GIS交接试验流程及关键点控制

兰柏，尹航，汪波涛，陈瑞，王勇

（1.国网新源控股有限公司技术中心，北京市 100161；2.中国电力技术装备有限公司，北京市 100052）

GIS交接试验流程及关键点控制

兰柏1，尹航2，汪波涛1，陈瑞1，王勇1

（1.国网新源控股有限公司技术中心，北京市 100161；2.中国电力技术装备有限公司，北京市 100052）

在电力工业中，GIS是指气体绝缘金属封闭开关设备，应用GIS的变电站工程质量和运行安全问题成为行业内关注的焦点。其中，施工现场交接试验是设备制造质量复验、现场安装质量评价的重要环节，决定了变电站能否顺利投入运行以及投运后项目运行安全。因此，检验流程合理化和提高检验质量成为业界不断探索的目标。

GIS；交接试验；流程；质量

0 引言

近年来，GIS以其结构紧凑、运行安全、可靠性高、稳定性高等诸多优点在电力工业中迅猛发展并广泛应用[1-3]。因此，应用GIS的变电站、电厂对电力系统的发、输、变、配电环节产生了日益深远的影响，工程质量和安全问题成为行业内关注的焦点。在工程建设全寿命周期中，设计单位的设备选型、供货厂商的制造质量、施工单位的现场安装调试质量等关键环节共同决定了工程投入生产后的项目运行安全。其中，施工阶段是形成工程实体的最后环节，设计、设备制造及施工过程所积累的问题集中出现在施工环节，因此，施工质量管理决定了工程实体的使用功能和运行安全。鉴于施工现场交接试验是设备制造质量复验、现场安装质量的检验重要环节，是判断其能否投入运行的重要技术措施和确保设备安全正常投入运行的重要技术手段，是变电站、电厂系统调试的基础[4-5]。本文针对施工现场交接试验现状及存在的问题，研究优化解决方案，提出指导性强的交接试验检验流程、方法和关键项目控制要点。

1 GIS现场交接试验现状分析

1.1 交接试验参考资料现状

目前，国内外有关GIS交接试验的标准还没有完全形成，国内外教科书中涉及GIS方面的章节还只停留在理论上，实用参考价值低；试验和检修规程涉及GIS现场试验作业指导书等参考资料侧重于通用性，涉及的内容的往往是试验项目、试验周期和测试技术标准和判据，还没有完善、翔实的GIS现场调试实施细则，对于测试方法还没有具体的、实用性高的章节供实际工作参考；厂家提供的使用和维护说明书中只是概括性的阐述，出厂报告是结论性的数据，实际工作中缺乏参考价值。从事交接试验的一线工作人员对设备供货厂家的依赖性很大，采用的试验方法、仪器千差万别，影响工作质量、安全和效率。

1.2 交接试验方法现状

目前，施工现场所采用的测试方法多是沿用常规变电工程的单体设备试验方法，缺少系统性的协调及衔接，工作质量不高、效率低下。由于GIS内部设备间联系紧密并相互影响，相比单体设备，可用测试点数量减少并且隐蔽，很多试验项目需要共用测试点，存在交叉作业现象，常规试验方法直接应用困难，工作人员和仪器、设备存在安全风险[6]。

此外，避雷器交流试验、电压互感器空载励磁特性试验、系统耐压试验需要施加高电压，GIS内置断路器和隔离开关特性试验同时进行会增加振动幅度，降低测试精度，同间隔内二次回路盘柜接线错误都会给测试带来不必要的障碍。可见，GIS高集成性给交接试验带来了新的挑战，急需改进测试流程，寻找新方法，解决新问题，并探索高质量、高效率、实用性强的作业指导书来指导实际工作。

2 GIS交接试验流程优化

GIS交接试验内容按试验作用可分为设备特性试验、绝缘试验两大类[7]。其中，绝缘试验包含：绝缘电阻测试、耐压试验、绝缘气体类试验等。特性试验泛指除绝缘试验外的设备单体试验、开关类设备的机械特性试验等。

为克服目前施工现场采用的交接试验流程和检测手段的局限性，有效解决现场测试出现的实际问题，抓住关键试验环节、规范GIS系统试验流程，将以上两类试验调整到单体设备试验流程和整体系统试验主流程中。

2.1 交接试验主流程

图1为整体系统试验流程，给出了施工现场应用效果较好的交接试验主流程。

图1 GIS系统试验流程Fig. 1 Hand-over test process of GIS

其中，每个环节的试验结论必须判定为合格，不合格项目必须分析原因并整改处理无缺陷后才能进行后续试验项目。主回路电阻测量、设备单体试验、SF6气体试验均合格后才能进行系统绝缘试验，有效避免耐压试验因局部可发现缺陷、机构无法操作等原因无法进行，甚至损坏仪器、设备。

2.2 单体试验流程

单体试验是整体系统试验的基础和前提，由于设备、测试仪器及测试方法更新快，为保证人员和设备安全、设备质量合格、提高测试效率，需要不断更新测试仪器及测试方法、调整单体试验流程、减少重复作业次数，从而提高测试质量和效率。GIS包含隔离开关、断路器、接地开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、母线等设备，下面介绍主要设备单体试验流程及方法[8]。

2.2.1 电流互感器试验

GIS用电流互感器主要试验项目为：绕组直流电阻测试、角差和比差测试、极性测试、二次绕组励磁特性测试、绝缘电阻测试、绕组耐压试验等。

图2为电流互感器测试流程，实践证明以上试验流程安排的试验顺序有利于尽早发现线圈断线、串线、加极性等缺陷，减少重复作业，及时排除故障。图3为应用以上流程进行电流互感器测试的施工现场，特性测试主要由TA分析仪完成，配合万用表、指针表、电池等校验测试结果，增加试验数据的准确性。

图2 电流互感器测试流程Fig. 2 Hand-over test process of current transformer

图3 电流互感器测试现场Fig. 3 Hand-over testing site of current transformer

2.2.2 电压互感器试验

GIS用电压互感器主要试验项目为：绕组直流电阻测试、极性测试、二次绕组励磁特性测试、绝缘电阻测试、绕组耐压试验等。图4为电压互感器测试流程。

目前，电压互感器交接试验较广泛采用万用表、指针表、电池、介损电桥等传统仪器设备单独进行各项测试。直流电阻测试可以排除线圈断线、端子排接线松动等缺陷，确保一、二次线圈回路完好后进行极性测试。极性正确，继续进行变比测试，判定变比误差及二次绕组电压是否正常，图5为变比测试现场。

以上三项测试合格后，进行励磁特性测试，所有特性试验合格，最后进行绝缘电阻及耐压试验，特性测试合格、绝缘良好方可判定设备无缺陷可以进行后续系统试验。

2.2.3 避雷器试验

图5 电压互感器变比测试现场Fig.5 Transformation ratio testing site of voltage transformer

GIS用避雷器主要试验项目为：交流参考电压及阻性电流测试、放电计数器检查、基座绝缘电阻测试等。由于试验项目相对独立、关联性小，现场试验顺序比较灵活，可以根据可用试验仪器情况自主安排试验程序，注意施加交流高压前进行绝缘电阻测试，确保绝缘良好从而避免发生局部放电、击穿及人员伤害。

2.2.4 断路器试验

GIS用断路器单体主要试验项目为：导电回路电阻、分合闸线圈电阻、分合闸时间、分合闸速度、合闸弹跳时间（如有设计要求）、合分时间（如有设计要求）、最小动作电压等机构操作测试。为保证安全、提高测试效率，断口、合闸对地的绝缘电阻和交流耐压试验需要在全部设备调试合格后，统一进行。图6为断路器单体测试流程。

优先安排分合闸线圈电阻测试确定线圈是否良好，是否可以进行分合闸操作。线圈完好方可进行最小动作电压测试，模拟断路器关合、开断电压特性，确保不误动、防止不动作，设备运输途中分合闸电磁铁间隙会发生变化，到现场后该项试验结果经常不合格，需要重新调整间隙或合闸弹簧间隙后反复测试，数据合格后保持调整状态及紧固弹簧位置。分合闸时间、合闸弹跳时间、合分时间测试的测试接线基本不变，可以同步安排测试。测试数据往往比较离散，当多组测试数据集中出现在上下值域附近时，需要调整弹簧或间隙，合格后还需复测最小动作电压确保满足要求才能进行速度测试。速度测试与分合闸时间测试是测试时间参数的不同角度，多数情况结论相符。此外，测速传感器的型式及安装质量直接影响到测试数据，因此，要尽量安排同型号或相同原理的传感器，必要时要求厂家技术人员带相同型号仪器到现场配合复检工作，使现场测试数据具有可比性。以上试验项目均合格，方可安排导电回路电阻测试，此时的测试数据相对稳定、可靠，一般不需调整。图7为断路器特性测试现场。

图6 断路器单体测试流程Fig. 6 Hand-over test process of circuit breaker

2.2.5 隔离开关试验

GIS用隔离开关单体主要试验项目为：导电回路电阻、最小动作电压、电动操作机构试验等机构操作测试。同样，为保证安全、提高测试效率，断口、合闸对地的绝缘电阻和交流耐压试验需要在全部设备调试合格后，统一进行。图8为隔离开关单体测试流程，试验程序及故障处理可参照断路器测试方法执行。

图7 断路器特性测试现场Fig. 7 Hand-over testing site of circuit breaker

图8 隔离开关单体测试流程Fig. 8 Hand-over test process of disconnector

注意GIS母线侧隔离开关和出线侧隔离开关的试验标准不同，接地开关只测量回路电阻，测试方法可参照执行。

3 关键测试项目控制

3.1 主回路电阻测量

主回路电阻的测量数据关乎GIS系统运行损耗、发热状态及安全性，需要根据不同厂家设计情况区别对待。科学设计布置测试点，充分考虑满足设计意图、整体回路测试要求、现场具备的测试点条件、灵活利用接地开关与接地扁带螺栓连接的测试点。杜绝回路电阻测试与断路器时间特性测试共用一次回路，避免测试用大脉冲电流损害断路器测试仪器。

3.2 SF6气体试验

SF6气体试验包括：微水含量测试、密封性试验。注意灭弧气室与非灭弧气室微水含量测试合格标准不同，不同气室的测试温度不同，需要换算到同一温度后对比分析是否合格[9-10]。所有需要施加高压进行的试验必须在气体压力、微水含量均合格后才能进行。

3.3 互感器试验

GIS用互感器直流电阻测试数据精度与测试回路接线关联度很大，小电阻值的测试愈加明显，通常采用电压信号线内接方法可以消除主要误差。此外，为了使测试数据具有可比性，需要将实测数据进行温度折算到出厂测试温度进行误差分析，其他有关电阻测试项目也要按照统一的折算数据进行对比[11]。由于设计单位与厂家沟通不畅，经常导致现场互感器相续错误，可以通过极性测试、平面布置图及投运方案明确正确相序，优选调整端子排二次接线，减少工作量、可行性高。

3.4 避雷器试验

GIS用避雷器交流试验需要一次施加交流高电压，必须采用套管侧加压，避免接地开关合闸时接地扁带松动造成击穿放电。缩小试验区域，用隔离开关隔离无关设备，非试验设备安全接地，还要注意避雷器末端引入测试仪器的信号线接线牢固，避免电位瞬间悬浮引入一次电压击穿仪器、造成人员伤害。此外，避雷器三项接地端如采用端子排集中接地，容易出现相序错误，为避免非试验相感应高电压、试验相接地端引入一次电压，非试验相接地端必须可靠接地。

3.5 断路器试验

GIS用断路器的机械特性测试是决定运行后能否正常动作的关键环节，需要避免误判合格产品，更需要严格查找不合格品并监督厂家整改。分合闸线圈是机构动作的核心，合闸弹簧的调整合闸时间的主要影响因素，测试时需要综合考虑。此外，最小动作电压测试必须优先进行，调整合格后进行其他特性试验，避免造成反复作业，注意特性试验过程中调整电磁铁间隙及弹簧后的最小动作电压校验。测试回路动作前，需要校验控制回路接线，先模拟电磁铁正确动作后接通储能电机动力电源给弹簧储能，控制信号回路带上相关功能限位节点，注意观察储能限位节点，防止电机烧损。

3.6 耐压试验

耐压试验是对GIS系统绝缘的最后考核，也是安全风险最大的试验，尽量缩小试验区域，加大试验区域的安全监护力度，保证人身安全。耐压试验需要进行断口和合闸对地两项内容，耐压试验前用摇表测试绝缘电阻。一是合闸对地注意所有试验设备相关的断路器合闸，避雷器、电压互感器等非耐压试验设备用隔离开关隔离并可靠接地，非试验相接地；二是断口耐压注意接地位置避免接地错误造成电位悬浮。耐压过程要设专人监护仪器数据及高压串谐系统，并观察GIS本体有无放电、闪络等异常现象。

4 结束语

本文提出的试验流程及关键控制项目是针对现阶段现场试验工作情况提出的，融合了国内外多种类型GIS现场调试经验及相关交接试验规程，具备广泛的通用价值，具有一定的实践指导意义。然而，随着GIS内集成设备的技术更新、测试仪器的测试原理改进，所提出的流程及方法需要动态调整后指导具体试验工作。

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The Process and Controlling Points of Key Items in Field Handover Test of GIS

LAN Bo，YIN Hang，WANG Botao，CHEN Rui，WANG Yong
（1.Technology Center of State Grid Xinyuan Company Ltd.，Beijing 100161，China；2.China Electric Power Equipment and Technology Co.，Ltd.，Beijing 100052，China）

In the power industry，gis is short for the gas insulated metal-enclosed switchgear，the quality and safety of the GIS substation project become focus of attention. The hand-over test is a key procedure of equipment manufacturing quality reinspection and installation quality evaluation，it determines whether GIS substations can be put into operation smoothly and operate safely.The process rationalization and improving the quality of inspection become the target that needs to be explored in the hand-over test.

GIS；hand-over test；process；quality

TM643

A

470.4051

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.02.024

2016-03-07

2016-05-09

兰 柏（1982—），男，高级工程师，主要研究方向：电力系统高压电气设备试验及故障诊断。

尹 航（1983—），男，工程师，主要研究方向：电力工程建设与项目管理。

汪波涛（1980—），男，工程师，主要研究方向：电力系统高压电气设备试验及故障诊断。

陈 瑞（1981—），女，高级工程师，主要研究方向：电力系统高压电气设备试验及状态评价。