探究感应电源在洞内GIS 耐压试验中的应用

王 浩

（广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510610）

目前国内大多数抽水蓄能电站为地下式厂房，电气设备布置连接一般为：通过在地下母线洞布置洞内GIS 来连接主变高压侧和高压电缆，主变低压侧连接发电机出口母线，高压电缆则通过斜洞连接地面开关站设备。根据电气设备交接试验规范要求，在电气设备安装完成后，为检查安装的绝缘性能是否完好、运输及安装过程中设备是否有损坏，需进行现场耐压试验。耐压试验过程中的试验电源一般有三种选择：①选择常规的试验变压器加压；②用串联谐振装置作为交流电源；③利用电压互感器高压侧感应出电压作为试验电源。一般来说第一种试验电源常用在厂用电设备耐压试验过程中，第二种常用在35 kV 及以上电气设备耐压试验过程中，第三种则使用较少，一般在特殊特定的作业环境下使用。本文结合海南抽水蓄能电站洞内GIS 耐压试验过程，对第三种方法进行探究［1]。

1 选择感应电压作为试验电源的理由

（1）海南琼中抽水蓄能电站位于海南省琼中县，气候潮湿，且在GIS 安装过程洞内为土建装修和机电安装交接时段，气体粉尘较严重。因此检查设备安装后的绝缘性能尤为重要。

（2）在建设过程中因土建交接面复杂，出现工作面不足情况，现场进行了多次倒运。为检查该电站洞内GIS 元件在运输倒运过程中是否因机械振动、撞击而造成内部紧固件松动或相对位移等缺陷，耐压试验也尤为重要。

（3）本电站洞内GIS 未预留直接加压接入点，无法利用高压引线接通被试验GIS，而利用试验变压器和串联谐振装置作为试验电源时，均需通过高压引线与被试品接通，因此选择感应电压作为试验电源。

（4）本电站洞内GIS 额定电压为252 kV，试验电压根据规范要求：按出厂试验电压的80%进行，即为460×0.8=368 kV；试验电压的安全距离为4.2 m，而根据海蓄电站洞内GIS 廊道布置：与220 kV 高压电缆支架水平距离为3.5 m，若利于高压引线连接时，安全距离不满足要求，因此决定选择感应电压作为试验电源［2]。

2 感应电压试验设备的选择

（1）本电站洞内GIS 设备自身无配置电压互感器，因此试验电源选择为厂家提供与GIS 配套的500 kV 封闭式电压互感器，即/0.2/0.2 kV，在被试设备设计制造过程中预留了接入试验界面。

（2）在利于电压互感器感应高压作为试验电源时，互感器铁芯易饱和，因此在试验过程中通过调整电压频率来调整铁芯饱和，本次试验过程中选择了分体式倍频耐压电源。

（3）为试验前后检查设备的绝缘强度是否有明显变化，选择绝缘电阻测试仪1 台。

3 感应耐压试验原理分析

该抽水蓄能电站洞内GIS 耐压试验选择的试验方法为：将500 kV 封闭式电压互感器高压端装入GIS 预留的界面与GIS主导体连接，并充SF6 气体静置、检测并达到规定要求。利用分体式倍频电源输入电压互感器二次绕组，在一次侧感应出高电压，从而对洞内GIS 主回路进行感应耐压试验。洞内GIS 耐压一次接线见图1。

图1 洞内GIS 耐压一次接线示意图

试验电压则是通过电压互感器高压侧感应出电压来试验，试验电压互感器的原理为：互感器的低压侧是由2 个绕组串联变成一个绕组，相当于将试验电压互感器变成了一个高压侧电压为kV，低压侧电压为400 V 的试验变压器，厂家给出的额定匝数比为721.7，在互感器的低压侧加电压时，加在GIS 母线的电压由两部分构成，一部分是由互感器上高低压绕组感应的高压侧电压Up，其数值为低压侧所加电压乘以匝数比；第二部分是试验过程中的容性电流在互感器漏电抗上感应的电抗电压UL，因为电抗电压UL与试品GIS 上的电容电压Uc方向正好相差90°，因此加在GIS 母线对地之间电容上的试验电压为：Uc=Up+UL［3]。

由于试验电压互感器的漏抗远远大于其直流电阻，可忽略不计，因此最终的试验电压为：Uc=Up+UL=Us×721.7+Ip×L。其中Us为试验互感器的输入电压，Ip为试验互感器的高压侧电流，Ip=Is/721.7，其中Is为试验互感器的输入电流，根据厂家资料显示：试验互感器的电抗值在50 Hz 下的设计值为L=1.28 MΩ，总漏电抗=ωL，可根据实际试验频率下算出。

因为本次耐压试验为感应电压作为电源，试验电压互感器在试验中容易出现磁通饱和，高压侧电压UP将会失真，因此在试验过程中应注意监视电流增大与电压升高的速度关系。若出现电压升高一点，电流相对增加较多时，则可能磁通已饱和，需要采取措施：变换试验频率。为保证选择合适的试验频率，保证试验试验顺利进行，海蓄电站建设单位讨论决定：在进行正式试验之前选择第一台GIS 的C 相做预试验［4]。

通过预试验不断调整频率，寻找到最佳频率为32 Hz，可折算出试验电抗值为824 kΩ，试验过程中读出的数据为：Us=374.9 V，Is=82.8 A。

复核试验电压计算：Uc=721.7×374.9+（82.8/721.7）×824000=368 kV，满足耐压试验电压要求。

4 感应耐压试验过程

4.1 试验前条件确认

①洞内环境温度及相对湿度满足试验要求。②现场提供电流不小于100 A 的380 V 三相电源以及电流不小于25 A 的220 V 单相电源。③被试验GIS 已全部安装完毕，已完成主回路导电阻测试、密封性试验、SF6 气体含水量测量、封闭式组合电器内各元件的调试、开关类设备操动试验、气体密度继电器、压力表和压力动作阀的检查等除互感器精度试验外的所有常规试验项目，并全部合格。被试GIS 各气室气体压力在设备技术规定范围内。④现场交流耐压试验前被试部分所有电流互感器的二次绕组应可靠短路接地，GIS 的所有非试验部分应可靠接地，本间隔与220 kV 电缆未连接，与主变高压套管的导电杆未连接。

4.2 试验步骤

①试验前做好试验区域安全围挡，技术安全交底等准备工作。②按已批准的试验方案进行试验设备组装及接线，确认无误后开始试验。③耐压试验前，首先测量被试相GIS 绝缘电阻值，绝缘电阻值应无异常。否则需查找原因并消除，待绝缘电阻值满足规范要求后方可继续试验。④接通试验电源，操作人员正确设置试验参数及保护参数；通过调节谐波，找出谐振频率，然后开始缓慢升压。⑤升压过程中应严格按照加压程序进行调压操作：零起升压至127 kV 停留15 min，进行被试设备的老练试验，到达降低甚至消除被试设备内毛刺、微粒以及尘埃的危害性；然后升至运行电压252 kV 停留3 min，再升至试验电压368 kV 停留1 min。试验完后电压降至0 并充分放电。试验过程中操作人员及时报告当前试验电压值，各区域监视人员应密切注意试验状态，若发现异常，应实时报告，做好记录试验数据。⑥拆除倍频电源与试验电压互感器的连线，合上快速接地开关接刀，并解开地刀与地的接地排，再次测量被试相GIS 绝缘电阻值，绝缘电阻与耐压前相比应无明显降低。⑦试验结束后，清理试验现场，拆除所有试验设备；恢复现场所有的临时措施，设备状态恢复到试验前状态［5]。

5 感应耐压试验结果

本次洞内GIS 三相母线耐压试验过程中设备无击穿放电，无异常声响，试验前后设备绝缘电阻值无明显变化，符合相关规范要求，洞内GIS 三相母线通过耐压试验。

6 结语

海南抽水蓄能电站洞内GIS 耐压试验选择利用外加电压互感器作为试验电源，检验设备安装质量和绝缘性能，经过两年的运行，设备并无异常现象，证明了感应耐压试验应用的成功。但选择感应电源作为试验电源时应综合考虑设备的设计、布置、经济等多方面因素，在保证试验安全的前提下，确保试品和被试品的不被损坏也是十分重要的，本文通过对感应电源在洞内GIS 耐压试验中的应用探究，可为读者在遇到类似情况提供参考，有改进之处敬请指正。