GIS耐压

GIS耐压（通用5篇）

GIS耐压 篇1

GIS产品生产装配完毕以后, 在出厂前有工频耐压这个环节, 按照要求110kV电压等级的GIS产品1min工频耐压要达到230kV, 220kV电压等级的GIS产品1min工频耐压要达到460kV。在实际生产过程中, 造成以SF6气体为绝缘介质GIS (Gas Insulated metalenclosed Switchgear, 即气体绝缘金属封闭开关的简称, 国内称之为封闭式组合电器) 产品耐压闪络的原因很多, 比如有异物混入、导体上有毛刺、设计余度不够等都会造成耐压闪络, 闪络后会造成产品返工, 同时有可能零部件报废, 造成很大的经济损失。下面分别对在稍不均匀电场中发生闪络的各种情况进行分析和阐述。

一、造成耐压闪络的各种因素分析

1. GIS产品结构设计对耐压闪络的影响。

GIS产品设计绝大部分采用稍不均匀电场, 稍不均匀电场的击穿条件就是其自持放电条件, 自持放电条件的数学模型如式 (1) :

式 (1) 中, 积分路程是沿着最短的电力线从一个电极到另一个电极。已知, 若知道电场分布的解析式为, 则根据这三项关系, 原则上可以找到稍不均匀场的击穿电压。

现以同轴圆柱电极为例, 计算稍不均匀电场中的击穿电压为式 (2) :

从式 (2) 可以看出, 在不均匀电场中, 温度不变时, 对于几何相似间隙, 其击穿电压为气体压力和决定间隙形状的某个几何尺寸间乘积的函数。

通过稍不均匀电场击穿电压的数学建模和实际测试曲线可以看出, 随着间隙距离的增加和电场不均匀程度的增大, 击穿电压增加得越来越慢, 电压增加出现饱和现象。因此SF6电气设备不能单依靠加大间隙距离来提高击穿电压, 重要的是在增加间隙距离的同时要改善电场分布。提高SF6压力也是提高击穿电压的有效措施, 但会受到气体液化和外壳压力的制约。

2. 电极表面状态及导电微粒对耐压闪络的影响。

实验证明, 在稍不均匀电场中, 大气压力下电极表面的状态对击穿电压影响很小, 但是在高气压情况下, 由于电极间的电场强度较高, 电极表面的粗糙不平、毛刺或异物会造成这些局部点上的电场强度更大, 最终导致间隙击穿。

(1) 表面粗糙度的影响。电极表面的粗糙度常以表面最大的凹凸差Rtm表示, 称为最大粗糙度, 用Kf来表示粗糙度引起击穿电压降低的系数, 图1显示了不同压力下Kf随平均粗糙度Rt的变化曲线。Rt越大击穿电压越低。

图1给出了Kf绝缘气体压力和最大粗糙度滑度乘积P20·Rtm的变化曲线, P20是温度为20℃时的压强, 而当P20·Rtm>4MPa·μm时, 开始影响击穿电压。因此在工程设计中, 必须考虑零部件的粗糙度要求。

(2) 异物对耐压闪络的影响。在工程实践中, 异物的存在也是造成耐压闪络的主要原因, 异物附在电极上, 相当于增加了电极的粗糙度, 导致击穿电压降低。如图2以球形金属微粒对电极为同轴圆柱在SF6气体中击穿电压的影响为例, 同轴圆柱的内径为150mm、外径为250mm, 可以看出随着微粒直径的增大, 击穿电压明显降低, 并且随着SF6气体气压的升高, 击穿电压降低得更加严重。由此可见, 导电微粒对耐压击穿的影响是非常大的, 因此在高压电器的装配和维修过程中, 必须注意清洁, 尽量避免异物进入。

注:微粒直径, 线1为无微粒, 线2为1.6mm, 线3为3.2mm, 线4为6.4mm

二、结论与建议

产品结构不合理或者在装配、维修时让异物混进产品内部, 都会造成耐压击穿现象。返修会造成巨大的人力、物力的浪费, 如果在产品开发设计时精确地考虑设计余度, 就不会造成耐压闪络。当然, 如果设计余度留得过大, 会造成材料的浪费, 制造成本的增加, 这是生产厂家不愿意做的事情;同时, 在装配过程中, 如果严格控制装配工艺, 在各个环节加强对异物混入的控制, 保证产品装配的洁净度, 也会降低产品在工频耐压时的闪络率。

关于GIS耐压的探讨 篇2

关键词：高电压,GIS,串联谐振

1 试验要求和选择试验方案

1.1 在GIS现场试验过程中, 试验天气的状况对品质因数Q值影响很大, 品质因数Q= (L/C) 1/2/R, 但是随着试验电压值的慢慢升高, 试验回路中发生电晕, 有功损失R也会增加, 造成品质因数Q下降。 在阴天或空气湿度较大的情况下, 品质因数Q值将减少30%左右, 使得励磁变压器输入电压增大, 因此GIS的耐压试验一定要选择晴天或空气较干燥的情况下进行试验。

1.2 当被试品电容量很大时, 所需变压器的容量也相当大试验中的电容电流分量占绝大部分, 为此可以采用补偿的方法来减少流经试验变压器高压绕组中的电流, 从而减少试验变压器容量。

1.3 根据GB 7674-1997 标准规定, GIS交流试验电压值为出厂试验电压值的80%, 频率为10~300 Hz, 选择GIS的试验方案要求, 试验单位及GIS生产厂家和用户共同商定。 试验过程一般分为“老练试验”和“耐压试验”两个阶段。 实际由于GIS的生产厂家不同, 试验方案也会略有差别。

1.4 “老练试验”阶段 (包括TA、TV、BLQ) , 试验电压由零值逐步升压到73 k V, 进行5 min的耐压试验, 可以分相单独进行老练试验, 也可以三相同时进行老练试验, 然后将试验电压逐步降压至零值。 110 k V GIS中的TA、TV、BLQ切除后, 分相单独进行耐压试验, 试验电压由零值逐步升压到126 k V, 试验时间5 min, 然后将试验电压值继续升至184 k V, 进行1 min的交流耐压试验。

2 试验参数的确定

2.1 GIS试验回路由变频电源、励磁变压器、高压电抗器、分压器、避雷器和试品组成, 变频电压谐振试验设备为厂家生产的成套设备, GIS试验电压值是一定的, GIS的电容量Cx由选择高压电抗器的电感量L和品质因数Q来决定。

2.2 首先确定试品的电容Cx。 GIS的电容量Cx可以通过一些资料查到, 算出GIS的电容量Cx。 110k V GIS每间隔电容量一般为600~800p F, 220k V每间隔电容量为800~1000p F, 这些数据在试验中可以参考使用。

2.3 高压电抗器电感量L的选择: 实际应用中的变频电压谐振试验装置, 高压电抗器是由试验设备生产厂家配套的, 电感量L是一定的, 不同容量的试验设备, 所配高压电抗器的电感量也是不同的, 高压电抗器的连接方式由试验电压值和试验电流来决定, 试验电压值大于高压电抗器的额定电压值, 高压电抗器要采用串联分压的方法。 试验电流值大于高压电抗器额定电流值时, 高压电抗器要采用并联分流的方法。

2.4 试验回路中, 高压电抗器不同的连接方式, 电感量L在试验中的计算方法, 根据电抗器在试验回路中串并联连接方式, 算出电抗器的电感量, 然后乘以系数1.05。

品质因数:

Q= (L/C) 1/2/R

式中C=C (分压器) +Cx

R=RL+RT2

2.5 RL是电抗器的内阻, RT2 是励磁变压器副边的直流电阻, 工程应用中R应等于电抗器的电阻、励磁变压器二次侧电阻、分压电容器和GIS试品有功分量及谐振回路的。

2.6 电晕、电导损耗、涡流损耗等的有功损耗和。 因此我们所计算的品质因数Q比实际的品质因数Q要大些, 这样就可以算出励磁变压器二次侧输出电压值。 励磁变压器的输出电压一般至少是两个值, 因此我们应当选择比计算出的励磁变压器输出电压值略大的输出电压值, 来满足实际的品质因数Q。

3 注意事项

3.1 GIS接地必须符合技术规范, 试验时高压引线要使用专用的无晕引线。

3.2 GIS各气室SF6 气体压力在额定压力, 且充气24 h后测量微水合格, 处于运行状态, 现场确定无误后进行耐压试验。

3.3“老练试验阶段”GIS内的TA二次应短接, TA、TV和避雷器可以连接在一起进行“老练试验”, 耐压试验阶段TA、TV和避雷器应脱离。

3.4高压引线须用专用的试验联络线并可靠连接, 以防在试验过程中在外力和电动力的作用下造成引线松动引起闪络, 同时要考虑引线与套管的角度。

3.5 试验电抗器的底座下面不能有磁铁性物质, 如马路的钢筋网等, 避免漏抗造成对设备选频的影响。

3.6 试验电源严格按规定使用, 电压稳定, 三相平衡。 试验过程中, 附近不能有大型设备工作, 如电焊机, 真空泵, 滤油机等。此外, 电源线不能有缠绕、铰接现象且不能直接从GIS装置上跨过。

3.7 在GIS耐压时电压往往是从出口套管施加的, 为了避免同一个套管多次承受高电压, 导致绝缘老化, 试验电压尽可能分别由几个部位施加。

3.8 现场要使用16mm2的裸铜线作为试验设备的接地线, 接地线要拉直, 不可环绕打折, 否则GIS击穿放电时接地线上产生高压, 接地的顺序要按照试验设备的要求连接接地。

3.9 注意“假谐振点”。 试验过程中有时出现 “假谐振点”, 此时的变频输出电压值为50~ 80V, 而真正的谐振点变频电源输出电压均应小于20V, 试验过程中要注意识别。

4 试验结果的判定

4.1 按照商定的试验方案, GIS承受规定的试验电压值、1min无击穿放电现象, 认为GIS耐压试验通过。

4.2 试验过程中, 若GIS发生击穿放电的现象, 可以根据GIS放电量和放电引起的声、光、电、化学等各种效应进行判断, 在GIS或气隔能够承受, 放电是自恢复的放电,

4.3 我们认为耐压试验可以继续进行。 试验电压值从零值升到上次放电电压值时, 没有再次发生放电现象, 耐压试验应继续进行, 电压值直至升到规定的试验电压值, 这样我们认为是GIS耐压试验通过。假若电压升到上次放电电压值时, GIS再次发生击穿放电现象, 应立即终止耐压试验, 打开放电气隔进行绝缘检查, 检查处理完毕后, 方可重新进行耐压试验。

4.4 当内部固体绝缘发生击穿后, 击穿电压则呈现明显的下降趋势, 击穿趋势与绝缘恢复时间的长短也没有相关性。

4.5 设备的任何一个内部缺陷都可能造成试验的终止, 正确的判断放电的位置和原因并制定出处理方案是关键, 这就得依靠试验人员细心观察, 扎实的理论基础及丰富的试验经验, 在每一次试验中不断积累。 如果GIS每一部件按规定的试验程序耐受规定的试验电压无放电、闪络、击穿现象, 则认为整个GIS通过该项试验。

参考文献

GIS耐压 篇3

GIS是气体绝缘金属封闭开关的英文缩写。是把各种控制、开关、保护电器, 全部封装在接地的金属壳体内, 壳内充以一定压力的SF6气体作为相间、对地的绝缘及灭弧作用, 国内称之为封闭式组合电器。适应于各额定电压的电力系统中, 用以开合系统故障电流、母线转换和隔离线路、过电压保护和电压、电流测量等。它由以下元件组成:断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、共箱母线、电缆连接装置、套管、汇控柜及波纹管等。

随着变配电建设工程的快速发展, 尤其是特高压输变电工程的不断建设, GIS组合电器的使用量突飞猛进, 快速增长。因GIS全封闭组合电器具有结构小型化、自动化程度高等优点, 因此, 对其安装质量也有更高的要求。GIS组合电器的安装方法、工艺要求及质量过程控制还有待于提高。现结合自身多年来的安装经历和实践, 谈一下GIS全封闭组合电器的特点、安装工艺、关键工序质量过程控制要点和施工方案优化以及工装设计的应用。使其更好地把握GIS安装三要素, 保证安装质量, 缩短工期。

沙沱电站220k VGIS由西安西开高压电气股份有限公司生产。本电站GIS为双母线结构, 接线方式为:4回主变进线、5回出线、1个母联、1组测保, 共计11个间隔。除主母线为三相共箱式外, 其余元件为分箱式。GIS设备主要分为三部分进行安装:一部分为双母线及整体间隔 (含与沱黄三回出线电缆连接) , 安装布置在220k VGIS开关站内;第二部分为GIL4台主变进线管母线, 安装布置在上游中间副厂房▽320.00m电缆夹层;第三部分为与沱青相连的两回出线, 安装布置在GIS开关站户外上游侧。

1 GIS组合电器特点

1) 结构小型化:采用性能卓越的气体作绝缘和灭弧介质, 大幅度缩小变电站的容积, 实现变电站的小型化。252k V等级的GIS占地面积为敞开式的4.0%, 体积为敞开式的2.1%。

2) 可靠性高:带电部分全部密封于惰性气体SF6中, 与盐雾、积尘、积雪等外部影响隔离, 大大提高了运行的可靠性;此外还具有优良的抗地震能力。

3) 安全性好:带电部分密封于接地的金属壳内, 因而无触电危险;SF6气体为惰性气体, 所以无火灾危险。

4) 杜绝了对外部的不利影响:因带电部分全封闭在金属壳体内, 对电磁和静电实现屏蔽, 不会产生噪音和无线电干扰等问题。

5) 安装周期短:由于结构小型化, 可以在制造厂实现整机装配, 试验合格后, 以单元或整个间隔的形式运达现场, 因此可以缩短现场安装的工期。

6) 维护方便, 检修周期长:因结构布置合理, 灭弧系统先进, 延长了检修周期, 提高了产品的使用寿命;又由于其结构的小型化, 安装位置距地面近, 使维护更方便。

2 220k VGIS通用技术参数 (见表1)

3 GIS安装要素解析

GIS安装过程中的三大要素为:清洁度、密封性和真空度。因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行前质量的最后一个关键阶段。

大量的安装实践证明, 保证清洁度是GIS现场安装中最首的任务。除保证安装现场的清洁度以外, 还要求在总装前制造商应增加导体振动清洁的新手段, 尽量把空心体内部死角的残留物清理出来;同时也要求加强现场的施工管理, 建立更有效的监督机制。

密封性是GIS绝缘的关键, SF6气体泄露会造成GIS致命的故障, 因此密封性检查应贯穿于整个GIS安装的始终。密封效果主要取决于罐体焊接质量, 其次是密封圈的安装调整情况。

除上述两个关键因素外, 真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素, 是控制SF6含水量的重要保证措施, 它不仅能减少SF6气体本身的水分, 也可减少罐内其它物体 (绝缘体、密封体) 内所含的水分, 一般要求在充入SF6气体之前真空度要达到133Pa, 再继续抽真空30min。水分对GIS运行的影响关键在于:如果没有将SF6气体控制在0℃以下, 则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露, 所附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HF等低氟化物, 从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化。如果将SF6露点的允许值控制在较低值, 则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶, 它对绝缘性能几乎没有影响。因此, 在IEC及国际上均有规定:充入GIS的新气体在额定密度下其露点不应超过-5℃。

4 GIS安装程序要求及工艺流程

GIS安装是一项较复杂的工程, 事前要确定好安装方案、工艺标准和关键工序质量控制要求点等。在基础安装前, 要确定好场地的高程差及最高、最低点, 经监理审查并经业主认可后实施。在GIS安装过程中, 监理和业主等单位应适时对安装质量进行检测, 这也是对保证GIS安装质量最重要的环节。

GIS安装工艺流程:GIS元件装配前的检查→基础测量放线、安装及复测→施工环境条件具备→整间隔及主母线清扫组对→回路电阻测量→气室抽真空、充氮→静止24h后检测微水含量→超标的气室再次抽真空、更换分子筛后充氮干燥处理→合格的气室排出氮气、抽真空后充入SF6气体至额定→静止24h后再次检测微水含量→合格后检查主母线对接各法兰处的气密性→检漏合格后对进、出线套管及其他部件进行安装→主变高压侧管母线安装 (同上) →PT、CT、避雷器试验及断路器特性试验等同时进行→各间隔汇控柜二次配线、回路通电调试→GIS整体交流工频耐压试验、局放试验。

5 GIS安装前的准备

5.1 GIS元件装配前的检查

1) 组合电器元件的所有部件应完整无损;瓷件无裂纹, 绝缘件无受潮、变形、剥落及破损;元件的接线端子、插接件及载流部分应光洁、无锈蚀;安装前GIS各间隔气室压力值和含水量应符合产品的技术规定;密度继电器和压力表应经检验合格;紧固螺栓应齐全, 无松动;密封良好, 对每一充气运输部件应进行气压检查, 如发现问题, 则应尽早处理。

2) 为了及早发现因长途运输所引起的部件内部结构变化, 应及时测量各部件回路电阻值。

5.2 基础测量放线、安装及复测

按GIS设备安装的基础图和总体布置图的要求, 在地坪上用墨斗画出各间隔的间距、相距和主母线间的中心线, 并沿各中心线, 按间隔用经纬仪测出2~4点标高, 作为GIS就位的依据。由于GIS设备元件多为钢件连接, 母线上的几处伸缩节, 只是在温度变化时消除元件热胀冷缩产生的移位。如果设备安装的误差较大, 伸缩节也不能消除过多的误差, 因此, 对设备基础安装的误差值有很高的要求 (按厂家安装说明书的要求, 安装时伸缩节的平行偏差不大于±1mm) , 否则, 极可能导致误差过大而无法安装, 拆下重装既增加了施工成本, 又影响了工期进度。为此, 在设备安装前, 对基础进行了精细的测量、调整和有效处理, 严格将误差控制在±1mm以内, 保证了GIS设备安装能够顺利进行。

5.3 环境控制措施

由于SF6对于水分和杂质极为敏感, 对于安装现场的环境控制要求非常严格。因GIS安装需要打开气室, 因此特别注意安排在晴朗天气, 空气湿度小于80%时进行, 而且气室一旦打开必须连续进行安装至真空处理, 以减少气室在空气中的暴露时间。同时也应做好防尘处理, 要求在GIS室内的地面上铺设苫布, 并对其门窗及孔洞进行封堵, 以防止灰尘漂浮至气室内;要求在安装期间严格控制进入安装现场的人员, 且安装场地每天应设专人进行清扫, 以确保场地洁净;同时要求安装人员不得穿戴粗松纤维的工作服和手套, 头发必须包裹在帽中, 并戴好口罩。温度较高时, 应注意降温措施, 防止施工人员汗水滴入气室内, 导致GIS微水含量增大。

6 GIS安装工艺及质量控制要点

6.1 GIS安装方案优化

由于沙沱电站GIS间隔比较多, 工期安排十分紧张, 为了尽量减少安装过程中积累的误差, 避免返工, 同时也为了加快安装进度, 遂对GIS安装制定了一套新的作业流程。采用了从中间间隔开始, 向两侧同时推进的安装方法, 选定母联间隔为中间基准间隔, 安装顺序为:沱青II回出线间隔←4#主变进线间隔←3#主变进线间隔←沱黄III回出线间隔←沱黄II回出线间隔←母联间隔→双母线测保间隔→沱黄I回出线间隔→2#主变进线间隔→1#主变出线间隔→沱青I回出线间隔。首先调整母联间隔与其连接母线的高程, 让其略高于其它间隔1~2mm, 将此间隔定准位置后, 按上述顺序依次安装其它间隔。在安装过程中利用经纬仪测量主母线的直线度, 要求偏差控制在±1mm范围内。实践证明, 上述新的安装工艺极大地减少了以往从一侧开始安装向另一侧推进而造成误差的逐级累加, 导致最后几个间隔与主母线对接难度大, 同时也给GIS设备的安全稳定运行造成了很大隐患。施工方案的优化提高了GIS安装整体质量。

6.2 GIS管母线拼装及质量控制要点

GIS设备绝缘介质为SF6气体, SF6气体特性决定了GIS设备绝缘的击穿电压与电场均匀程度是有极大关系的, GIS设备的所有转角处都呈圆弧型, 导体设计成圆柱体结构, 电极周围用均压罩屏蔽。这些措施都是为了保证GIS设备的电场均匀, 从而提高击穿电压, 保证设备安全稳定运行。由于GIS元件的金属表面和绝缘子表面的划痕、毛刺、凹凸不平处对电场的均匀性都有不良的影响。因此在管母线拼装之前, 要对其进行详细的检查, 对于划痕、毛刺等部位需用1000目的细砂纸仔细打磨, 直至达到工艺要求为止, 对于打磨出的尘埃与金属粉末利用吸尘器进行吸附, 并仔细清扫擦拭干净。同时在安装过程中也要特别小心, 防止灰尘、潮气及杂质进入管母线内部, 安装前后应用清洁的塑料薄膜封住法兰对接口;安装O形密封圈时注意不要将其损伤, 在法兰密封面外侧应涂抹密封胶;法兰组对完成后应用适当力量的力矩扳手紧固螺栓, 以保证其连接面密封良好。对此项工序施工应做到严格控制并监督有利, 确保管母线拼装质量。

6.3 GIS主回路电阻测试及质量控制要点

主回路电阻的测试是GIS安装中的关键环节, 因为此项试验不仅可以检测各模块间触头接触的完好性, 而且可以核对主母线相位的正确性, 对于全封闭的组合电器来说, 相位的正确性和连接可靠性尤为重要, 要求拼装单元导电回路的直流电阻测量随拼装同步进行 (注意:GIS抽真空后充SF6气体前不得测量主回路电阻, 因为此时产品处于亚真空状态, 绝缘性能极差, 试验时可能引起盆式绝缘子因沿面放电而受到损坏) 。如测得的三相直流电阻值符合厂方标准, 并且相间比较值偏差满足要求后, 才可进行下一个气室的拼装, 如不满足要求必须查明原因, 处理合格后才能进入下道工序的施工, 由此消灭了投运后导电回路因接触不良而过热的故障隐患。

6.4 GIS气室微水处理新工艺应用

对GIS气室分类处理, 在GIS管母线的组对过程中, 气室水分处理 (即抽真空) 所占用的时间是制约工期的关键因数, 如果按照制造厂家的工艺要求进行施工, 将无法缩短安装工期。因此在施工前夕, 我方就气室水分处理中抽真空时段如何缩短, 同时又能保证安装质量, 做了比较细致的研究, 最终舍弃了常规的冗余处理办法, 制定了气室分类处理的新工艺。首先对整体到货GIS间隔所有气室进行微水值的测量, 并将微水值超标的气室提前进行处理;其次考虑到已安装的较大容量气室抽真空耗时长, 自行设计了一套与真空泵配合使用的气室快速抽真空装置 (避免了因突然停电或误操作而引起真空泵润滑油倒灌事故的发生) 。分别对CT、进出线及主母线等容量较大的气室预先进行抽真空处理, 同时与厂家提供的回收小车配合使用, 缩短了GIS气室微水处理时间。

G1S组装除对密封要求较高外, 对各气室内部SF6气体的含水量要求也很严格, 所以安装时应注意安装环境温度及湿度的控制, 严禁在湿度大的空气下揭开拼装单元的临时密封盖;气室敞露大气的时间应尽量缩短.一旦一个气室拼装完后应立即抽直空, 排除气室内的空气;另外, 在气室抽真空时可以配合装分子筛来吸收气室中的水分 (注意:干燥剂放置要迅速, 以尽量缩短在大气中暴露的时间) , 在抽真空密封试验合格后, 再换上活化过的高温分子筛, 这样对降低气室水分的效果比较好。

6.5 GIS充气、测微水、检漏方法及质量控制要点

在充SF6气体之前, 首先对SF6储气瓶内的水分进行检测, 其水分含量满足要求 (小于10μL/L) 后。可将SF6气体从储气瓶直接注入已抽真空完成的气室内, 必须注意的是, 应在组装好两个以上的气室时, 才准为第一个气室充气, 且要求首次充气不能超过气室气压额定值的50%, 其目的是为了避免对盆式绝缘子产生的机械损伤 (原因为相邻气室现为亚真空状态) 。待相邻气室首次充气完成后, 才能补充注入SF6气体至额定压力值 (断路器气室为0.6MPa, 其他气室为0.5MPa) 。待气室静止48h后, 检查各气室的微水含量 (断路器气室要求控制在150μL/L以内, 其余气室控制在250μL/L以内) 。如果气室水分超标则需将SF6气体回收至小车内进行干燥, 同时对该气室抽真空处理, 直至合格为止。气室充气完成后, 则需用薄塑料布将各法兰连接处包裹好, 待充入的气体静置24h后进行气体泄漏测试, 如果某个部位的气体泄漏量超标, 则需将该气室内的SF6气体回收, 并对其连接法兰拆开进行处理, 直至合格为止 (注意:必须按照安装手册对螺栓力矩的要求, 用力矩扳手逐个紧固法兰的连接螺栓, 以保证其对接处密封良好) 。

6.6 GIS安装工装设计方案的应用

本电站GIS设备除布置在220k VGIS开关站以外, 其它GIS设备布置在上游中间副厂房▽320.00m电缆夹层内。电缆夹层内的四台主变进线GIS管母线吊装就位, 成为本次施工中的难点。原因为电缆夹层内无任何起吊设施, 且汽车吊也无法进入该地段对GIS管母线进行吊装, 为了加快安装进度, 确保安装质量, 在安装前夕, 我方经过认真仔细的研究, 自行设计制造了一台“可拆卸万向移动式电动门型吊车” (见图1) , 并与起升高度3m的电动堆高车配合使用, 大大提高了安装效率, 缩短了工期。

7 GIS现场交流耐压试验

7.1 试验目的

1) 检查GIS总体安装后的绝缘性能, 以评估可能在将来导致内部故障的偶然原因如错误的紧固、处理、运输、储存和安装期间的损坏、内部存在异物等。

2) 该试验为出厂绝缘试验的补充, 目的在于检查完整设备的绝缘水平是否符合有关标准的规定和厂家技术条件的要求以及上述提到的非常规问题。在不危害GIS完好部件的前提下, 提供设备投运前的最终检查。

7.2 试验应具备的条件

1) 设备已全部安装完毕, 并充以合格的SF6气体, 气体压力保持在额定值;

2) 常规试验已完成, 且全部合格, 微水合格, 气体检漏合格;

3) 隔离开关、断路器及接地开关等能可靠动作;

4) 与GIS连接的电力电缆、电压互感器、避雷器、架空线应隔离, 并采取措施, 避免施加试验电压;

5) 所有电流互感器二次绕组应短路并且接地;

6) 试验电压从GIS的出线空气套管 (沱青I回或II回) 上施加;

7) 试验分三次完成, 每次试验一相, 其余两相接地。

7.3 试验参数计算、程序及步骤

7.3.1 试验参数计算

如图2所示, 设220k VGIS电容量为Cx, 分压器电容量为Cy, 总电容量约为C=Cx+Cy=15n F (根据试品长度及间隔数量估算, 分为三次加压, 即每次只带一相) 。根据电容量选取相应的电感L=720H, 谐振频率, 试验频率在试验设备输出的频率范围内。试品最大电流为I=2πf CU×10-3=1.7A (电抗器电流2A) , 因此, 试品的最大电流未超过励磁变高压侧额定电流和电抗器的额定电流, 能够满足试验要求。

该GIS设备最高运行电压Um=252k V, 相电压, 出厂试验电压为Uc=460k V, 现场耐压最高值为Uf=Uc×80%=368k V, 时间为1min;

7.3.2 试验程序

1) 老练试验

如图3所示, 在电压下对GIS进行老练净化, 时间为10min, 在继续老练净化3min。

2) 主绝缘耐压试验

加压至Uf=386k V, 持续耐压时间1min, 之后将电压迅速降为0。

7.3.3 试验步骤

1) 选择其中一相施加电压, 其它两相接地, 未加压的部分需采取隔离措施;

2) 检查主回路断路器、隔离开关及接地刀的位置, 确认其位置正常, 方可加压;

3) 主回路上所有避雷器及电压互感器需采取隔离措施, 或者利用第一次老练净化时带着一起试验, 待老练试验后再退出, 否则, 需等绝缘试验合格后再单独进行试验;

4) 待一切就绪后开始调整变频电源, 先将变频电源各种保护设置完成并正确后, 再初步寻找谐振点, 找到谐振点后慢慢调节电压, 观察电压、电流能否满足试验需要;

5) 无异常后再次升压至145k V→220k V→368k V, 试验时间顺序按照图3进行;

6) 其它两相也分别按照相同的程序进行交流耐压试验。

7.4 试验判据

如GIS的每一个部件均已按照选定的程序耐受规定的试验电压而无击穿放电现象, 则认为整个GIS通过试验。在试验过程中如果发生击穿放电现象, 可采取下列步骤。

1) 进行重复试验, 如果该设备还能经受规定的试验电压时, 则认为放电是自恢复放电, 耐压试验通过。如果重复耐压失败, 则按以下程序进行。

2) 设备解体, 打开放电间隔连接部位, 仔细检查绝缘损坏情况, 采取必要的修复措施, 待恢复安装后, 再进行规定的耐压试验。

8 结语

沙沱电站GIS组合电器安装仅用了45d。试验检测GIS气室微水值含量为:无弧室微水值为83~98μL/L;有弧室微水值为60~72μL/L;国标规定值无弧室≤250μL/L;有弧室≤150μL/L。对GIS所有法兰连接处进行密封测试, 测试结果核算成年漏气量均小于国标规定值年漏气量≤1%的要求。GIS组合电器整体耐压于2013年3月8日试验完毕, 试验电压为368k V/min, A、B、C三相一次性通过;局放检查, 三相放电量均≤2p C。由此表明, GIS设备现场安装的整体质量, 同时也证明了只有严把安装质量关, 严格按照规范及制造厂工艺标准的要求进行施工作业, 才能从源头上保障GIS安全顺利地投入运行。GIS设备自2013年5月份投入商业运行至今已超过半年的时间, 各项技术指标良好, 气室压力稳定。

参考文献

[1]印永华, 郭强, 张运洲, 等.特高压同步电网构建方案论证及安全性分析[J].电力建设, 2007, 28 (2) :1-4.

GIS耐压 篇4

随着国家经济的稳步增长, 城市迅速发展, 土地资源稀缺。而常规变电站占地广, 节约建设用地已成为变电站建设必须考虑的因素。220kV甚至500kV变电站逐步采用全封闭组合电器设备GIS代替传统的户外式变电设备, 具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。如贵州500kV奢香变和500kV六盘水变采用GIS和HGIS。

根据GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的要求, 对新投的GIS设备应进行交流耐压试验。GIS是由断路器、母线、隔离开 关、电压互感 器、电流互感 器、避雷器、套管7种高压电器组合而成的高压配电装置。对于220kVGIS, 单位长度电容量较大, 约为100~200pF/m, 所需试验 设备容量需数百千瓦, 普通交流耐压装置难以达到。对于同一试品而言, 采用变频谐振试验方式, 将试验设备电感与GIS设备电容相互补偿, 频率可调, 将使得耐压设备所需的电源容量 极大的减小。这有助于保护谐振试验电源和试品的安全, 因此变频谐振耐压试验更适合现场应用。本文采用串联谐振试验 装置对220kV和平变GIS进行交流耐压试验, 解决了交流耐压试验中的电源容量不足问题。

1串联谐振的基本原理

串联谐振的基本原理如图1所示。由电工知识得到:UC=I/ωC, UL=I×ωL, UR=I×R, U=UC+UL +UR, 当LRC串联回路中的感抗与试品容抗相等时, 电感中的磁场能量与试品电容中的电场能量相互补偿, 试品所需的无功功率全部由电抗器供给, 电源只提供回路的有功损耗。电源电压与谐振回路电流同相位, 电感上的电压降与电容上的压降大小相等, 相位相反。由图1可知, 当ωL=1/ωC, 回路的谐振频率f=1/2π槡LC, 也就是说, 电路发生串联谐振, 电源提供很小的励磁电压, 试品上就能得到很高的电压, 电源频率为谐振频率。

2变频串联谐振耐压试验装置的特点

利用串联谐振原理 在回路中 产生的高 电压, 一般频率 为30~300Hz。串联谐振高压发生器原理如图2所示。

VF—变频控制器L1—高压电抗器Cx —试品T1—励磁变压器C1、C2—高压分压器高、低压臂

当电源频率 (f) 、电感 (L) 及被试设备电容 (C) 满足下式时回路处于串联谐振状态, 此时:, 回路中电 流为I=U1x/R, 被试设备电压为UCx=I/ωCx, 输出电压与励磁电压之比为试验回路的品质因数:Q=UCx/U1x=ωL/R, 由于试验回路中电阻R很小, 故试验回路品质因数很大。一般正常时可达50以上, 即输出电压是励磁电压的50倍, 因此用较低容量的试验变压器就能得到较高的试验电压。这样就解决了在一般 的交流耐压试验中试 验变压器 容量不能 满足试验 要求的问 题。而此时电容量与电感的关系为ωL=1/ωC, 因为对某个试品而言, 电容量是固有的, 试验用可调电感的价格也非常昂贵, 因此解决问题的关键点就是如何改变回路的电源谐振频率, 在初始电压下调节回路的频率, 观察UC的变化, 当谐振电压达最大值时, 一旦增加或减小频率, 谐振电压都要下降, 此时谐振电压最大值时的频率为谐振频率, 这时的电压为谐振点电压, 增加励磁电压就能升高谐振电压, 从而达到试验电压目 的。另外, 由于试验回路是处于谐振状态, 回路本身具有良好的滤波作 用, 电源波形中的谐波分量在设备两端大为减小, 从而输出良好的正弦波形。当试品放电或击穿时, 即回路中等值电 容被短路, 谐振条件被破坏, 电压明显下降, 恢复电压上升缓慢, 试品上不发生暂态过电压, 且电源供给的短路电流受到电抗的限制而减少, 从而降低被试设备的损坏程度。

3应用实例

3.1试验对象

和平变220kVGIS, 三相供体。

3.2试验条件

试验前常规试验结束, 试验结果全部合格, SF6气体微水试验结果合格, 静置48h以上。

3.3试验电压

试验电压按照GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的要求, 交流耐压试验电压值为出厂的80%, 即为460×0.8=368kV, 交流耐压时间为60min。

3.4试验设备容量校核

220kV和平变GIS电容器大约为5000pF, 串联谐振试验装置电抗器每台电抗 值为50 H, 作串联使 用, 则总电抗 值为100H。根据谐振频率公式计算得谐振频率为159Hz, 变频电源所需功率为在变频柜输出频率范围内, 此时流过电抗器的电流为3.68A, 流过单台电抗器的电流小于电抗器额定电流4A, 满足试验要求。谐振时串联电抗器与GIS等效电容器无功功率数量相等, 电抗器无功功率为3.68kvar, 流过单台电抗器的电流小于电抗器额定电流4A, 满足试验要求。谐振时串联电抗器与GIS等效电容无功功率数量相等, 电抗器无功功率为368×3.68=1354kvar, 取试验回路Q=50, 则所需电源有功功率为27kW, 激磁变压器容量为300kVA, 满足试验要求。

3.5试验接线

对GIS分相进行交流耐压试验, 分相试验, 一相加压, 非加压相短路接地;电流互感 器短接接 地, Cx表示GIS等效容器。如图3所示。

VF—变频控制器L1、L2—高压电抗器Cx—试品 T1—励磁变压器C1、C2—高压分压器高、低压臂

3.6试验步骤

第一步对GIS进行耐压 试验, 试验电压 为额定运 行电压127kV, 避雷器、电压互感器配合交流耐压试验。

第二步为继续耐压试验, 烧掉GIS内部金属毛刺, 试验电压为220kV, 时间5min。

第三步为交流耐压试验, 试验电压为368kV, 试验时间为1min。

4试验注意事项

(1) 在交流耐压试验前, 务必进行绝缘电阻测试, 合格后方可进行交流耐压试验。

(2) 一定要仔细检查各输入输出接线是否正确和牢固, 接地务必可靠, 为防止所 接地引下 线未和主 网连接, 最好选择2个或以上接地点接地, 否则会导致分压器上的电荷无法释放而存在高压危险。

(3) 升压及交流耐压过程中, 密切监听有无异声。若发现电流急剧减少或升压过程中电压不变甚至下降, 应降压挂设地线查明原因。

5结语

综上所述, 利用串联谐振的方法进行交流耐压试验是完全可行的。对于试验中遇到的问题, 采用调整试验 频率、选择偏离谐振频率下进行试验和调整回路的品质因数的方法也 是行之有效的。前面所述仅仅是目前实际操作中发现的问题, 今后还会遇到一些其他的技术问题, 有待在实践中发现和解决。

摘要：介绍了变频串联谐振耐压试验装置的工作原理和优点, 阐明了其设计结构特点, 采用变频式串联谐振技术对220kV和平变电站现场交流耐压试验程序、方法和试验注意事项做了详细介绍。

关键词：串联谐振,交流耐压,变频,原理,应用

参考文献

GIS耐压 篇5

自20世纪60年代以来, GIS设备广泛运行于世界各地。它不仅在高压、超高压领域被广泛应用, 在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比, GIS结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强, 维护工作量小, 其主要部件的维修间隔不小于20年。但根据有关资料统计, 新投运的SF6断路器和GIS最初一段时间故障率一般高于常规电气设备, 运行几年后才会有所下降。SF6设备的绝缘事故有2/3都发生在未进行现场耐压试验的设备上, 可见现场交流耐压试验的重要性。

1 交流耐压试验

1) 试验在SF6气体额定压力下进行;

2) 对GIS试验时不包括其中的电磁式电压互感器及避雷器, 但在投运前应对它们进行试验电压为Um的5min耐压试验;

3) 罐式断路器的耐压试验方式:合闸对地;分闸状态下两端轮流加压, 另一端接地, 建议此项目与局放一起进行;

4) 对瓷柱式定开距断路器只作断口间耐压;

5) 试验电压按出厂试验电压的80%;

6) 试验电压应逐级递增, 先升至相电压并停15min, 再升至线电压停留3min, 然后再升至试验电压停留1min, 之后再由零升电压, 若能在规定试验电压值下耐受停留1min, 表示内部杂质或毛刺已清除, 交流耐压试验通过。

2 GIS现场耐压试验的必要性

1.母线;2.隔离开关;3.电流互感器;4.接地开关;5.断路器;6.隔离开关;7.电压互感器;8.套管

GIS全部或部分采用SF6气体作为绝缘介质, 并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备。它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、套管8种高压电器组合而成的高压配电装置, 全称为Gas Insulated Substation。这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中, 在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体, 故也称SF6全封闭组合电器。

GIS配电装置在包装、运输、储存和安装过程中, 或内部的绝缘污染、安装失误、设计部件偏差等, 都可能发生故障。进行现场常规耐压试验可尽早发现这些缺陷, 及时进行检修处理, 做到防患于未然。

3 现场交流耐压试验的重要性

3.1 发现问题

110kV茶都变电站110kV SF6 GIS生产日期为2007年8月, 型号是ZF6—126, 编号为20076D, 由新东北电气 (沈阳) 高压开关有限公司制造生产。

变电检修部受基建工程部委托, 于2008年9月2日对茶都变110kV SF6封闭式组合电器进行交流耐压试验, 试验程序如下:

1) 72kV加压5min;

2) 126kV加压3min;

3) 184kV加压1min。

从沙茶线出线外露导电部分引入电压, 三相设备分相加压, 若无异常现象出现, 视为耐压通过。

当天从C相开始进行试验, 对C相、B相的交流耐压过程中均无异常现象发生, 试验正常通过。在对A相进行试验时, 电压加至184kV持续2s时, 回路中发生击穿放电, 耐压试验设备立即自动分闸断电。试验人员当即检查试验回路, GIS以外部分的回路中未发现有任何放电痕迹, 遂依据有关试验标准进行重复试验, 以便进行准确判断。

第一次重复试验, 改从茶宝线出线外露导电部分引入电压, 断开茶110kV分段开关, 电压加至96kV持续0s时, 回路中即发生击穿放电, 初步判断故障点位于茶110kVI段母线至茶1号主变进线之间的回路中。

第二次重复试验, 断开茶110kV分段开关与110kVI段母线之间的刀闸, 断开茶1号主变进线与茶110KVI段母线之间的刀闸, 试验人员分段包干仔细监听, 电压加至98kV持续0s时, 回路中发生击穿放电。经过大家认真查找, 进一步判定故障点位于茶1号主变进线与茶110kVI段母线之间的刀闸至茶110kVI段母线之间一段长度约2m的气室中。

以上试验进行中, 生产厂家始终在现场参与, 对试验过程完全认可, 并同意立即与其公司联系, 尽快安排对茶都变110kVSF6封闭式组合电器交流耐压试验中发现的问题进行处理。

3.2 检查情况

2008年9月9日, 星期二, 多云, 环境温度26℃, 空气湿度61%。

厂家人员对茶1号主变进线与茶110kVI段母线之间的刀闸至茶110kVI段母线之间一段长度约2m的气室中进行处理, 先用气体回收车抽掉该段气室中的SF6气体, 抽至SF6密度继电器上表压为零值时, 打开该段气室上的手孔, 检查发现茶1号主变进线与茶110KVI段母线之间的刀闸与茶110kVI段母线连接之间的穿心绝缘子中A、B、C三相靠近气隔中心一侧的表面上均有一段直线距离长约10cm左右的闪络状放电痕迹.

综上所述, GIS设备的现场耐压试验是检查其绝缘性能的一项重要措施。

4 故障处理

对于该段气室中的其余部件检查未发现异常后, 针对此故障部位采取了以下措施:

1) 用细砂纸打磨绝缘子表面;

2) 用吸尘器吸取该段气室中的粉尘杂质;

3) 用高级面巾纸蘸取丙酮对检查过的部位进行擦洗;

4) 放入烘制过的干燥剂 (手孔内有专用部件固定) , 封闭气室;

对该段气室抽真空后重新注入合格的SF6气体。

5 结论

GIS的交流耐压试验应严格按照GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》和DL/T555—94《气体绝缘金属封闭电器现场耐压试验导则》进行。交流耐压试验看似简单, 其实有很多要注意的地方, 一定要引起大家的重视。同时, 由于交流耐压是一种破坏性试验, 如有不慎就会对被试品或试验装置本身造成伤害。因此, 耐压时要注意对大容量、绝缘裕度低、较贵重的设备进行交流耐压时, 需提前了解试验设备的容量、试验电压, 以及采取防止过电压防范措施, 限制波形畸变的措施等。

摘要：依据相关电气试验标准, 通过现场交流耐压试验及时发现了SF6封闭式组合电器故障, 为以后GIS故障的检测积累了经验。

关键词：GIS,交流耐压试

参考文献

[1]GB50150-2006.电气装置安装工程电气设备交接试验标准.

[2]DL/T555-94.气体绝缘金属封闭电器现场耐压试验导则.

[3]陈天翔, 王寅仲, 海世杰.电气试验.2版.中国电力出版社, 2008.