庞志强
安徽电力工程监理有限公司
【摘要】交接试验主要是电气设备投运前按照《交接规程》和厂家技术标准等来检查产品有无缺陷，运输途中有无损坏，最终判断它能否投入运行。现场交流耐压试验是为了防止浙北站550kVGIS设备现场安装后意外因素导致内部故障，保证其安全投入运行。
【关键词】GIS 局部放电 沿面放电
1 概述
GIS设备在制造厂通过各项严格的试验，运输中充以一定压力的气体防潮。但现场安装过程中，还要进行对接工作，可能出现连接不当、绝缘子受污染等情况；开关元件在现场经过反复调试，金属间的摩擦会产生金属微粒留在GIS内部，使得电场不均匀；设备在运输、安装过程中，还有可能出现 损伤、受潮等现象。所以当GIS安装完毕后，必须进行现场试验，以确保产品运行安全可靠。
工频交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效、最直接的方法，对设备能否正常运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的手段。工频交流耐压试验对设备是否存在杂质比较敏感，其试验电压为出厂试验电压的80%。
在现场进行交流耐压试验过程中的老练试验是非常必要的，老练试验是指设备逐步施加交流电压，可以阶梯式地逐步施加交流电压。通过老练试验既可以将设备中可能存在的活动微粒杂质迁移到低电场区域，从而降低甚至消除这种微粒对设备的危害，又可以通过放电烧掉细小微粒或电极上的毛刺、附着的尘埃等，以减小对设备的损害。
2试验
2.1 试验电路
按照图1所示连接实验电路，图中BPDY是变频电源（400kVA、30～300Hz）；LCB是励磁变压器（500V/40kV 400kVA）；DKQ 是高压电抗器（180H/900kV）；FYQ是分压器（1200kV 1000pF）；BSP是被试品 （GIS被试区域）。试验根据被试品电容量情况，本次耐压试验分两个加压区域：2号区域套管和4号区域套管（母线PT参与耐压试验）。为及时准确找到异常放电点，在18个点放置超声波局部放电在线监测仪，如图2所示。
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2.2 老练试验
老练试验应在现场耐压试验前进行，温度37℃，湿度53%，加压程序为：0→Ur/（318kV），持续10min→1.2Ur/(413kV)，持续5min。
2.3 交流耐压试验兼局放测量
主回路对地耐压加压程序为：413→Uds（666kV）持续1min。耐压试验结束后，降至1.1Ur/（349kV）直接进行局放测试。进行局部放电测量时，超声波测试应对每个断路器间隔进行。
2.4 试验判据
1）如GIS的每一部件均已按以上选定的试验程序耐受规定的试验电压而无击穿放电，则整个GIS通过耐压试验；
2）在试验过程中如果发生击穿放电，则根据现场情况进行综合判断。遇有放电情况，进行重复试验，重复试验通过则该放电是自恢复放电，整个GIS通过耐压试验；重复试验失败，应对有怀疑的气隔解体、检查绝缘，经处理后再一次进行规定的耐压试验。
2.5 试验现象
加压点为4号主变出线套管B相。升压至318kV持续10分钟，从318kV升压至413kV老练电压持续5分钟，老练试验结束。从413kV升压至666kV，4秒之后变频电源跳闸，工频电源未跳；检查在线监测放电记录，如图3所示，系2M上53、40、42、43、55和56六个监测点出现闪络放电现象。由于53点放电信号最强，初步判断此处有击穿放电，为准确判断放电点，在53附近增加了七台在线监测仪，继续试验，电压升至350 kV，保护动作，变频电源跳闸，连接电抗器和套管的波纹管发生沿面放电。重新固定波纹管。再次升压至350 kV，保护动作，变频电源又跳闸。排除波纹管接触不良的猜测。由于第一次升压，问题点出现在2M，试验总指挥经与监理和厂家协商后，决定甩开耐压区域B相2M部分，继续对其它部分设备进行耐压试验。试验顺利完成。
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3 试验结果分析
3.1 GIS设备故障的原因
GIS 设备在运行中的事故，普遍少于常规式设备。其产生故障的主要原因为：
a) 现场安装时环境清洁度差，使金属微粒、粉末和其他杂物残留在GIS 内部；
b) 现场安装时环境湿度高，导致绝缘件受潮、被腐蚀；
c) 现场安装的尺寸误差大，使可动元件与固定元件发生摩擦而产生的金属粉末和残屑遗留在零件的隐蔽地方，而没有清理干净；
d) 在现场安装过程中，不遵守工艺规程。有零件错装、漏装等现象；
e) 由于安装人员不遵守工艺规程使得金属件有划痕、凸凹不平之处而未处理；
f) 与其他工程交叉进行。例如土建工程、照明工程、通风工程没有结束，为了赶工期，强行进行GIS 设备的安装，可能造成异物落入罐内。
上述缺陷，在GIS 投入运行后，都将造成内部闪络、绝缘击穿、内部接地短路和导体过热等故障。
3.2 GIS设备运输和安装工艺
虽然GIS 设备在制造厂已经做过各项严格的出厂试验，在运输过程中包装严密，并充以0.03MPa（20℃，表压）的六氟化硫气体或高纯氮气防潮。但由于GIS 设备在制造厂不是整台做试验，而且GIS 设备是拆开后运输，可能出现现场安装不当等问题。
GIS 设备安装质量的好坏，直接影响着GIS 设备的正常运行和使用寿命。安装工艺不良，清洁工作没做好，都会造成事故。因此施工现场保持清洁的工作环境，是保证GIS 设备安装质量的关键。GIS 设备还有一个很重要原则就是要求保持电场的均匀性。安装GIS 设备时，要严格按照安装工艺规程执行。GIS 的金属元件表面和绝缘件的表面都要进行详细的检查。首先检查表面有没有划痕、凹凸不平之处及灰尘。如果需要进行处理，必须用吸尘器吸掉清理时产生的粉末，并用清洁的绸布或工业用洁净纸蘸无水乙醇擦干净，然后用清洁的塑料薄膜盖好，安装时再揭开。如图4所示。六氟化硫气体及绝缘件对电场强度、环境的干燥程度和清洁程度的要求都很严格，不仅脏东西对其有害，而且潮气、手汗也会影响其性能，因此在打开隔室时要严加注意。在进行更换零件操作过程中要注意灰尘和空气的混合物会在元件的表面形成有顽固粘膜的沉积物，它们是很难清除的。
3.3 局部放电的形成
在绝缘装置生产中，所使用的绝缘材料的内部或表面不可避免地要发生小故障。当绝缘物放置在一施加电压的电极装置之间，薄弱点在电场作用下可能导致局部过载荷，这可以迅速发展为产生局部电气放电现象，也就是说，引起电气上的局部放电。局部放电一般来说指两个电极之间间隙的放电过程，仅仅局部地区内搭起的电桥，即局部绝缘地方破坏。局部放电可直接在一个电极上引起或在绝缘体材料内部没有电极下发生。绝缘件内部因微量杂质和气泡在尤其盆式绝缘子在浇注过程中，因真空不良常有气泡存留，施加电压时在此薄弱点电场强度过高，在材料内部没有电极的地方产生局部放电。如图5所示。
图6(a)为一介质试品，经阻抗Z 接到试验电压Ut 回路。设介质中某一层含有小气泡，气泡上下间电容Cc，与其串联部分介质电容Cb，其余介质电容为Ca，于是可由图6(b)表示，且Cc》Cb，Ca》Cb ,气泡Cc 上承受电压为：Uc=Ua*Cb/（Cc+Cb）式中，Uc 为气泡电容上承受的电压、Ua 为试件电压、Cc 为试件气泡电容、Cb 为串联部分介质电容。电容Cc 上的电压绝对值虽然只占Ua 的一小部分，但因气泡层很薄，空气的介电常数比介质本身的介电常数小，气泡中电场强度大于介质中电场强度，且空气击穿场强比较低，当外加电压Ut 达到一定值时，气泡中就发生放电。
3.4 绝缘子沿面放电的形成和危害
绝缘子表面上的污层在干燥状态下一般不导电，但在毛毛雨、雾、露等不利天气时，污层将被水分湿润，电导大增，工作电压下污层中泄漏电流大增，有些污层首先被烘干，出现干区。干区电阻比其余湿污层电阻大很多，此时整个绝缘子上的电压几乎都集中在干区上；干区间隙不大，场强很大，首先出现电晕或辉光放电；由于此时泄漏电流较大，电晕或辉光放电很容易转变为局部电弧；绝缘子表面上不断延伸发展局部电弧（称为爬电），一旦达到某一临界长度时，自动贯穿两极，形成沿面闪络。固体介质一旦发生击穿，即意味着不可逆转地丧失绝缘功能。
4 总结
所有GIS的部件都是在通过出厂试验之后运输安装的，为了避免异常放电的情况发生，保证GIS如期投入运行，变电站参建单位一定要加强对安装对接的监督、管理、控制和研究各个重要环节，实现GIS安装的质量、安全、效率的协调统一，才能达到变电站GIS设备长期安全稳定运行的目标。