一种500kV GIS设备的交流耐压试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交流耐压试验技术领域，尤其设及一种500kVGIS设备的交流耐压试 验方法。
【背景技术】
[0002] GIS设备（gas-insulatedmetal-enclosedswitchgear)是指气体绝缘金属封闭 开关设备，它是由断路器、隔离开关、接地刀闽、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管和母 线等原件直接联结在一起，并全部封闭在接地的金属外壳内，壳内充W-定压力的sra气体 作为绝缘和灭弧介质。GIS具有结构紧凑、占地面积和空间占有体积小、运行安全可靠、安装 工作量小、检修周期长等优点。
[0003]GIS在工厂整体组装完成W后进行调整试验，在试验合格后，W运输单元的方式运 往现场安装工地。运输过程中的机械振动、撞击等可能导致GIS原件或组装件内部紧固件松 动或相对位移。安装过程中，在联结、密封等工艺处理方面的可能失误，导致电极表面刮伤 或安装错位引起电极表面缺陷；空气中悬浮的尘埃、导电微粒杂质和毛刺等在安装现场又 难W彻底清理。运些缺陷如未在投运前检查出来，将引发绝缘事故。统计表明，GIS的绝缘事 故中约有2/^3发生在未进行过现场耐压试验的设备上。
[0004] 交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最直接和最有效的方法。交流耐压试验 符合设备绝缘实际运行情况，能有效地发现上述绝缘缺陷。故交流耐压试验在电气设备绝 缘的各项试验中，是一项具有决定意义的试验。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种500kV GIS设备的交流耐压试验方法。
[0006] 本发明的技术方案如下：一种500kVGIS设备的交流耐压试验方法，包括W下步 骤：
[0007]步骤（1)试验前准备:断开高压电缆、架空进线、变压器与GIS设备的连接，检查试 验仪器后，将试验仪器与GIS设备连接形成交流耐压试验回路；
[000引所述试验仪器为变频式串联谐振耐压装置，所述变频式串联谐振耐压装置由变频 电源、励磁变压器、电抗器和分压器组成；
[0009] 步骤(2)分段加压试验:在最高运行相电压对GIS设备逐步施加交流电压进行老练 试验15min，然后操作断路器、隔离开关及接地刀闽，并升压至耐压值进行Imin的交流耐压 试验，记录谐振回路的品质因数、谐振频率、试验容量、试验电流和励磁变压器容量，然后判 断GIS设备是否出现故障；
[0010] GIS设备的耐压值为出厂试验时施加电压的80 %，试验电压施加到每项主回路和 外壳之间，每相一次，其他相应的主回路应和接地外壳相连，每个部件都至少施加一次试验 电压，并避免设备部件多次重复耐压。
[0011] 本发明利用串联谐振耐压装置进行GIS设备的交流耐压试验，可W利用较低电压、 较小容量的变压器对大容量GIS设备进行耐压试验。
[0012] GIS设备交流耐压试验中通过变频电源将Ξ相工频电源变为频率和电压可调的电 源输出，通过调节电源频率使试验回路中的感抗等于容抗，电路发生串联谐振，使电感或电 容两端获得一个等于励磁变输出电压Q倍的电压，Q为谐振回路的品质因数：
[0013]
当回路发生串联谐振时，试验回路中的感 抗等于容抗Xl=Xc，此时：
[0014]
[0015] U-励磁变输出电压，I-励磁变输出电流，R-串谐系统等效电阻，Uc-串谐输出 电压，ω-角频率，ω=2时;L-电抗器电感量，H。
[0016] 由式（1)可知，Q的大小与回路中的电感值、电容值和电阻值有关，而在电抗器的电 感值远大于回路中等效电感、回路中的等效电容基本恒定不变的情况下，减等效电阻可W 达到提高Q值的目的。
[0017] 回路中的等效电阻包括电抗器直阻、励磁变等效电阻和回路中电晕损耗等效电 阻。其中电抗器直阻和励磁变等效电阻基本不变，所W降低回路中电晕损耗对降低回路中 的等效电阻起到关键作用，试验时为了降低电晕损耗，应尽量选择晴天空气较干燥时进行， 一次引线应尽量使用防晕导线并尽量缩短其长度，一般不宜使用裸铜线，加压套管处应加 装均压环，电抗器应对地绝缘、表面干燥清洁。
[001引所述GIS设备的交流耐压试验回路发生谐振，Xl=Xc，即01^=1/0(：，则回路谐振频 率按式(2)进行计算：
[0019]
( 2 )
[0020] fo-谐振频率，Hz;
[0021] L一电抗器电感量，Η;
[0022] C-被试GIS设备和分压器电容量，F。
[0023] 所述GIS设备的交流耐压试验回路中流过的电流等于流过电抗器的电流等于流过 被试GIS设备的电流，试验电流可按式(3)进行计算：
[0024] i=Il=Ic=co〇Jc(3)
[0025] I、Il、Ic-试验回路中的电流或流过电抗器或被试品的电流，A;
[0026] ω-角频率，ω=化f;
[0027] 化一被试GIS设备两端的试验电压，kV。
[0028] 所述GIS设备的交流耐压试验回路中试验容量等于被试品两端的试验电压乘W流 过它的电流，可按式(4)进行计算：
[0029] Ps=UcIc=ω〇][2 (4)
[0030] Ps-试验容量，kVA。
[0031] 所述GIS设备的交流耐压试验中励磁变压器容量应大于式(5)的值，变频电源容量 等于励磁变压器的容量：
[0032]
( 5 )
[0033] P-励磁变压器容量，kVA;Q-试验回路品质因数。
[0034] 谐振时，试验电源所带负荷几乎为纯阻性的，输入功率也仅为被试品容量的1/Q， 即：
其中Ps为试验容量。本发明使用串联谐振耐压装置，可W利用较 低电压、较小容量的变压器对大容量GIS设备进行耐压试验。
[0035]与现有技术相比，本发明具有W下有益效果:本发明采用串联谐振耐压装置对GIS 设备进行交流耐压试验，串联谐振耐压装置输出电压波形好、升压平稳，若在试验过程中发 生闪络、击穿放电，系统会因失去谐振条件而使试品上的高电压立即消失，从而不会对被试 品和试验设备产生破坏。
【附图说明】
[0036]图1为GIS设备的现场交流耐压试验的加压程序图；
[0037]图2为普巧换流站的GIS设备#1M及其所带间隔耐压试验带电范围图及相应刀闽、 地刀状态；
[0038] 图3为普巧换流站的GIS设备及其所带间隔和#21B相处理后耐压试验带电范 围图及相应刀闽、地刀状态；
[0039] 图4为普巧换流站GIS设备的#2母线B相故障排查带电范围图；
[0040] 图5为普巧换流站GIS设备的#2母线B相故障排查带电范围图；
[0041] 图6为普巧换流站GIS设备的5011间隔CT气室故障排查带电范围图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0043] W下实施例对普巧换流站的GIS设备进行现场交流耐压试验，被试GIS设备由厦口 ABB高压开关有限公司生产，其相关技术参数如表1所示，被试GIS设备单相对地电容量约为 65nF。
[0044] 表 1
[0045]
[0046] 实施例中采用的变频式串谐装置耐压装置主要由变频电源、励磁变、电抗器、分压 器组成，其主要技术参数如表2所示。
[0047] 表2变频式串联谐振耐压装置主要部件技术参数 [004引
[0049]
[0050] 交流耐压试验的最高电压为592kV，由表1所示的设备参数可w看出，每节电抗器 的额定电压为200kV，使用3节或4节电抗器均可W满足试验要求;试验用每节电抗器高约 2.2m、重约4t，考虑到现场设备的安装和试验安全问题，遂决定采用3节电抗器进行试验。
[0051] 每节电抗器的额定电感为100H，因此谐振回路的电感为300H，目化= 300H。若要在 可调频率范围内发生谐振，按照全补偿的原则，将L、f值代人式(2)中，得到试验电容量的范 围为：0.94nF<C<211nF。
[0化2]当试验电容量为21 InF、试验频率为20化时，此时的电流值为：Ι=ω〇] = 2X3.14 X 20 X 211 X 1 X 59200=15.6Α，大于设备额定电流10Α。当I=10Α时，计算可得试验电容 量最大为85.6nF，此时谐振频率为31.42Hz。
[0053]由上述的分析计算可W看出，采用3节电抗器完全可W满足GIS设备的交流耐压试 验工作。
[0化4]GIS设备试验原则
[0055] GIS现场交流耐压试验电压值应为出厂试验时施加电压的80%，试验电压应施加 至晦项主回路和外壳之间，每相一次，其他相应的主回路应和接地外壳相连，每个部件都至 少施加一次试验电压，并应避免设备部件多次重复耐压。现场一般只进行相对地交流耐压 试验，在怀疑断路器和隔离开关的断口在运输、安装过程中收到损坏，或经解体，应做断口 间的交流耐压试验。
[0056] GIS设备分段加压的选择
[0057]由于GIS设备间隔较多，电容量大，经过分析计算为了使试验顺利进行、试验设备 保持一定的裕度，在试验时采用分段加压的方式进行。分段加压时容量的选择应尽量遵循 容量均分的原则，W便按照相同标准，在同一个频率下考验设备的绝缘水平。
[005引GIS设备试验加压程序
[0059]GIS设备的出厂试验电压为740kV，规程要求现场试验的耐压值为化= 740X0.8 = 592kV，根据规