关于GIS耐压的探讨

李斌

【摘 要】大容量、高电压的GIS耐压试验通常采用变频电压谐振的方法，通过调节变频电源输出频率使回路中发生电压谐振，再调节变频电源输出电压使试验电压达到试验电压值，试验频率可在一定范围内调节，品质因数高，无“试验死区”，而且试验设备保护功能完善，可以有效地保护试品。

【关键词】高电压；GIS；串联谐振

1 试验要求和选择试验方案

1.1 在GIS现场试验过程中，试验天气的状况对品质因数Q值影响很大，品质因数 Q=（L/C）1/2/R，但是随着试验电压值的慢慢升高，试验回路中发生电晕，有功损失R也会增加，造成品质因数Q下降。在阴天或空气湿度较大的情况下，品质因数Q值将减少30%左右，使得励磁变压器输入电压增大，因此GIS的耐压试验一定要选择晴天或空气较干燥的情况下进行试验。

1.2 当被试品电容量很大时，所需变压器的容量也相当大试验中的电容电流分量占绝大部分，为此可以采用补偿的方法来减少流经试验变压器高压绕组中的电流，从而减少试验变压器容量。

1.3 根据GB 7674-1997标准规定，GIS交流试验电压值为出厂试验电压值的80%，频率为10～300 Hz，选择GIS的试验方案要求，试验单位及GIS生产厂家和用户共同商定。试验过程一般分为“老练试验”和“耐压试验”两个阶段。实际由于GIS的生产厂家不同，试验方案也会略有差别。

1.4 “老练试验”阶段（包括TA、TV、BLQ），试验电压由零值逐步升压到73 kV，进行5 min的耐压试验，可以分相单独进行老练试验，也可以三相同时进行老练试验，然后将试验电压逐步降压至零值。110 kV GIS中的TA、TV、BLQ切除后，分相单独进行耐压试验，试验电压由零值逐步升压到126 kV，试验时间5 min，然后将试验电压值继续升至184 kV，进行1 min的交流耐压试验。

2 试验参数的确定

2.1 GIS试验回路由变频电源、励磁变压器、高压电抗器、分压器、避雷器和试品组成，变频电压谐振试验设备为厂家生产的成套设备，GIS试验电压值是一定的，GIS的电容量Cx由选择高压电抗器的电感量L和品质因数Q来决定。

2.2 首先确定试品的电容Cx。GIS的电容量Cx可以通过一些资料查到，算出GIS的电容量Cx。110kV GIS每间隔电容量一般为 600～800 pF，220kV每间隔电容量为800～1000pF，这些数据在试验中可以参考使用。

2.3 高压电抗器电感量L的选择：实际应用中的变频电压谐振试验装置，高压电抗器是由试验设备生产厂家配套的，电感量L是一定的，不同容量的试验设备，所配高压电抗器的电感量也是不同的，高压电抗器的连接方式由试验电压值和试验电流来决定，试验电压值大于高压电抗器的额定电压值，高压电抗器要采用串联分压的方法。试验电流值大于高压电抗器额定电流值时，高压电抗器要采用并联分流的方法。

2.4 试验回路中，高压电抗器不同的连接方式，电感量L在试验中的计算方法，根据电抗器在试验回路中串并联连接方式，算出电抗器的电感量，然后乘以系数1.05。

品质因数：

Q=（L/C）1/2/R

式中C=C（分压器）+Cx

R=RL+RT2

2.5 RL是电抗器的内阻，RT2是励磁变压器副边的直流电阻，工程应用中R应等于电抗器的电阻、励磁变压器二次侧电阻、分压电容器和GIS试品有功分量及谐振回路的。

2.6 电晕、电导损耗、涡流损耗等的有功损耗和。因此我们所计算的品质因数Q比实际的品质因数Q要大些，这样就可以算出励磁变压器二次侧输出电压值。励磁变压器的输出电压一般至少是两个值，因此我们应当选择比计算出的励磁变压器输出电压值略大的输出电压值，来满足实际的品质因数Q。

3 注意事项

3.1 GIS接地必须符合技术规范，试验时高压引线要使用专用的无晕引线。

3.2 GIS各气室SF6气体压力在额定压力，且充气24 h后测量微水合格，处于运行状态，现场确定无误后进行耐压试验。

3.3 “老练试验阶段”GIS内的TA二次应短接，TA、TV和避雷器可以连接在一起进行“老练试验”，耐压试验阶段TA、TV和避雷器应脱离。

3.4 高压引线须用专用的试验联络线并可靠连接，以防在试验过程中在外力和电动力的作用下造成引线松动引起闪络，同时要考虑引线与套管的角度。

3.5 试验电抗器的底座下面不能有磁铁性物质，如马路的钢筋网等，避免漏抗造成对设备选频的影响。

3.6 试验电源严格按规定使用，电压稳定，三相平衡。试验过程中，附近不能有大型设备工作，如电焊机，真空泵，滤油机等。此外，电源线不能有缠绕、铰接现象且不能直接从GIS装置上跨过。

3.7 在GIS耐压时电压往往是从出口套管施加的，为了避免同一个套管多次承受高电压，导致绝缘老化，试验电压尽可能分别由几个部位施加。

3.8 现场要使用16mm2 的裸铜线作为试验设备的接地线，接地线要拉直，不可环绕打折，否则GIS击穿放电时接地线上产生高压，接地的顺序要按照试验设备的要求连接接地。

3.9 注意“假谐振点”。试验过程中有时出现“假谐振点”，此时的变频输出电压值为50～ 80V，而真正的谐振点变频电源输出电压均应小于20V，试验过程中要注意识别。

4 试验结果的判定

4.1 按照商定的试验方案，GIS承受规定的试验电压值、1min无击穿放电现象，认为GIS耐压试验通过。

4.2 试验过程中，若GIS发生击穿放电的现象，可以根据GIS放电量和放电引起的声、光、电、化学等各种效应进行判断，在GIS或气隔能够承受，放电是自恢复的放电，

4.3 我们认为耐压试验可以继续进行。试验电压值从零值升到上次放电电压值时，没有再次发生放电现象，耐压试验应继续进行，电压值直至升到规定的试验电压值，这样我们认为是GIS耐压试验通过。假若电压升到上次放电电压值时，GIS再次发生击穿放电现象，应立即终止耐压试验，打开放电气隔进行绝缘检查，检查处理完毕后，方可重新进行耐压试验。

4.4 当内部固体绝缘发生击穿后，击穿电压则呈现明显的下降趋势，击穿趋势与绝缘恢复时间的长短也没有相关性。

4.5 设备的任何一个内部缺陷都可能造成试验的终止，正确的判断放电的位置和原因并制定出处理方案是关键，这就得依靠试验人员细心观察，扎实的理论基础及丰富的试验经验，在每一次试验中不断积累。如果GIS每一部件按规定的试验程序耐受规定的试验电压无放电、闪络、击穿现象，则认为整个GIS通过该项试验。

【参考文献】

[1]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京科学技术出版社，2001.

[责任编辑：杨玉洁]