66kV GIS 变电站调试

李祥福  杨微微

1 前言
GIS是将一座变电站中除变压器以外的所有一次设备优化设计成一个有机整体。它由断路器（CB）、隔离开关（DS）、接地开关（ES）、电压互感器（VT）、电流互感器（CT）、避雷器（LA）、母线（BUS）和套管（BSG）组成。
GIS系统由于采用气体绝缘，大大缩小了变电站容积，而且可靠性高、安全性好，杜绝了外部不利的影响。具有安装周期短，维修方便的特点，所以在变配电工程中被广为采用。
66kV变电站在冶金行业变电、配电的采用，用电负荷多为一、二级，电气自动化程度高，电气试验和继电保护调试常被列为关键工序。通过高压电气试验能及时发现电气设备在制造、运输、安装过程中发生碰撞、振动等原因造成的绝缘性能劣化潜伏性故障，并保证装置内电气设备的正常运行。
本工法是在2007年鞍钢鲅鱼圈分公司热轧带钢总降变电所66kV  GIS系统电气调试的基础上，进行技术总结而形成。
2 适用范围
本工法适用于66kV系统的GIS变电所电气设备安装工程的电气试验。
3 试验工艺
3.1 试验分类
见图3.1。


                                               绝缘电阻、吸收比、极化指数
                           非破坏性试验     介质损失角正切
                                            泄漏电流测试

             绝缘试验

                           破坏性试验    交流耐压试验、直流耐压试验


                            导电回路接触电阻测试
电气试验     特性试验       互感器的变比、极性、伏安特性测试
                            断路器分合闸时间、低电压脱扣、同期性
                            变压器组别、变比、直流电阻、绕组变形测试


                               66kV进线保护
             继电保护试验      66kV母线保护
                               66kV主变一次、二次保护

图3.1  试验分类
3.2 试验方法
在GIS安装后，必须经过严格的检查与试验，确认安装正确。
3.2.1 二次接线检查
检查从控制屏到断路器，隔离开关等元件操动机构的连线，从控制屏到CT、PT等元件的接线。
3.2.2 各气室的SF6气体含水量检测
在设备充入SF6气体24小时后测量其水分含量。使用DWS—Ⅱ型微水检测仪对所有气室含水量进行检测。测量前详细阅读仪器使用说明书，要在检测前对检测仪采用纯度为99.99%的氮气进行干燥，确认合格后才能进行测量。其中断路器气室含水量应小于150×10-6（体积分数），其他气室含水量应小于250×10-6（体积分数）。因为如果气室中水分含量超标，直接影响SF6气体的绝缘强度，将危害设备的安全运行。
3.2.3  SF6气体泄漏检测
1）检漏目的
确保每个气室的SF6的泄漏率小于标准值。（规定为：年漏气率为≤1%）。
2）试验方法
在装配现场用塑料薄膜将壳体上法兰的连接部位包封起来（被检设备充气搁置3h以上），用SF6检漏仪测量包容区内SF6含量。
3.2.4  SF6密度继电器校验
如现场没有相关条件，可委托有相应资质等级的检测单位校验。
3.2.5 开关操作试验及联锁试验
1）试验目的：检查各控制回路联锁的正确性和可靠性。检查在额定操作电压下开关的动作情况、机械特性。
2）判断标准：满足电气控制原理图规定的联锁条件。
3.2.6 绝缘电阻、吸收比和极化指数试验
1）试验意义及作用
测量电气设备绝缘电阻能灵敏地反映绝缘情况，有效地发现设备局部受潮或整体受潮，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。吸收比和极化指数能反映设备受潮程度。
2）试验仪器选用标准
500V~100V电气设备或回路采用500V兆欧表。
500V~3000V电气设备或回路采用1000V兆欧表。
10000V~3000V电气设备或回路采用2500 V兆欧表。
10000V以上采用2500V或5000V兆欧表。
3）试验方法及步骤
根据不同被试品接线测量：“E”接被试品的接地端，“L”接被试品的高压端，“G”接屏蔽端。
检查兆欧表，短接“L”端和“E”端其指针指零，开路指针指“∞”时，将高压端用绝缘工具接至被试品，同时记录时间分别读取15s和60s（或1min和10min）时绝缘电阻值。
断开兆欧表，对试品短接放电并接地。测量时记录被试设备温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表。
4）试验接线及注意问题
测量变压器绕组绝缘电阻时，被测绕组各引线端应短接，非被试绕组短接接地，即规程法。
测量GIS主回路对地及相间绝缘电阻，可直接从GIS出线套管导电杆处测量。
测量电力电容器绝缘电阻时，应在测试前后对电容器充分放电2-5min，测量时，在未断开兆欧表引线时，不得停止摇动手柄（或关断数字兆欧表电源）以免损坏兆欧表。
5）试验注意事项及影响试验因素分析
测量吸收比时，避免记录时间带来的误差。
屏蔽环装设位置应正确，为了避免表面泄漏的影响，测量时应在绝缘表面加等电位屏蔽环。兆欧表与被试品间的连线应采用厂家为兆欧表配备的专用线，而且两根线不能交叉扭绞或拖地，否则会产生测量误差。
为便于比较，对同一设备进行测量时应采用同样型号的兆欧表，同样的接线。兆欧表的容量对绝缘电阻、吸收比等测量结果都有一定的影响，在进行试验结果分析比较时应加以注意。
所测的绝缘电阻值及吸收比应符合规程要求，但简单规定绝缘电阻值是不全面的，试验中应将所测量结果与有关数据进行比较。如：同一设备各相间、同类设备间、出厂试验数据、耐压前后数据，通过比较分析更容易发现异常，作到科学地分析判断测试结果及被试物的绝缘状况。
3.2.7直流耐压试验及泄漏电流测量
1）试验的作用及特点
直流耐压和直流泄漏试验的原理、接线及方法完全相同，当直流电压加至被试品的瞬间，流经试品的电流有电容电流、吸收电流和泄漏电流。电容电流是瞬时电流，吸收电流也在较长时间内衰减完毕，最后逐渐稳定为泄漏电流。
直流耐压试验不仅能发现设备受潮、劣化外，对发现绝缘的局部缺陷具有特殊作用，例如：发电机、电动机的端部绝缘缺陷。
直流耐压试验时，试品绝缘没有介质极化损失，不致使绝缘发热，从而避免因热击穿而破坏绝缘，直流耐压试验具有非破坏性试验的特点。
2）试验仪器选用
交直流高压发生器AC50KV/DC70KV（或直流高压发生器RCF-60/2）
高压发生器控制台2X 型
RCF-高压测量装置
精密（0.5级以上）直流电压表
直流微安表
电源开关（应有明显断开点）
3）试验方法及步骤
试验应在干燥的天气条件下进行，将被试品表面擦拭干净，试验场地应清洁、有序；按图进行接线，注意试品及高压连线必须与周围物体有足够的安全距离；试验前要将被试品对地直接放电5min以上。
直流耐压与泄漏电流试验结合同时进行，即在直流耐压过程中随着电压的升高，分段读取泄漏电流值最后进行直流耐压，升压速度应保持平衡，以每秒3kV为宜。
试验过程中，若有击穿、闪络、微安表大幅度摆动或电流突变等异常情况发生，应立即降压，断开电源，并查明原因处理后再进行试验。
试验完毕，降压、切断电源；将被试品对地充分放电。对周围可感应静电电压的设备，也应进行对地放电。放电时应先用放电棒放电电阻端放电，放电时应带好劳保用品。
4）试验注意事项
高压接线应选择绝缘良好的导线，微安表应使用屏蔽导线，以减小试验误差。
对于分相试验设备，非试验相线圈应短接接地。
被试设备及高压导线应与其他物体及大地保持足够的安全距离，避免高压导线对地泄漏电流的影响。
试验完毕或中途检查时，必须牢记降压后切断电源，并充分放电，时间应在5min以上。
当表计指示值过小，应先检查线路接地是否正确，有无断线、分流。表计指示过大时，应先检查各设备状况及屏蔽是否良好，再对试品作出正确的评价。
测量指针不规则摆动，这可能是由于测量回路断线或接触不良。指针来回摆动，可能是电源波动影响，若摆动不大，可读取其平均值，当摆动较大，应考虑增大滤波电容。
5）试验结果分析
耐压电压保持到规定时间，如无破坏性放电使微安表指示突然增大，则认为直流耐压通过。
泄漏电流应符合允许的标准，并与同条件同方法的以往试验进行比较。
泄漏电流的数值不仅和绝缘的性质、状态有关，而且与其绝缘结构、设备容量有关。因此不能仅从泄漏电流值来判断绝缘是否良好，重要的是观察其温度特性、时间特性、电压特性及试验期间的变化趋势进行综合判断。
2.2.8交流耐压试验
1）交流耐压试验的作用
交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它对判断电气设备能否投入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重要手段。
2）交流耐压试验设备及选择
交流耐压试验设备通常有试验变压器、调压设备、过流保护装置、电压测量装置、保护球间隙、保护电阻。
试验变压器的电压输出端应串接保护电阻器，用来降低试品闪络或击穿时变压器绕组出口端的过电压，并能限制短路电流。
保护电阻的取值一般为0.5～1.0Ω/V。保护电阻长度选择原则，即当试品击穿或闪络时，保护电阻应不发生沿面闪络，长度能耐受最大试验电压，并有适当的裕度。50kV以下，电阻器最小长度250mm，球隙保护限流电阻值不大于1Ω/V。
3）试验方法及步骤
有绕组的被试品进行耐压试验时，应将被试绕组自身的两个端子短接，非被试绕组应短接并与外壳连接接地。
交流耐压试压时加压至试验标准电压后的持续时间，凡无特殊说明者，均为1min。
升压必须从零开始，切不可冲击合闸。升压速度75%试验电压前，可以是任意，自75%电压开始应均匀升压，约为每秒2%试验电压的速率升压。耐压试验后，迅速均匀降压到零。
任何被试品在交流耐压前，应先进行其他绝缘试验，合格后方可进行交流耐压试验。
充油设备经滤油或运输时，耐压试验前还应将试品静置一段时间，以排除内部可能残存的空气。
GIS设备的耐压按出厂试验电压的80%进行，分别对GIS的母线、隔离开关、快速隔离开关、断路器进行断口耐压试验，试验时采用接地开关接地。66KV GIS出厂标准为148KV，现场试验为112KV。
试验时GIS的电压互感器及避雷器耐压升至额定电压即可。在进行母线及开关耐压时，将电压互感器及避雷器断开。
接上试品，接通电源，开始升压，升压过程中应密切监视高压回路，监听被试品有无异响，升至试验电压时，开始计时。
试验时间到后，降压至1/2试验电压然后断开电源，试验中如无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。
在升压和耐压过程中，如发现电压表指针摆动很大，电流表指示急剧增加，被试品冒烟、焦臭、闪络、燃烧或发出击穿响声，应立即停止升压，降压停电后查明原因。这些现象如查明是绝缘部分出现的，则认为被试品交流耐压试验不合格，如确定被试品的表面闪络是由于空气湿度或表面脏污等所致，应将被试品清洁干燥后再进行试验。
4）试验注意事项
如被试品为有机绝缘材料，经试验后，应立即进行触摸，如出现普遍或局部发热，需经处理，再行试压。
升压前应检查调压器是否在零位，若在零位方可加压，并提醒周围人员注意后，才能实施操作。
试验结束拆线或中间试验检查接线时，必须降压，断开电源，并进行保护性接地后方可进行高压侧拆线或检查。
应注意谐振（电压、电流）及波形畸变对试验及试验设备的影响，对于重要的及大容量的设备，在进行交流耐压时，必须在高压侧测量电压，避免发生设备击穿。
为减小波形畸变，应在调压器与试验变压器之间接入滤波器。
3.2.9介质损失角正切测量
介质损失角的测量是判别电气设备的绝缘变化情况的一种较好的方法。绝缘良好的电气设备，其介质损失角正切值很小，而有弱点和严重受潮的设备则相反。因此，在准确测量的情况下，可以有效地发现被测电气设备的绝缘缺陷。
测量时根据试验仪器和被试品，选择正确的测试方法和电压等级。通常有正接法和反接法。为了便于比较和判断，通常需要把实际温度换算至标准温度+20℃。对于充油电压互感器、变压器的换算按下列公式（3.2.9）进行：
           tanδ（20℃）=Ktanδ（t）         （3.2.9）
式中    K－为温度换算系数
对于主变的介损测量应选择天气晴朗的时间测量，尽量减小由于环境的因素对试验结果的影响，同时与设备出厂试验报告相比，不应有明显差别。试验时有高压输出，注意人身安全。
3.2.10主回路电阻测量
1）试验目的
主回路电阻测量是为了检测母线连接、开关触头之间、隔离开关之间连接质量的有效手段。检查GIS主回路连接质量。
2）试验标准
试验测量值与设备出厂报告单不应有明显差别，一般不超过出厂值的20%。试验时参照设备出厂说明。
3）试验方法
测量时必须在GIS内部SF6气体充至额定压力，合上待测开关。如果接地开关接地板能打开，可在两个接地开关间进行；若接地板不可拆，可以在两个间隔的出线端测量。测量时施加直流100A，测量此时的直流电阻值。试验仪器采用回路电阻测试仪。
试验时使用测试仪专用导线，连接应紧固，否则将产生较大误差。
3.2.11互感器的变比、极性、伏安特性测量
1）电压互感器变比测量、直流电阻测量、组别测定
检查电压互感器组别、变比。可以使用变比速测仪测试，这样可以准确、迅速测量电压互感器的组别、变比。
采用QJ44双臂电桥测量电压互感器二次绕组直流电阻，用不低于0.5级万用表测量一次绕组阻值。
2）电流互感器变比、极性、伏安特性测量
电流互感器变比试验，采用大电流发生器在两间隔之间施加大电流，合上相应的隔离开关、断路器。在二次侧即可测出二次电流值，这样算出实际变比。
注意试验时二次侧不能开路。
电流互感器伏安特性可采用伏安特性测试仪进行。
3.2.12 断路器分、合闸时间、低电压脱扣、同期性检查
断路器分、合闸时间和同期性检查可采用高压开关动特性测试仪进行测量。低电压脱扣可采用继电保护测试仪进行测试。试验方法参阅仪器使用说明书和《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150进行。
3.2.13 继电保护试验
1）试验目的：检验各电流、电压回路的正确性。电流互感器的极性的正确性、检验综合保护器的动作性、可靠性。这项试验是保证设备的安全运行，防止事故的发生和扩大。保证设备和人身安全、提高供电的稳定性和可靠性。
2）试验方法
GIS的进线及母差保护的整组检查，大电流由GIS的出线端加入（可以是66KV主变一次侧），而由另一出线端流出（可以是另一台66KV主变一次侧），以校验电流互感器的极性、变比，以及它们之间的相位关系。
3）实际动作模拟检查
采用S40继电保护测试仪，直接施加于综合保护器电流端子，以校验综合保护器的各种保护功能。
主变差动保护可采用一次施加3相400V交流电，二次侧短路的方法进行整组模拟检查，然后再进行综合保护器校验。
4）试验注意事项
试验前要做好充分准备。要事先根据变压器参数，初步计算一次、二次电流，选择截面相当的导线，防止出现意外。同时各环节检测仪表应准备就绪，各岗位人员应各司其职，协调配合。
4 试验设备及辅助材料
4.1 试验设备见表1。
表4.1  电气、试验设备一览表
序号 名称 型号规格 单位 数量
1 交（直）流试验装置 AC50KV/DC70KV 套 1
2 大电流发生器 DDG-25/5000 台 1
3 数字万用表 F8840A 台 1
4 数字表兆欧表 ZC-7 台 1
5 稳压电源 6kVA 台 1
6 单相调压器 1kVA 台 1
7 三相调压器 3KVA 台 1
8 钳式电流表 T-301 块 2
9 接地摇表 ZC-8 块 1
10 开关动特性测试仪 GKC-DLB 台 1
11 介损测试仪 GWS-4C 台 1
12 直流电阻速测仪 ZT-200K 台 1
13 回路电阻测试仪 HLY-Ⅱ 台 1
14 V-A特性测试仪 HYVA-Ⅱ 台 1
15 相位表 MG29BS 台 1
16 微水检测仪 DWS-Ⅱ 台 1
17 继电保护测试仪 S40 台 1
18 150HZ调谐电源 SF（Q） 台 1
19 电流表 0-5-10A 块 2
20 电压表 0-600V 块 2
21 极化指数表 BC2000 台 1
22 耐压设备 YD-100/150 套 1
23 变压器绕组变形测试仪 SB3006 台 1
24 SF6检漏测试仪 5750A 台 1
25 双电桥 QJ-44 台 1
4.2 辅助材料见表4.2。
表4.2   电气高压试验所需辅助材料
序号 名称 规格型号 单位 数量 备注
1 自动空气开关 DN10-100 只 1
2 绝缘胶布  卷 2
3 绝缘手套  副 3
4 绝缘靴  双 3
5 绝缘垫板  块 2
6 放电棒  只 1
7 连接导线  套 3
8 警示牌  只 5
9 围栏绳  米 20
5 质量标准
5.1 执行《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150。
5.2 与设备生产厂家出厂前试验数据说明书中的试验数据相比较。
6 安全措施
6.1 试验前由试验技术负责人向试验人员及监护人员进行安全教育，强调安全注意事项。高压电器试验电压等级较高，试验工作不得少于两人，并设专人监护。
6.2 试验装置的金属外壳可靠接地，高压引线尽量缩短，必要时用绝缘物支挂牢固。
6.3 试验现场装设遮拦或围栏，向外悬挂“止步，高压危险！”的标志牌，并设专人看护。加压前认真检查试验接线，然后通知人员远离被试设备，取得试验负责人许可后加压，加压过程中应有人监护。高压试验人员在加压全过程中要精力集中，随时警戒异常现象发生，操作人员站在绝缘板上。
6.4 变更接线或试验结束时，先断开试验电源，放电，并将升压设备的高压部分短路接地。
6.5 试验结束时，试验人员应拆除自装的接地短路线，对被试设备进行检查并清理现场。
6.6 对特殊的重要电气试验，应有详细的试验方案，并经建设单位及监理单位同意批准。
7 经济技术质量效果分析
电气试验肩负着电力系统、电气设备正常运行的重要使命，通过试验可以发现设备绝缘隐患并及时处理，保证电力系统及电气设备正常运行。66KV-GIS调试方法就是本着这一目的，在电力设备投运前，完成各项试验指标。保证了电力系统及电气设备一次受送电成功，有效地缩短了工期，降低了工程成本。
 
 

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