gis設備現場試驗及其發展趨勢

孫崢鴻

【摘要】：gis設備是由斷路器、隔離開關、電流互感器、母線等一共8種電氣元件組成的具有體積小、性能好等優點的高壓電器配電裝置。本文主要介紹gis設備現場絕緣試驗的現狀和經驗，并對現場試驗的發展趨勢做出展望。

【關鍵詞】：gis設備；現場試驗；現狀；發展趨勢

中圖分類號：TV文獻標識碼： A

自gis設備于60年代末開始投入運行以來，現場絕緣試驗就受到普遍關注。這是因為gis一般是在現場安裝的，而現場的條件一般是嚴酷的，盡管十分小心，gis內部受到污染或發生安裝錯誤仍是不可完全避免的。而且在運輸過程中也有可能使gis的絕緣或其他部分遭到傷害。為了檢驗安裝完成之后的gis的絕緣是否完好，進行現場絕緣試驗是很有必要的。

一、gis設備現場試驗的目的

（一）排除運輸、保存和安裝過程中產生的缺陷；

（二）排除不正確的安裝；

（三）排除gis中存在的外來物件和其它外來污染物。所以，現場絕緣試驗也是產品質量保證體系的最后一個環節，以保證無故障地合閘，并確保此后能安全運行。另外，gis在大修之后或需要對其絕緣狀態進行診斷時，也需要進行現場試驗。

二、gis設備現場試驗的現狀以及經驗

（一）gis設備現場試驗的主要方式

早期的現場試驗主要是交流（AC）、雷電沖擊（LI）和操作沖擊（SI）耐壓試驗。其判斷的主要依據是它們的比值的變化。因為在標準試驗電壓下SF6間隙耐受電壓的典型范圍可用下列比值表示：

（1）SIW（操作沖擊耐受電壓）/ LIW（雷電沖擊耐受電壓）=0.75；

（2）ACW（交流耐受電壓）/ LIW= 0.45。應該指出的是，這些值是按照IEC 60 - 1 對完好gis得到的實際值，這些比值與IEC 71 規定的相應額定絕緣水平的比值是不同的，它主要取決于SF6氣體的物理特性。當gis中存在缺陷時，上述比值將發生明顯變化。例如，對于固定在高壓導體上或殼體上的尖銳突出物，雷電沖擊放電電壓明顯下降，因此ACW/ LIW> 0.45。而對于自由顆粒，AC 電壓是最危險的，由于AC 放電電壓的下降，使ACW/ LIW< 0.45。

（二）gis設備現場試驗中對電壓波形及水平的要求

按絕緣配合，雷電沖擊耐受電壓水平對于gis是最重要的參數?？紤]到現場試驗不應使gis受到損害，而且現場試驗后gis應具有足夠高的可靠性，現場試驗電壓一般低于出廠試驗電壓。CIGRE建議現場試驗時，gis應能耐受80%LIWL（額定雷電沖擊耐受電壓水平），即LI試驗電壓水平等于0.8LIWL。

用AC電壓進行現場耐壓試驗時，其方均根值應等于0.36 LIWL，這是因為，對于完好GIS，ACW/LIW = 0.45。也可取現場AC 耐受電壓等于0.8 ACWL（額定AC耐受電壓水平）。

采用標準雷電沖擊電壓（l.2 / 50）或具有相同陡度的沖擊電壓時，由于多次反射在gis不同部位的電壓可能是不一致的，在某些部位上產生的電壓峰值可能高于沖擊發生器與gis連接點的電壓。因此CIGRE 建議LI 或OLI（振蕩雷電沖擊）的波前時間應為l0μS 左右。

由于標準雷電沖擊發生器的效率較低，因而當GIS 的額定電壓較高時，這種沖擊發生器是高大而且笨重的，也是在現場不易實現的。這時可采用振蕩形雷電沖擊電壓。由于它的效率接近2，所以用較小的沖擊發生器就可產生相當高的OLI。對于AC 試驗電壓，考慮到在現場的可實現性，IEC 5l7和有關國家標準確認，AC 試驗電壓的頻率一般在l0 - 300 Hz 范圍內。這為在現場使用調頻式諧振試驗裝置提供了依據。雖然不推薦做操作沖擊試驗，但在例外情況下可能也會使用，考慮到SIW/ LIW = 0.75，SI試驗電壓值應為0.6 LIWL。

（三）具體試驗程序

（l）按制造廠的建議用逐漸升高的AC 電壓做老練處理；

（2）AC耐壓試驗，Ut = 0.36 LIWL 或0.8 ACWL（rmS），取二者的最大值，耐受l min。如果沒有AC試驗裝置，建議做OSI 試驗,Ut=0.65 LIWL，峰值時間TP< 250μS；

（3）在0.8Ut下測量局放水平，最大允許局放水平約5 pC 或等值，若干擾水平太高，則在0.8 LIWL下進行雷電沖擊耐壓試驗，峰值時間TP

三、gis設備現場試驗的AC試驗電源

如前所述，AC耐壓試驗配合局放測量是最有效的試驗方法?？墒褂玫腁C 電源有以下三種：

（l）帶補償電抗器的試驗變壓器（ACTC）；

（2）調感諧振試驗電源（ACRL）；

（3）變頻諧振試驗電源（ACRF）。

在變電站現場用ACTC 進行局放測量時降低干擾水平是一個非常令人頭疼的問題，需要采取多種抗干擾措施，盡管如此，要把干擾水平降低到5pC以下仍然是非常困難的。所以產生了全封閉式試驗變壓器，它把耦合電容器和試驗變壓器作成一體，可以通過法蘭直接和被試gis相連，從而使抗干擾水平大大提高。一般背景噪聲可達到2pC左右。當然，這時試驗變壓器本身應是無局放的（局放水平小于lpC），為了阻止來自電源的干擾，需要采用電源濾波器。但是這種全封閉的試驗變壓器僅對于245 kV及以下電壓等級的gis是可以實現的。這主要是因為其容量不夠，或者運輸有問題。

四、gis設備現場試驗未來發展趨勢

如前所述，AC 耐壓試驗配合局放測量是最有效的試驗方法之一。但在目前，沖擊電壓試驗仍占一定地位。這是因為：

1、對于420kV及以上電壓等級的gis制作高壓AC電源尚存在一定困難。但是最近幾年來，由于變頻全封閉AC高壓電源的不斷發展和完善，現在已經有了能滿足500 kV 及以下電壓等級gis和GIL現場試驗要求的全封閉變頻諧振高壓AC 試驗電源；

2、AC 耐壓試驗配合局放測量對于發現導體上的尖銳尖端和絕緣子上的顆粒，其靈敏度還顯不足。而它們的雷電沖擊放電電壓卻明顯降低，因而很容易用雷電沖擊電壓試驗發現它們。所以要想把AC耐壓試驗和局放測量作為唯一的現場試驗方法，就必須設法提高局放測量的靈敏度。

因此要用AC電壓試驗發現它們，必須大大改進局放測量的靈敏度。目前已有報導，在無屏蔽的高壓試驗室用全封閉的試驗電源進行局放試驗時，基本干擾水平可達到0.3 -0.4 pC。而且最近幾年在UHF 和超聲測量方法的研究方面都取得了重大進展?？梢灶A見，將來AC耐壓試驗和局放測量完全有可能成為唯一的現場試驗方法，而不再需要進行雷電沖擊耐壓試驗。

結束語

綜上所述，可以得出采用交流電壓的試驗與靈敏的局放測量相結合是最優的方法。局放測量方法以及其他診斷方法都存在一定的局限性，如果局放測量的靈敏度能夠滿足要求，那么交流電壓的試驗與靈敏的局放測量相結合的方式是現場試驗的唯一方法。

參考文獻：

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