GIS试验

系指气体绝缘金属封闭开关设备(组合电器),它是由断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、套管和母线等元件直接联结在一起,并全部封闭在接地的金属外壳内,壳内充以一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。通常110KV及以下电压等级采用全三相封闭式;330KV及以上等级一般采用单相封闭式结构。有时对母线采用三相封闭式结构。GIS试验包括元件试验、主回路电阻测量、SF6气体微水含量和捡漏试验以及交流耐压试验等。SF6气体微水含量和捡漏试验基本原理与敞开式SF6断路器一致。
      主回路电阻测量
一般在抽真空充 SF6气体之前进行主回路电阻测量。测量主回路电阻可以检查主回路中的联结和触头接触情况,应采用直流压降法测量,测试电流不小于100A,若GIS有进出线套管,可利用进出线套管注入测量电流进行测量。若GIS接地开关导电杆与外壳绝缘,引到金属外壳以后再接,测量时可将活动接地片打开,利用回路上的两组接地开关导电杆关合到测量回路上进行测量;若接地开关导电杆与外壳不能绝缘分隔时,可先测量导体与外壳的并联电阻R1,然后按下式换算回路电阻R
            R=
基于直流压降法时,可采用直流电源、分流器和毫伏表测量回路电阻,也可采用回路电阻测试仪来进行测量。两者基本原理一致,测量时应注意接线方式带来的误差,电压测量线应在电流输出线的内侧,且电压测量线应接在被测回路正确位置,否则将产生较大的测量误差。
接线方式如图;
在GIS母线较长间隔较多,并且有多路进出线的情况下,应尽可能分段测量,以便有效地到缺陷的部位。现场测量的数据应与出厂试验数据比较,当被测回路各相长度相同时,测得的各相数据应相同或接近。
    QIS元件试验
GIS各元件试验应按GB50150-91《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》或DL/T596-1996
医用导管《电力设备预防性试验规程》进行。在条件具备的情况下,应尽可能对GIS各元件包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器和避雷器多做一些项目的试验,以便更好地发现缺陷。实验前,应了解试品的出厂试验情况、运输条件及安装过程中是否出现过异常情况,以便确定试验的重点,决定是否需要增加某些试验项目。
由于GIS 各元件直接联结在一起,并全部封闭在接地的金属外壳内,测试信号可通过进出线套管加入;或通过打开接地开关导电杆与金属外壳之间的活动接地片,从接地开关导电杆加入测试信号,各元件实验项目与敞开式设备一致。
一般在现场应做的试验项目:
1断路器
(1) 测量断路器的分、合闸时间及合分时间,必要时测量断路器的分合闸速度;
(2) 测量断路器分、合闸同期性及配合时间;
(3) 测量断路器合闸电阻的投入时间;
(4) 测量断路器分合闸线圈的绝缘电阻及直流电阻;
(5) 进行断路器操作机构的试验;
(6) 检查断路器操作机构的闭锁性能;
(7) 检查断路器操作机构的防跳及防止非全相合闸辅助控制装置的动作性能;
(8) 断路器辅助和控制回路绝缘电阻及工频耐压试验
2隔离开关和接地开关
(1) 检查操作机构分、合闸线圈的最低动作电压;
(2) 操作机构的试验;
(3) 测量分、合闸时间;
(4) 测量辅助回路和控制回路绝缘电阻及工频耐压试验;
3电压互感器和电流互感器
(1) 极性检查;
(2) 变比测试;
(3) 二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻及工频耐压试验;
4金属氧化物避雷器
(1) 测量绝缘电阻;
(2) 测量工频参考电压或直流参考电压;
(3) 测量运行电压下的阻性电流和全电流;
(4) 检查放电计数器动作情况。
连锁试验
GIS的元件试验完成后,还应检查所有管路接头的密封、螺丝、端部的连接、以及接线和装配是否符合制造厂的图纸和说明书。应全面验证电气的、气动的、液压的和其他连锁的功能特性。并验证控制、测量和调整设备(包括热的、光的)动作性能。GIS的不同元件之间设置的各种连锁应进行不少于3次的试验。现场应验证以下 连锁功能特性:
(1) 接地开关与有关的相互连锁;
(2) 接地开关与有关电压互感器的相互连锁;
(3) 隔离开关与有关断路器的相互连锁;
(4) 隔离开关与有关隔离开关相互连锁;
(5) 双母线接线中的隔离开关的隔离开关倒母线操作连锁。
    GIS现场交流耐压试验
一、 现场耐压试验的必要性和有效性
GIS在工厂整体组装完成以后进行调整试验,在使用合格后,以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元件或组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以彻底清理;国内外还曾出现将安装工具遗忘在GIS内的情况。这些缺陷如未在投运前检查出来,将引发绝缘事故。由于使试验设备和条件所限,早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验,事故统计表明,虽然不能保证经过现场耐压试验的GIS不会在运行中发生绝缘事故,但是没有进行现场耐压试验的GIS却大都发了事故,因此国内外近年来已取得共识,GIS必须进行现场耐压试验。
GIS的现场耐压可采用交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等事宜装置进行。交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法,它能够有效地检查内部导电微粒的存在、绝缘子表面污染、电场严重畸变等故障;雷电冲击耐压试验对检查异常的电场结构
(如电极损坏非常有效,由于GIS导电部分对外壳的等值电容较大,现场一般采用振荡雷电冲击电压试验装置进行;操作冲击电压试验能够有效地检查GIS内部存在的绝缘污染、异常电场结构等故障,现场一般也采用振荡型试验装置。目前,由于试验设备和条件所限,现场一般只做交流耐压试验。
  现场交流耐压试验设备
目前,GIS的现场交流耐压试验一般采用三种试验设备,即工频试验变压器、调感式串联谐振耐压实验装置和调频式串联谐振耐压试验装置。工频试验变压器由于其设备庞大笨重,现场运输困难,一般仅适宜于在现场进行110kv电压等级的GIS,且试验~过程中若被试品发生闪络或击穿,短路电流极易烧伤被试品。自从有了串联谐振耐压试验装置以后,现场已很少试验工频试验变压器作耐压设备。调感式串联谐振耐压试验装置采用铁芯气隙可调节的高压电抗器,其缺点是噪音大、机械结构复杂、设备笨重、运输困难,但试验电压频率一般为工频。调频式串联谐振耐压试验装置采用固定的高压电抗器,试验回路由可控硅变频电源装置供电,频率在一定范围内调节,其特点是尺寸小、质量轻、品质因数高,可带电磁式 电压互感器同时试验,“无试验死区”,但试验电压频率非工频,且由于变
ising模型
频电源装置内电子元器件很多,其可靠性稍差。随着电子技术的进步,其可靠性已大大提高。IEC517和GB7674均认为试验电压频率在10~300Hz范围内与工频电压试验基本等效。目前国内外大多数调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。
  串联谐振耐压试验装置的原理
下图为串联谐振试验回路的原理图,试品上电压ǘc和电源ǘe的关系为
  ǘc=-
当调节电源频率或电抗器电感使 回路达到谐振条件,即 XL=X新语文学习C
  ǘc=1jǚe=-jQǚQ
Q=          式中  Q——谐振回路的品质因数。
装置的质量轻,品质因数Q较高,可达50以上,所需电源容量仅为工频试验变压器的1/Q。被试品闪络击穿时,回路的电流仅为被试品击穿前回路电流的1/Q,对被试品的破坏小,同时输出电压波形好。
 
                                      TR—调压器;T—输出变压器
                                      L—可调电抗;C1、C2—分压器绍兴县报
                                      CX—被试品
串联谐振耐压试验装置的结构原理
(1) 调感式串联谐振耐压装置
原理图如下(2)。图中  CX河北卫视真情旋律是被试品GIS的等值电容C’X和分压器的等值电容C之和,L是电抗器的电感量。当调节电抗器使
      ωL=    (1)
时,电抗上的压降在数值上等于电容上的压降,即
    UL=UCX=U        (2)
试验回路电流为
IX=UωCX=          (3)
输出变压器T供给的电压大小由回路品质因数Q确定,其值为
  UT=          (4)
  (2)调频式串联谐振耐压试验装置。调频式串联谐振耐压试验装置结构原理如下图所示,当调节变频柜输出电压频率达到谐振条件,即
          ƒ=  时,各参数同时满足式(1)~式(4)。
  FC——变频电源柜;L—固定高压电抗器;C1、C2—分压器;C’X—被试品。
  现场交流耐压试验程序
1、 被试品要求李福兆
GIS应完全安装好,SF6气体充气到额定程度,已完成主回路电阻测量、各元件试验以及SF6气体微水含量和捡漏试验。所有电流互感器二次绕组短路接地,电压互感器二次绕组开路并接地。
交流耐压试验前,应将下列设备与GIS隔离开来:
(1) 高压电缆和架空线;
(2) 电力变压器和大多数电磁式电压互感器(若采用调频式串联谐振耐压试验装置;试验回路经频率计算不会引起磁饱和,且耐压标准一样,也可以与主回路一起做耐压);
(3) 避雷器和保护火花间隙;
GIS的每一新安装部分都应进行耐压试验,同时,对扩建部分进行耐压时,相邻设备原有部分应断电并接地。否则,对于突然击穿给原有部分设备带来的不良影响应采取特殊措施。
2、 试验电压的加压方法
试验电压应施加到每相导体和外壳之间,每次一相,其他非试相的导体应与接地的外壳相连,试验电压一般由进出线套管加进去,试验过程中应使GIS每个部件都至少施加一次试验电压。同时,为避免在同一部位多次承受电压而导致绝缘老化,试验电压应尽可能分别
由几个部位施加。现场一般仅做相对地交流耐压,如果断路器和隔离开关的断口在运输、安装过程中受到损坏,或已经过解体,应做断口交流耐压,耐压值与相对地交流耐压值可取同一数值。若GIS整体电容量较大,耐压试验可分段进行。
3、 交流耐压试验程序
GIS现场交流耐压试验的第一阶段是“老练净化”,其目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒,这些微粒可能是由于安装时带入而清理不净,或是多次操作后产生的金属碎屑,或是紧固件的切削碎屑和电极表面的毛刺而形成的。“老练净化”可使可能存在的导电微粒移动到低电场区域或微粒陷阱中和烧蚀电极表面的毛刺,使其不再对绝缘起危害作用。“老练净化”电压值应低于耐压值,时间可取数分钟到数十分钟。
第二阶段是耐压试验,即在老练净化过程结束后进行耐压试验, 为1min。
试验程序可选用图所示三种,现场的具体实施方案应与制造厂和用户商议。
4、 现场耐压试验的依据
(1) 如果GIS的每一部件均已按选定的完整试验程序耐受规定的试验电压而无击穿放电,则认为整个GIS通过试验。
(2) 在试验过程中如果发生击穿放电,则应根据放电能量和放电引起的各种声、光、电、化学等各种效应以及耐压试验过程中进行的其他故障诊断技术所提供的资料进行综合判断。遇有放电情况,可采取下述步骤:
1) 施加规定的电压,进行重复试验,若设备或气隔还能经受,则该放电是自恢复放电。如果重复试验电压达到规定值和规定时间时,则认为耐压试验通过,如果重复试验再次失败按2)项进行。

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