摘 要：電氣設(shè)備的故障大多數(shù)是絕緣故障，是內(nèi)部存在絕緣缺陷，引起局部發(fā)電，經(jīng)過(guò)熱、化學(xué)、機(jī)械力等的作用使缺陷擴(kuò)大引發(fā)故障。交流耐壓試驗(yàn)是檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣缺陷最有效的方法。本文主要介紹500kV變電站GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)的概念、原理、具體操作步驟及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：交流耐壓試驗(yàn)；GIS；變頻諧振

中圖分類(lèi)號(hào)：TM595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0062-02

1 交流耐壓試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 概 念

交流耐壓試驗(yàn)是指在被試驗(yàn)電氣設(shè)備上施加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定工頻耐受的交流電壓，并持續(xù)一定時(shí)間后將電壓均速且迅速地降為零，被試驗(yàn)設(shè)備在試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)生表面閃絡(luò)或絕緣擊穿等情況，則被認(rèn)為合格。交流耐壓試驗(yàn)?zāi)苷鎸?shí)的模擬被試驗(yàn)設(shè)備內(nèi)部電壓的分布，能有效的發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，是檢測(cè)絕緣缺陷的有效方法。但同時(shí)注意，由于交流耐壓試驗(yàn)所加的工頻電壓遠(yuǎn)大于電氣設(shè)備的額定工作電壓，有可能使內(nèi)部絕緣缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大甚至擊穿，應(yīng)在非破壞性試驗(yàn)合格后在進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

目前GIS交流耐壓試驗(yàn)采用主要采用三種試驗(yàn)方法。①并聯(lián)諧振耐壓法。當(dāng)變壓器電壓滿(mǎn)足要求，電流不滿(mǎn)足時(shí)，采用電抗器并聯(lián)補(bǔ)償或調(diào)頻達(dá)到補(bǔ)償，處于電流諧振；②調(diào)感串聯(lián)諧振耐壓法。當(dāng)變壓器電流滿(mǎn)足要求，電壓不滿(mǎn)足時(shí)，采用電抗器與被試驗(yàn)設(shè)備串聯(lián)，可調(diào)感達(dá)到完全補(bǔ)償，處于電壓諧振，頻率可為工頻；③調(diào)頻串聯(lián)諧振耐壓法。當(dāng)變壓器電流滿(mǎn)足要求，電壓不滿(mǎn)足時(shí)，采用電抗器與被試驗(yàn)設(shè)備串聯(lián)，調(diào)整電源頻率，處于電壓諧振，頻率在20～300Hz。變頻諧振具有容量大，重量輕，被試驗(yàn)設(shè)備擊穿時(shí)所受的破壞小，電壓波形好等特點(diǎn)，GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓建議選擇該方式。

2 調(diào)頻串聯(lián)諧振裝置的工作原理

調(diào)頻串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)裝置是指運(yùn)用串聯(lián)諧振原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和被試驗(yàn)設(shè)備的電容C串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到被測(cè)試設(shè)備上電壓的裝置。調(diào)頻串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)裝置工作原理如圖1所示。

380V交流電通過(guò)變頻電源VF轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)頻率及幅值的電壓，并通過(guò)變壓器T進(jìn)行升壓后和電抗器L、電容分壓器CF（C1+C2）、被試驗(yàn)設(shè)備的電容Cs組成串聯(lián)諧振回路，其等效電路圖如圖2所示。

其中諧振回路中各電氣量關(guān)系如下：

I= （式1）

式中：感抗XL=ωL；容抗XC= ；角頻率ω=2πf。

當(dāng)施加的電源電壓U不變，且R、L、C都固定時(shí)，I隨著f而變化，當(dāng)電源頻率為f0時(shí)，XL=XC時(shí)，電流有個(gè)極大值，即阻抗Z有個(gè)極小值Z=R。RLC串聯(lián)電路成為串聯(lián)諧振，f0成為諧振頻率，故：

f0= （式2）

這時(shí)諧振電路上的電感L與電容C上的電壓，由于XL=Xc，所以：

U =U ，UC=U ，U =Uc

諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q為諧振時(shí)電感（或電容）的電壓UL（或UC）與總電壓數(shù)值之比：

Q= = = = （式3）

可見(jiàn)諧振時(shí)，被試驗(yàn)設(shè)備所加電壓為電源電壓的Q倍，當(dāng)R遠(yuǎn)小于XL或XC時(shí)，Q大于等于1，（Q一般在20～80之間），則電容兩端的電壓比電源電壓大很多倍。若在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生擊穿故障，諧振條件不被滿(mǎn)足，回路故障電流將瞬時(shí)下降很小，到試驗(yàn)電流的的1/Q倍以下，對(duì)被測(cè)試設(shè)備的影響很小。實(shí)際工作中正利用特點(diǎn)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

3 GIS的交流耐壓試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)接線及步驟

GIS的交流耐壓試驗(yàn)接線方式如圖3所示（圖中僅為某一相），電容電壓即作為諧振電容，更主要是測(cè)量高壓側(cè)電壓。

GIS交流耐壓試驗(yàn)分為兩個(gè)階段：①老練試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為設(shè)備的最高運(yùn)行電壓，其目的是清除GIS內(nèi)部可能存在的導(dǎo)電微?；蛎?；②耐壓試驗(yàn)，即在“老練凈化”過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。按南方電網(wǎng)公司印發(fā)《執(zhí)行GIS（HGIS）設(shè)備新技術(shù)規(guī)范的原則意見(jiàn)》即新56條，要求220kV及以下的GIS/HGIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)為出廠試驗(yàn)的100%，500kVGIS/HGIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)為出廠試驗(yàn)的90%，目前只有少數(shù)廠家按原技術(shù)合同現(xiàn)場(chǎng)耐壓按出廠值的80%進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)視具體情況而定。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)一般采用老練15min，耐壓1min時(shí)序。耐壓試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)1min后電壓迅速將至為零，如無(wú)散落，擊穿放電，則認(rèn)為整個(gè)GIS耐壓試驗(yàn)通過(guò)。試驗(yàn)后需對(duì)被試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行放電，測(cè)量絕緣電阻，耐壓試驗(yàn)前后的絕緣電阻應(yīng)無(wú)明顯變化。對(duì)于間隔較多，設(shè)備容量不夠的情況下，可分段進(jìn)行。從不同的地方加壓，保證每個(gè)主回路都進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，斷路器和刀閘都要在合閘狀態(tài)下進(jìn)行，盡量避免重疊，以免重復(fù)耐壓試驗(yàn)。

3.2 交流耐壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)

對(duì)GIS主回路相對(duì)地及相間耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行如下檢查：①其他常規(guī)高壓試驗(yàn)及氣體試驗(yàn)應(yīng)合格；②SF6氣壓處于正常位置；③斷開(kāi)與GIS相鄰的外部連接線如電纜、架空線等；④斷開(kāi)GIS避雷器及電磁式電壓互感器，它們可和主回路進(jìn)行15min的老練試驗(yàn)，頻率不能低于50Hz，防止電壓互感器磁飽和；⑤對(duì)于三相共體的GIS，非試驗(yàn)相必須接地；⑥CT二次繞組必須全部短接并接地；⑦PT的大N及二次繞組的小n接地，防止PT二次短路；⑧合上試驗(yàn)回路的斷路器，隔離開(kāi)關(guān)；⑨耐壓試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)試品測(cè)量絕緣電阻；⑩加壓前需對(duì)試驗(yàn)接線，設(shè)備狀態(tài)、安全措施做重新確認(rèn)檢查。

3.3 異常情況分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表明，大概有10～20%的GIS在現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)中發(fā)生擊穿。這需判斷擊穿點(diǎn)，并通過(guò)分塊試驗(yàn)、排除法、檢測(cè)擊穿聲音定位?，F(xiàn)在特高頻機(jī)超聲波定位更加精準(zhǔn)，還可以診斷為擊穿盆子的絕緣缺陷。如果重復(fù)耐壓失敗，須將設(shè)備解體，打開(kāi)放電間隔，仔細(xì)檢查絕緣損壞情況，處理完成后，再進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

交流耐壓試驗(yàn)是GIS投運(yùn)前必須進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目，可有效的在制造或安裝過(guò)程中內(nèi)部殘留的雜質(zhì)微粒、絕緣損壞等異常缺陷，必須深入了解其試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法，以保障作業(yè)的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]周啟龍，劉恒赤，主編.高電壓技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社，2004.

[2]劉安宏.GIS耐壓試驗(yàn)問(wèn)題的探討[J].科技傳播，2011（6）：196～197.

收稿日期：2018-3-23