试论GIS现场耐压试验与相关设计问题

试论GIS现场耐压试验与相关设计问题

陆晓勇马延钊

（河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467000）

摘要：近年来GIS设备在水电站应用日渐广泛，电站设计时，设备布置和土建设计除满足GIS设备永久布置及运行的需要外，还要满足现场耐压试验的要求；设备招标项目还应考虑现场试验所需的连接/可拆断口/封堵等元件。

关键词：GIS现场；耐压试验；设计问题

一、550kVGIS现场耐压试验简述

GIS设备的现场耐压试验是为了检验设备经长途运输和现场安装后是否满足投入运行的要求，是产品质量保证体系的最后一个环节。试验依据的主要标准见表1。

对于550kVGIS，根据以上几个标准，都必须进行现场交流耐压试验，在个别电站项目甚至需要补充进行冲击电压试验。由于冲击电压试验对检查异常电场结构和绝缘缺陷特别有效，因此建议有条件时，对于550kVGIS作现场冲击耐压试验。操作冲击试验对检查非正常电场结构和污染物的存在非常有效，所用的试验设备比较简单轻巧，适用于高电压等级的GIS的现场耐压试验，在550kVGIS现场试验中应用实例较多。因此以下按工频耐压试验+操作冲击试验的方案进行论述。

二、地下550kVGIS现场耐压试验重点关注的问题

2.1概述

地下布置的GIS，根据电站送出容量和地下GIS与地面出线场的距离长短，引出线采用绝缘电缆或金属封闭输电管道母线，引出线输送容量大或距离较短采用管道母线，反之采用绝缘电缆，地面布置500kV出线场。典型布置见图1。

①对于地下550kVGIS+500kV绝缘电缆引出

线的情况，因GIS耐压试验程序不适用于500kV电缆，不能通过500kV电缆对GIS进行耐压试验，因此GIS耐压试验加压点只能在地下GIS处。②对于地下550kVGIS+金属管道母线引出线的情况，可采用分别试验方案或合并试验方案。由于设计前期难以确定最终的试验方案，建议按照分别试验考虑，此时GIS耐压试验加压点在地下GIS处，与步骤①相同。合并试验方案加压点在地面出线场的SF6/空气套管处，设计相关问题与地面GIS基本相同。

耐压试验加压点在地下GIS情况下，在前期土建设计时除了要考GIS设备永久布置及运行维护的需要外，还应考虑以下GIS现场耐压试验的需要：

②GIS室空间尺寸设计。应考虑

试验设备的运输、布置及试验所需电气距离；②GIS土建结构设计。应考虑试验设备的布置及荷载；③GIS桥机设计。桥机及桥机轨道梁荷载应考虑试验设备的起吊；④GIS招标应考虑试验时GIS的对外连接。以某电站550kV地下GIS室为例进行论述。

2.2GIS室空间尺寸设计

地下布置的GIS，在前期土建设计时，除了要考GIS设备本体和控制设备布置外，还应考虑现场耐压试验场地布置、提出对土建设计的要求：地下GIS室的空间尺寸需考虑试验设备的运输、布置及试验所需电气距离。

GIS室空间尺寸应重点复核带电体对桥机及轨道梁、GIS母线及支架，以及吊顶、附近的风管等的带电距离。根据与试验单位的交流，550kVGIS现场耐压试验时，试验电压与高压电极允许对地距离见图2（1000m以上应进行海拔修正）。

由图2可知，交流耐压试验电压592kV（对应峰值837kV）时，允许最小距离D约为3.5m；操作冲击试验试验电压940kV时，允许最小距离D约为3.8m。考虑此电站海拔高度等因素影响，交流耐压试验试品的高压电极（进线套管）、高压无晕引线、谐振高压电抗器、高压电容分压器等设备，以及冲击耐压试验试品的高压电极（进线套管）、高压引线、高压电容分压器等设备，对地电气距离按不小于5m考虑。

此电站地下GIS交流耐压试验设备布置见图3，冲击耐压试验设备布置见图4、5。

交流耐压试验时串联电抗器组顶端均压环的边缘距地直线距离为6.3m；电容分压器顶端均压环的边缘距地直线距离为5.6m。冲击耐压试验时冲击发生器顶端均压环的边缘距地直线距离为6m；电容分压器顶端均压环的边缘距地直线距离为5.6m。试验时应移开桥机，以保证带电体到接地部分距离大于5m。

冲击耐压试验中最大体积单元件为分压器顶部分压器（为直径5.1m，高度1.7m环形）；交流耐压试验中最大体积单元件为变频电源柜（尺寸1.65m×1.4m×1.8m）。试验设备考虑从进厂交通洞运至净空6.5m×9.45m（宽×高）的主变运输道，再通过GIS层8.8m×3.3m的吊物孔起吊并组装。经复核J电站土建通道满足试验设备运输。一般来讲，由于试验设备运输通道与主变和GIS运输通道一致，试验设备单件运输尺寸小于变压器及GIS本体运输尺寸，因此GIS吊物孔及运输通道满足试验设备运输尺寸。

2.3GIS土建结构设计

GIS土建结构设计中，应向土建提供初步的试验设备布置及荷载要求。

现场耐压试验设备的总重量可按不大于30t。GIS室板梁布置及荷载应满足试验设备布置情况，应至少考虑以下设备荷载，见表2。

由于GIS室土建设计时试验方案及试验设备布置并未确定，因此在后期确定试验方案时，应复核土建结构，需要时可调整试验设备布置使设备点荷载处于GIS室楼面的梁上；也可增加设备底座面积以降低设备处楼面单位面积荷载。

2.4GIS桥机设计

GIS桥机应考虑试验设备的起吊，应向土建提供桥机及轨道梁荷载要求。

交流耐压高压试品最重件为高压电抗器（按成组布置，一般每组2~3节，每组不超过8t）；冲击耐压高压试品最重件为冲击电压发生器（总重量约15t，其中冲击电压发生器本体自重约为12t。

GIS设备起吊重量一般按10t考虑。由于耐压试验设备通常为组装式结构，因此为避免增加桥机采购及土建投资，设计中桥机起吊及桥机轨道梁荷载按10t考虑，并按10t的限制重量提出试验设备的要求。

2.5GIS招标应考虑试验相关的问题

GIS招标应考虑与试验相关的GIS对外连接/可拆断口/封堵元件，主要包括：

①GIS招标范围应考虑与试验设备连接的管道母线、试验套管，此电站试验套管及母线布置见图6。②GIS进行现场试验时，变压器有可能未完成就位和安装，此时需要使用试验终端用于管道母线靠变压器侧的末端封堵。③GIS与变压器、管道母线的连接处应设置可拆断口，断口处导体端部应考虑屏蔽罩，连接处设置单独的隔室。GIS与变压器连接处试验电缆头、可拆断口示意见图7、8。

GIS招标文件中应规定：GIS导体与变压器、电缆的连接处应设置可拆卸式或滑动式的接头，以便GIS、变压器等分别进行各自的试验和安装；接头移开后，断口间应能耐受各种试验电压。

结语

由于水电站的设计特点，GIS现场试验一般在发电前完成招标和确定方案，而土建设计及施工已完成。由于发电时间紧迫，一旦土建实际情况不能满足试验方案的要求，将影响发电前高压配电装置设备现场试验，甚至正常发电进度的受阻。这就需要设计人员掌握试验单位一手资料，将试验需求反映在前期GIS设计及土建配合中；同时在设备招标中也应考虑现场试验所需的设备连接/可拆断口/封堵等的设计。

参考文献：

[1]骆武泰.试论GIS设备的现场交流耐压试验[J].科技创业家，2013.

[2]邱炜，刘石.GIS设备现场交流耐压试验放电故障定位与分析[J].四川电力技术，2016.

作者简介：

陆晓勇（1980.02.02），性别：男；籍贯：河南；民族：汉；学历：本科、学士；职称：助理工程师；职务：试验负责；研究方向：高电压试验技术；

马延钊（1983.01.04），性别：男；籍贯：河南；民族：汉；学历：本科、学士；职称：助理工程师；职务：试验员；研究方向：高电压试验