變電站電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的實(shí)踐探究

湯穎宜

摘 要：電力設(shè)備在轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝等過(guò)程中難免受損，從而局部缺陷，導(dǎo)致運(yùn)行中電力系統(tǒng)故障，變電站電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)可以及時(shí)地測(cè)試出電氣設(shè)備是否存在故障，為電力系統(tǒng)設(shè)備的安全投運(yùn)創(chuàng)造有利條件。本文重點(diǎn)分析了變電站電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)特點(diǎn)以及具體的試驗(yàn)流程與關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣設(shè)備;現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn);流程;關(guān)鍵點(diǎn)

前言

變電站系統(tǒng)的一些重要設(shè)備，在正式運(yùn)行前需要接受耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)?zāi)軌蚣皶r(shí)地識(shí)別各類設(shè)備的故障，明確設(shè)備中存在的問(wèn)題，從而改善試驗(yàn)電壓，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程存在一定危險(xiǎn)因素，需要掌握試驗(yàn)流程以及試驗(yàn)中的關(guān)鍵點(diǎn)，才能正常推動(dòng)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。

1? 變電站電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)特征分析

一般的工頻模式下，交流耐壓試驗(yàn)所需設(shè)備類型較多，同時(shí)設(shè)備體積龐大，不易搬運(yùn)，串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)所需設(shè)備類型較少，同時(shí)輕巧又方便運(yùn)輸，這就減少了試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)成本，控制了試驗(yàn)投入，而且更容易推廣和普及。

以往的工頻耐壓必須大量電流，要求配置專門的電源，諧振耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)，其電流帶有純阻性特點(diǎn)，這就使得試驗(yàn)電源無(wú)需特意針對(duì)串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)無(wú)功功率，提高了電源使用效率，普通的檢修電源就可以達(dá)到要求。

試品兩側(cè)的電壓一般要達(dá)到輸入電壓的Q倍，多數(shù)情況下試驗(yàn)回路Q值>1，所以，通過(guò)串聯(lián)諧振電路能夠有效地放大電壓。

2? 變電站電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)原理

以下為L(zhǎng)RC串聯(lián)電路圖，如圖1所示：

如果交流電源Us電壓為U，角頻率：ω，不同元件的阻抗可以用下列公式表示：

電流和電壓之間的相位差：φ=arctan ， 其中φ會(huì)隨著ω的變化而逐漸發(fā)生變化，具體如圖2所示：

若出現(xiàn)串聯(lián)諧振，則有如下關(guān)系：ωL和1/ωC相等。從而能得出諧振角頻率與諧振頻率各自的關(guān)系式。一般來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)采用特性阻抗和電阻之間的比值關(guān)系來(lái)描述諧振電路的特點(diǎn)和功能，將這一比值當(dāng)作串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)（Q）。

對(duì)于串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)，發(fā)生諧振時(shí)，總阻抗電流為最高，呈純阻性，一般由試驗(yàn)電壓、回路電阻來(lái)對(duì)應(yīng)確定其數(shù)值。同時(shí)，試驗(yàn)電源的輸出功率一般等于外圍回路消耗的純有功功率，被測(cè)試物體的兩端電壓等于輸入電壓的Q倍，因?yàn)镼>1，所以，串聯(lián)諧振電路具有電壓放大功能。試品耗費(fèi)的視在功率達(dá)到輸入功率的Q倍。

3? 試驗(yàn)過(guò)程與操作關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 試驗(yàn)前期的準(zhǔn)備

變電站電氣設(shè)備的試驗(yàn)流程為：編制試驗(yàn)方案，選擇與運(yùn)輸設(shè)備，試驗(yàn)前準(zhǔn)備，試驗(yàn)接線。

試驗(yàn)方案編制的關(guān)鍵點(diǎn)：此試驗(yàn)實(shí)際操作中居于一定的復(fù)雜性，開(kāi)始前必須編制出合理的試驗(yàn)方案，具體的方案要從以下方面做起：

首先，組織人員，指明人員職責(zé)，其中包括：試驗(yàn)人員、操作員、操作監(jiān)護(hù)人、安全負(fù)責(zé)人等。

其次，向一切試驗(yàn)相關(guān)人員發(fā)出通知，例如：設(shè)備生產(chǎn)商、設(shè)備安裝人員、監(jiān)理、業(yè)主，要求必須親臨試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行有效監(jiān)督。

再次，檢測(cè)被試驗(yàn)品的電容量，并算的試驗(yàn)設(shè)備的主機(jī)、勵(lì)磁變、電抗器等能否達(dá)到所需的容量，而且要結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)象來(lái)科學(xué)地選擇設(shè)備。參考設(shè)備的數(shù)量來(lái)選擇運(yùn)輸車輛的類型和數(shù)量。

最后，結(jié)合試驗(yàn)的規(guī)約、制度以及產(chǎn)品的出廠說(shuō)明等來(lái)編制細(xì)致的試驗(yàn)方案，確保其在試驗(yàn)過(guò)程中能依照科學(xué)的流程逐步操作。

3.2 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備階段要點(diǎn)

先完成常規(guī)試驗(yàn)，而且保證達(dá)標(biāo)，正式開(kāi)展交流耐壓試驗(yàn)前，應(yīng)提前開(kāi)展不同項(xiàng)目、不同類型的非破壞性實(shí)驗(yàn)，要對(duì)一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，具體包括：絕緣電阻、CT角比差、介質(zhì)損耗因素等，將各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以對(duì)比、分析，從中分析出其設(shè)備有無(wú)受損、變潮等問(wèn)題。

必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況來(lái)分析試驗(yàn)電氣設(shè)備的情況，分析其是否安全，其中必須明確各類帶電設(shè)備的出廠耐壓數(shù)據(jù)，如果是一些拓建的變電站的試驗(yàn)，則要在四周電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中來(lái)開(kāi)展試驗(yàn)，此時(shí)必須明確試驗(yàn)電壓高低、四周設(shè)備工作電壓是否疊加的現(xiàn)象，其中安全距離應(yīng)超出規(guī)定的要求數(shù)值。

圍繞人員展開(kāi)安全因素調(diào)查與評(píng)價(jià)，變電站經(jīng)常出現(xiàn)局部同步施工作業(yè)的現(xiàn)象，例如：土建施工與設(shè)備安裝同步展開(kāi)，因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備交錯(cuò)、施工人員頻繁流動(dòng)，需要在一些高危設(shè)備附近，例如：高壓引線、高壓設(shè)備等鋪設(shè)安全網(wǎng)，而且要專門守衛(wèi)。試驗(yàn)開(kāi)始前必須提前分析好試驗(yàn)操作中可能出現(xiàn)的感應(yīng)電問(wèn)題，由于試驗(yàn)電壓超高，難免帶來(lái)感應(yīng)電壓，從而為設(shè)備安裝人員、調(diào)試人員帶來(lái)安全威脅，要堅(jiān)決控制附近工作人員的高危作業(yè)，而且要對(duì)工作線路實(shí)施接地處理。

正式實(shí)驗(yàn)之前也要讓專業(yè)人員協(xié)同業(yè)主、設(shè)備生產(chǎn)商的技術(shù)人員等重點(diǎn)圍繞CT/PT的二次側(cè)加以測(cè)試，CT二次需要短路接地，PT二次則要開(kāi)路處理，同時(shí)，一點(diǎn)接地，高壓尾端也要接地處理。

3.3 試驗(yàn)作業(yè)流程與關(guān)鍵點(diǎn)分析

3.3.1 試驗(yàn)作業(yè)流程

試驗(yàn)應(yīng)本著以下的作業(yè)流程：按照科學(xué)的規(guī)程安裝并調(diào)試好電氣設(shè)備，然后，安裝并調(diào)試好耐壓試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)應(yīng)連接高壓引線，開(kāi)啟試驗(yàn)，在耐壓之前要測(cè)量絕緣電阻，將試驗(yàn)回路調(diào)節(jié)至諧振狀態(tài)，繼而進(jìn)行老練試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)，看在此試驗(yàn)中是否存在閃絡(luò)現(xiàn)象，若有則要進(jìn)行一次重復(fù)試驗(yàn)，如果此設(shè)備或間隔還能耐受規(guī)定的試驗(yàn)電壓，則認(rèn)定耐壓試驗(yàn)通過(guò)，相反，重復(fù)試驗(yàn)若再次失敗，說(shuō)明耐壓試驗(yàn)不合格，就要對(duì)設(shè)備實(shí)施解剖檢修，檢修后則要繼續(xù)開(kāi)展試驗(yàn)，如果試驗(yàn)電壓無(wú)擊穿放電現(xiàn)象，則意味著耐壓通過(guò)，耐壓后也要測(cè)量其絕緣電阻，形成試驗(yàn)記錄。

3.3.2 試驗(yàn)階段的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）試驗(yàn)接線

串聯(lián)諧振耐壓設(shè)備的運(yùn)行原理與接線模式如下圖3所示：

（2）加壓模式通常選擇主回路耐壓，也就是把規(guī)定的試驗(yàn)電壓添加至各相主回路與外殼之間，一次一相，期間其他相主回路要同接地外殼相聯(lián)，可以通過(guò)斷口耐壓試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證GIS斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的斷口是否存在受損或其他問(wèn)題，具體操作方式為：把試驗(yàn)電壓同對(duì)應(yīng)的斷口連接，斷口一端也要同試驗(yàn)電源連接起來(lái)，另一側(cè)要同其他相導(dǎo)體以及接地外殼連接。

（3）試驗(yàn)依照兩步展開(kāi)。首先，凈化處理，其目標(biāo)是徹底清掉GIS中一切的導(dǎo)電微粒，微量雜質(zhì)與導(dǎo)體表層的毛刺等，可以先施加1.0倍額定相對(duì)地電壓，應(yīng)連續(xù)施加5分鐘左右，對(duì)于1.1倍額定相對(duì)地電壓139.7kV則要施壓10分鐘，再逐漸升級(jí)到1.73倍額定相對(duì)地電壓220kV，連續(xù)施壓3分鐘，最后回歸至零位。整個(gè)過(guò)程中可能發(fā)生若干次閃絡(luò)現(xiàn)象，可以視為正?，F(xiàn)象;其次，凈化處理階段完成后，220kVGIS的試驗(yàn)電壓則將上升，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)電壓368kV，要停頓1分鐘左右，再退歸至零位。

（4）安裝與調(diào)試耐壓試驗(yàn)設(shè)備，保證其狀態(tài)正常，而且要協(xié)商委托單位、監(jiān)理單位、廠家等對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行情況實(shí)施動(dòng)態(tài)檢查，通過(guò)無(wú)暈導(dǎo)線將試驗(yàn)設(shè)備連到加壓套管A相，剩下的兩相則能安全接地。并借兆歐表來(lái)檢測(cè)絕緣電阻，形成記錄，若數(shù)據(jù)都保持常規(guī)狀態(tài)則要繼續(xù)開(kāi)展耐壓試驗(yàn)，并調(diào)節(jié)試驗(yàn)回路到諧振模式，這期間高壓輸出電壓要控制在100kV以下，逐步地調(diào)高試驗(yàn)電壓，使其達(dá)到耐壓試驗(yàn)水平，要接連升壓15分鐘，試驗(yàn)電壓調(diào)高到耐壓試驗(yàn)電壓水平，持續(xù)1分鐘，而且要使其快速下降到0，切斷試驗(yàn)電源，并將接地線掛在高壓端。

（5）試驗(yàn)操作中若出現(xiàn)故障現(xiàn)象，例如：閃絡(luò)、擊穿等，則要暫時(shí)中斷試驗(yàn)，而且要重點(diǎn)圍繞試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢查，查看有無(wú)受損、變形等問(wèn)題，一旦看到受損痕跡就要檢修，對(duì)于GIS來(lái)說(shuō)，內(nèi)部放電問(wèn)題頻發(fā)，關(guān)鍵是要識(shí)別其放電部位，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)檢修，而且要保證各方都籌備就緒再回到正常的試驗(yàn)軌道。結(jié)合放電具體出現(xiàn)的時(shí)間，可以讓各方之間彼此協(xié)作、相互交流再重新回歸至試驗(yàn)加壓程序。

4? 結(jié)語(yǔ)

諧振耐壓試驗(yàn)面臨著復(fù)雜多變的環(huán)境，需要試驗(yàn)人員具有較高的專業(yè)水平，而且必須切實(shí)遵照相關(guān)的規(guī)則制度，必須積極地應(yīng)對(duì)一切風(fēng)險(xiǎn)因素的威脅，要充分地確保設(shè)備安全與人員的安全，在此基礎(chǔ)上來(lái)開(kāi)展試驗(yàn)工作，才能收到理想的成效。

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