壓器容量。

1.3 根據(jù)GB 7674-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，GIS交流試驗(yàn)電壓值為出廠試驗(yàn)電壓值的80%，頻率為10～300 Hz，選擇GIS的試驗(yàn)方案要求，試驗(yàn)單位及GIS生產(chǎn)廠家和用戶共同商定。試驗(yàn)過(guò)程一般分為“老練試驗(yàn)”和“耐壓試驗(yàn)”兩個(gè)階段。實(shí)際由于GIS的生產(chǎn)廠家不同，試驗(yàn)方案也會(huì)略有差別。

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

2 試驗(yàn)參數(shù)的確定

2.1 GIS試驗(yàn)回路由變頻電源、勵(lì)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(yàn)設(shè)備為廠家生產(chǎn)的成套設(shè)備，GIS試驗(yàn)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(zhì)因數(shù)Q來(lái)決定。

2.2 首先確定試品的電容Cx。GIS的電容量Cx可以通過(guò)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(shù)據(jù)在試驗(yàn)中可以參考使用。

2.3 高壓電抗器電感量L的選擇：實(shí)際應(yīng)用中的變頻電壓諧振試驗(yàn)裝置，高壓電抗器是由試驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)廠家配套的，電感量L是一定的，不同容量的試驗(yàn)設(shè)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(yàn)電壓值和試驗(yàn)電流來(lái)決定，試驗(yàn)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(lián)分壓的方法。試驗(yàn)電流值大于高壓電抗器額定電流值時(shí)，高壓電抗器要采用并聯(lián)分流的方法。

2.4 試驗(yàn)回路中，高壓電抗器不同的連接方式，電感量L在試驗(yàn)中的計(jì)算方法，根據(jù)電抗器在試驗(yàn)回路中串并聯(lián)連接方式，算出電抗器的電感量，然后乘以系數(shù)1.05。

品質(zhì)因數(shù)：

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(nèi)阻，RT2是勵(lì)磁變壓器副邊的直流電阻，工程應(yīng)用中R應(yīng)等于電抗器的電阻、勵(lì)磁變壓器二次側(cè)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(dǎo)損耗、渦流損耗等的有功損耗和。因此我們所計(jì)算的品質(zhì)因數(shù)Q比實(shí)際的品質(zhì)因數(shù)Q要大些，這樣就可以算出勵(lì)磁變壓器二次側(cè)輸出電壓值。勵(lì)磁變壓器的輸出電壓一般至少是兩個(gè)值，因此我們應(yīng)當(dāng)選擇比計(jì)算出的勵(lì)磁變壓器輸出電壓值略大的輸出電壓值，來(lái)滿足實(shí)際的品質(zhì)因數(shù)Q。

3 注意事項(xiàng)

3.1 GIS接地必須符合技術(shù)規(guī)范，試驗(yàn)時(shí)高壓引線要使用專用的無(wú)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(cè)量微水合格，處于運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)確定無(wú)誤后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

3.3 “老練試驗(yàn)階段”GIS內(nèi)的TA二次應(yīng)短接，TA、TV和避雷器可以連接在一起進(jìn)行“老練試驗(yàn)”，耐壓試驗(yàn)階段TA、TV和避雷器應(yīng)脫離。

3.4 高壓引線須用專用的試驗(yàn)聯(lián)絡(luò)線并可靠連接，以防在試驗(yàn)過(guò)程中在外力和電動(dòng)力的作用下造成引線松動(dòng)引起閃絡(luò)，同時(shí)要考慮引線與套管的角度。

3.5 試驗(yàn)電抗器的底座下面不能有磁鐵性物質(zhì)，如馬路的鋼筋網(wǎng)等，避免漏抗造成對(duì)設(shè)備選頻的影響。

3.6 試驗(yàn)電源嚴(yán)格按規(guī)定使用，電壓穩(wěn)定，三相平衡。試驗(yàn)過(guò)程中，附近不能有大型設(shè)備工作，如電焊機(jī)，真空泵，濾油機(jī)等。此外，電源線不能有纏繞、鉸接現(xiàn)象且不能直接從GIS裝置上跨過(guò)。

3.7 在GIS耐壓時(shí)電壓往往是從出口套管施加的，為了避免同一個(gè)套管多次承受高電壓，導(dǎo)致絕緣老化，試驗(yàn)電壓盡可能分別由幾個(gè)部位施加。

3.8 現(xiàn)場(chǎng)要使用16mm2 的裸銅線作為試驗(yàn)設(shè)備的接地線，接地線要拉直，不可環(huán)繞打折，否則GIS擊穿放電時(shí)接地線上產(chǎn)生高壓，接地的順序要按照試驗(yàn)設(shè)備的要求連接接地。

3.9 注意“假諧振點(diǎn)”。試驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)出現(xiàn)“假諧振點(diǎn)”，此時(shí)的變頻輸出電壓值為50～ 80V，而真正的諧振點(diǎn)變頻電源輸出電壓均應(yīng)小于20V，試驗(yàn)過(guò)程中要注意識(shí)別。

4 試驗(yàn)結(jié)果的判定

4.1 按照商定的試驗(yàn)方案，GIS承受規(guī)定的試驗(yàn)電壓值、1min無(wú)擊穿放電現(xiàn)象，認(rèn)為GIS耐壓試驗(yàn)通過(guò)。

4.2 試驗(yàn)過(guò)程中，若GIS發(fā)生擊穿放電的現(xiàn)象，可以根據(jù)GIS放電量和放電引起的聲、光、電、化學(xué)等各種效應(yīng)進(jìn)行判斷，在GIS或氣隔能夠承受，放電是自恢復(fù)的放電，

4.3 我們認(rèn)為耐壓試驗(yàn)可以繼續(xù)進(jìn)行。試驗(yàn)電壓值從零值升到上次放電電壓值時(shí)，沒(méi)有再次發(fā)生放電現(xiàn)象，耐壓試驗(yàn)應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，電壓值直至升到規(guī)定的試驗(yàn)電壓值，這樣我們認(rèn)為是GIS耐壓試驗(yàn)通過(guò)。假若電壓升到上次放電電壓值時(shí)，GIS再次發(fā)生擊穿放電現(xiàn)象，應(yīng)立即終止耐壓試驗(yàn)，打開(kāi)放電氣隔進(jìn)行絕緣檢查，檢查處理完畢后，方可重新進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

4.4 當(dāng)內(nèi)部固體絕緣發(fā)生擊穿后，擊穿電壓則呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，擊穿趨勢(shì)與絕緣恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短也沒(méi)有相關(guān)性。

4.5 設(shè)備的任何一個(gè)內(nèi)部缺陷都可能造成試驗(yàn)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(guān)鍵，這就得依靠試驗(yàn)人員細(xì)心觀察，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)及豐富的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在每一次試驗(yàn)中不斷積累。如果GIS每一部件按規(guī)定的試驗(yàn)程序耐受規(guī)定的試驗(yàn)電壓無(wú)放電、閃絡(luò)、擊穿現(xiàn)象，則認(rèn)為整個(gè)GIS通過(guò)該項(xiàng)試驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]