gis设备现场试验及其发展趋势

孙峥鸿

【摘要】：gis设备是由断路器、隔离开关、电流互感器、母线等一共8种电气元件组成的具有体积小、性能好等优点的高压电器配电装置。本文主要介绍gis设备现场绝缘试验的现状和经验，并对现场试验的发展趋势做出展望。

【关键词】：gis设备；现场试验；现状；发展趋势

中图分类号：TV文献标识码： A

自gis设备于60年代末开始投入运行以来，现场绝缘试验就受到普遍关注。这是因为gis一般是在现场安装的，而现场的条件一般是严酷的，尽管十分小心，gis内部受到污染或发生安装错误仍是不可完全避免的。而且在运输过程中也有可能使gis的绝缘或其他部分遭到伤害。为了检验安装完成之后的gis的绝缘是否完好，进行现场绝缘试验是很有必要的。

一、gis设备现场试验的目的

（一）排除运输、保存和安装过程中产生的缺陷；

（二）排除不正确的安装；

（三）排除gis中存在的外来物件和其它外来污染物。所以，现场绝缘试验也是产品质量保证体系的最后一个环节，以保证无故障地合闸，并确保此后能安全运行。另外，gis在大修之后或需要对其绝缘状态进行诊断时，也需要进行现场试验。

二、gis设备现场试验的现状以及经验

（一）gis设备现场试验的主要方式

早期的现场试验主要是交流（AC）、雷电冲击（LI）和操作冲击（SI）耐压试验。其判断的主要依据是它们的比值的变化。因为在标准试验电压下SF6间隙耐受电压的典型范围可用下列比值表示：

（1）SIW（操作冲击耐受电压）/ LIW（雷电冲击耐受电压）=0.75；

（2）ACW（交流耐受电压）/ LIW= 0.45。应该指出的是，这些值是按照IEC 60 - 1 对完好gis得到的实际值，这些比值与IEC 71 规定的相应额定绝缘水平的比值是不同的，它主要取决于SF6气体的物理特性。当gis中存在缺陷时，上述比值将发生明显变化。例如，对于固定在高压导体上或壳体上的尖锐突出物，雷电冲击放电电压明显下降，因此ACW/ LIW> 0.45。而对于自由颗粒，AC 电压是最危险的，由于AC 放电电压的下降，使ACW/ LIW< 0.45。

（二）gis设备现场试验中对电压波形及水平的要求

按绝缘配合，雷电冲击耐受电压水平对于gis是最重要的参数。考虑到现场试验不应使gis受到损害，而且现场试验后gis应具有足够高的可靠性，现场试验电压一般低于出厂试验电压。CIGRE建议现场试验时，gis应能耐受80%LIWL（额定雷电冲击耐受电压水平），即LI试验电压水平等于0.8LIWL。

用AC电压进行现场耐压试验时，其方均根值应等于0.36 LIWL，这是因为，对于完好GIS，ACW/LIW = 0.45。也可取现场AC 耐受电压等于0.8 ACWL（额定AC耐受电压水平）。

采用标准雷电冲击电压（l.2 / 50）或具有相同陡度的冲击电压时，由于多次反射在gis不同部位的电压可能是不一致的，在某些部位上产生的电压峰值可能高于冲击发生器与gis连接点的电压。因此CIGRE 建议LI 或OLI（振荡雷电冲击）的波前时间应为l0μS 左右。

由于标准雷电冲击发生器的效率较低，因而当GIS 的额定电压较高时，这种冲击发生器是高大而且笨重的，也是在现场不易实现的。这时可采用振荡形雷电冲击电压。由于它的效率接近2，所以用较小的冲击发生器就可产生相当高的OLI。对于AC 试验电压，考虑到在现场的可实现性，IEC 5l7和有关国家标准确认，AC 试验电压的频率一般在l0 - 300 Hz 范围内。这为在现场使用调频式谐振试验装置提供了依据。虽然不推荐做操作冲击试验，但在例外情况下可能也会使用，考虑到SIW/ LIW = 0.75，SI试验电压值应为0.6 LIWL。

（三）具体试验程序

（l）按制造厂的建议用逐渐升高的AC 电压做老练处理；

（2）AC耐压试验，Ut = 0.36 LIWL 或0.8 ACWL（rmS），取二者的最大值，耐受l min。如果没有AC试验装置，建议做OSI 试验,Ut=0.65 LIWL，峰值时间TP< 250μS；

（3）在0.8Ut下测量局放水平，最大允许局放水平约5 pC 或等值，若干扰水平太高，则在0.8 LIWL下进行雷电冲击耐压试验，峰值时间TP

三、gis设备现场试验的AC试验电源

如前所述，AC耐压试验配合局放测量是最有效的试验方法。可使用的AC 电源有以下三种：

（l）带补偿电抗器的试验变压器（ACTC）；

（2）调感谐振试验电源（ACRL）；

（3）变频谐振试验电源（ACRF）。

在变电站现场用ACTC 进行局放测量时降低干扰水平是一个非常令人头疼的问题，需要采取多种抗干扰措施，尽管如此，要把干扰水平降低到5pC以下仍然是非常困难的。所以产生了全封闭式试验变压器，它把耦合电容器和试验变压器作成一体，可以通过法兰直接和被试gis相连，从而使抗干扰水平大大提高。一般背景噪声可达到2pC左右。当然，这时试验变压器本身应是无局放的（局放水平小于lpC），为了阻止来自电源的干扰，需要采用电源滤波器。但是这种全封闭的试验变压器仅对于245 kV及以下电压等级的gis是可以实现的。这主要是因为其容量不够，或者运输有问题。

四、gis设备现场试验未来发展趋势

如前所述，AC 耐压试验配合局放测量是最有效的试验方法之一。但在目前，冲击电压试验仍占一定地位。这是因为：

1、对于420kV及以上电压等级的gis制作高压AC电源尚存在一定困难。但是最近几年来，由于变频全封闭AC高压电源的不断发展和完善，现在已经有了能满足500 kV 及以下电压等级gis和GIL现场试验要求的全封闭变频谐振高压AC 试验电源；

2、AC 耐压试验配合局放测量对于发现导体上的尖锐尖端和绝缘子上的颗粒，其灵敏度还显不足。而它们的雷电冲击放电电压却明显降低，因而很容易用雷电冲击电压试验发现它们。所以要想把AC耐压试验和局放测量作为唯一的现场试验方法，就必须设法提高局放测量的灵敏度。

因此要用AC电压试验发现它们，必须大大改进局放测量的灵敏度。目前已有报导，在无屏蔽的高压试验室用全封闭的试验电源进行局放试验时，基本干扰水平可达到0.3 -0.4 pC。而且最近几年在UHF 和超声测量方法的研究方面都取得了重大进展。可以预见，将来AC耐压试验和局放测量完全有可能成为唯一的现场试验方法，而不再需要进行雷电冲击耐压试验。

结束语

综上所述，可以得出采用交流电压的试验与灵敏的局放测量相结合是最优的方法。局放测量方法以及其他诊断方法都存在一定的局限性，如果局放测量的灵敏度能够满足要求，那么交流电压的试验与灵敏的局放测量相结合的方式是现场试验的唯一方法。

参考文献：

[1]徐明芳.GIS的技术特点、现场安装与调试[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,(17)

[2]李敬宗.变电站GIS设备现场安装与调试的探讨[J].科学时代,2012,(16)