变电站电气设备现场耐压试验的实践探究

汤颖宜

摘 要：电力设备在转运、安装等过程中难免受损，从而局部缺陷，导致运行中电力系统故障，变电站电气设备现场耐压试验可以及时地测试出电气设备是否存在故障，为电力系统设备的安全投运创造有利条件。本文重点分析了变电站电气设备现场耐压试验特点以及具体的试验流程与关键点。

关键词：变电站;电气设备;现场耐压试验;流程;关键点

前言

变电站系统的一些重要设备，在正式运行前需要接受耐压试验，耐压试验能够及时地识别各类设备的故障，明确设备中存在的问题，从而改善试验电压，整个试验过程存在一定危险因素，需要掌握试验流程以及试验中的关键点，才能正常推动实验的开展。

1  变电站电气设备现场耐压试验特征分析

一般的工频模式下，交流耐压试验所需设备类型较多，同时设备体积庞大，不易搬运，串联谐振耐压试验所需设备类型较少，同时轻巧又方便运输，这就减少了试验的经济成本，控制了试验投入，而且更容易推广和普及。

以往的工频耐压必须大量电流，要求配置专门的电源，谐振耐压试验系统，其电流带有纯阻性特点，这就使得试验电源无需特意针对串联谐振试验系统来供应无功功率，提高了电源使用效率，普通的检修电源就可以达到要求。

试品两侧的电压一般要达到输入电压的Q倍，多数情况下试验回路Q值>1，所以，通过串联谐振电路能够有效地放大电压。

2  变电站电气设备现场耐压试验原理

以下为LRC串联电路图，如图1所示：

如果交流电源Us电压为U，角频率：ω，不同元件的阻抗可以用下列公式表示：

电流和电压之间的相位差：φ=arctan ， 其中φ会随着ω的变化而逐渐发生变化，具体如图2所示：

若出现串联谐振，则有如下关系：ωL和1/ωC相等。从而能得出谐振角频率与谐振频率各自的关系式。一般来说，电力系统采用特性阻抗和电阻之间的比值关系来描述谐振电路的特点和功能，将这一比值当作串联电路的品质因数（Q）。

对于串联谐振试验系统，发生谐振时，总阻抗电流为最高，呈纯阻性，一般由试验电压、回路电阻来对应确定其数值。同时，试验电源的输出功率一般等于外围回路消耗的纯有功功率，被测试物体的两端电压等于输入电压的Q倍，因为Q>1，所以，串联谐振电路具有电压放大功能。试品耗费的视在功率达到输入功率的Q倍。

3  试验过程与操作关键点

3.1 试验前期的准备

变电站电气设备的试验流程为：编制试验方案，选择与运输设备，试验前准备，试验接线。

试验方案编制的关键点：此试验实际操作中居于一定的复杂性，开始前必须编制出合理的试验方案，具体的方案要从以下方面做起：

首先，组织人员，指明人员职责，其中包括：试验人员、操作员、操作监护人、安全负责人等。

其次，向一切试验相关人员发出通知，例如：设备生产商、设备安装人员、监理、业主，要求必须亲临试验现场，进行有效监督。

再次，检测被试验品的电容量，并算的试验设备的主机、励磁变、电抗器等能否达到所需的容量，而且要结合实验对象来科学地选择设备。参考设备的数量来选择运输车辆的类型和数量。

最后，结合试验的规约、制度以及产品的出厂说明等来编制细致的试验方案，确保其在试验过程中能依照科学的流程逐步操作。

3.2 试验现场准备阶段要点

先完成常规试验，而且保证达标，正式开展交流耐压试验前，应提前开展不同项目、不同类型的非破坏性实验，要对一些关键参数进行测量，具体包括：绝缘电阻、CT角比差、介质损耗因素等，将各项实验数据加以对比、分析，从中分析出其设备有无受损、变潮等问题。

必须结合现场实况来分析试验电气设备的情况，分析其是否安全，其中必须明确各类带电设备的出厂耐压数据，如果是一些拓建的变电站的试验，则要在四周电力设备运行过程中来开展试验，此时必须明确试验电压高低、四周设备工作电压是否叠加的现象，其中安全距离应超出规定的要求数值。

圍绕人员展开安全因素调查与评价，变电站经常出现局部同步施工作业的现象，例如：土建施工与设备安装同步展开，因为施工现场设备交错、施工人员频繁流动，需要在一些高危设备附近，例如：高压引线、高压设备等铺设安全网，而且要专门守卫。试验开始前必须提前分析好试验操作中可能出现的感应电问题，由于试验电压超高，难免带来感应电压，从而为设备安装人员、调试人员带来安全威胁，要坚决控制附近工作人员的高危作业，而且要对工作线路实施接地处理。

正式实验之前也要让专业人员协同业主、设备生产商的技术人员等重点围绕CT/PT的二次侧加以测试，CT二次需要短路接地，PT二次则要开路处理，同时，一点接地，高压尾端也要接地处理。

3.3 试验作业流程与关键点分析

3.3.1 试验作业流程

试验应本着以下的作业流程：按照科学的规程安装并调试好电气设备，然后，安装并调试好耐压试验设备，对应连接高压引线，开启试验，在耐压之前要测量绝缘电阻，将试验回路调节至谐振状态，继而进行老练试验、交流耐压试验，看在此试验中是否存在闪络现象，若有则要进行一次重复试验，如果此设备或间隔还能耐受规定的试验电压，则认定耐压试验通过，相反，重复试验若再次失败，说明耐压试验不合格，就要对设备实施解剖检修，检修后则要继续开展试验，如果试验电压无击穿放电现象，则意味着耐压通过，耐压后也要测量其绝缘电阻，形成试验记录。

3.3.2 试验阶段的关键点

（1）试验接线

串联谐振耐压设备的运行原理与接线模式如下图3所示：

（2）加压模式通常选择主回路耐压，也就是把规定的试验电压添加至各相主回路与外壳之间，一次一相，期间其他相主回路要同接地外壳相联，可以通过断口耐压试验来验证GIS断路器、隔离开关的断口是否存在受损或其他问题，具体操作方式为：把试验电压同对应的断口连接，断口一端也要同试验电源连接起来，另一侧要同其他相导体以及接地外壳连接。

（3）试验依照两步展开。首先，净化处理，其目标是彻底清掉GIS中一切的导电微粒，微量杂质与导体表层的毛刺等，可以先施加1.0倍额定相对地电压，应连续施加5分钟左右，对于1.1倍额定相对地电压139.7kV则要施压10分钟，再逐渐升级到1.73倍额定相对地电压220kV，连续施压3分钟，最后回归至零位。整个过程中可能发生若干次闪络现象，可以视为正常现象;其次，净化处理阶段完成后，220kVGIS的试验电压则将上升，达到现场交接试验电压368kV，要停顿1分钟左右，再退归至零位。

（4）安装与调试耐压试验设备，保证其状态正常，而且要协商委托单位、监理单位、厂家等对试验设备的运行情况实施动态检查，通过无晕导线将试验设备连到加压套管A相，剩下的两相则能安全接地。并借兆欧表来检测绝缘电阻，形成记录，若数据都保持常规状态则要继续开展耐压试验，并调节试验回路到谐振模式，这期间高压输出电压要控制在100kV以下，逐步地调高试验电压，使其达到耐压试验水平，要接连升压15分钟，试验电压调高到耐压试验电压水平，持续1分钟，而且要使其快速下降到0，切断试验电源，并将接地线挂在高压端。

（5）试验操作中若出现故障现象，例如：闪络、击穿等，则要暂时中断试验，而且要重点围绕试验设备进行检查，查看有无受损、变形等问题，一旦看到受损痕迹就要检修，对于GIS来说，内部放电问题频发，关键是要识别其放电部位，结合实际情况来检修，而且要保证各方都筹备就绪再回到正常的试验轨道。结合放电具体出现的时间，可以让各方之间彼此协作、相互交流再重新回归至试验加壓程序。

4  结语

谐振耐压试验面临着复杂多变的环境，需要试验人员具有较高的专业水平，而且必须切实遵照相关的规则制度，必须积极地应对一切风险因素的威胁，要充分地确保设备安全与人员的安全，在此基础上来开展试验工作，才能收到理想的成效。

参考文献：

[1]刘柏青.电力系统及电气设备概论[M].武汉大学出版社，2005.

[2]苑舜.高压开关设备状态监测与诊断技术[M].机械工业出版社，2001.

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

（江门市电力工程输变电有限公司，广东 江门 529000）