GIS安装后必须要做试验Word下载.docx
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1GIS概述
GIS的定义为：
全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。
它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gasinsulatedsubstation。
GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫（SF6）气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中，因此与传统敞开式配电装置相比，GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。
经过30多年的研制开发，GIS技术发展很快并迅速被应用于全世界范围内的电力系统。
目前，随着全球电力系统自身的发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高，GIS技术必将持续发展，并将成为本世纪高压电器的发展主流。
2GIS的安装
为了保证GIS安装的顺利进行，在施工设计阶段，设计人员需要认真考虑以下两个方面的问题，否则会给GIS的安装带来许多困难。
首先是GIS的起吊方式。
目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机。
起重机起吊速度有两档，低速档主要用于设备就位时的调整。
两档协调应用。
如公伯峡330kVGIS工程、棉花滩220kVGIS工程及一些电压等级更高的电站均采用这种起吊方式，实践证明是行之有效的。
其次是GIS设备基础的预埋方式。
通常GIS的载荷条件、留孔及预埋要求均由制造商提供，但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的。
目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类。
其中预埋螺栓的施工较简单，但调节性差，若螺栓遇到楼板钢筋，则需要调整螺栓位置，并在需要与之连接固定的设备支架上重新开孔，然后对开孔进行防锈处理。
而预埋槽钢则不存在上述问题，因此应用较多。
上述两方面应在设计中注意。
在GIS安装期间，往往需要设计方代表在现场，此时设计人员应该了解GIS安装过程中的三大要素：
即清洁度、密封性和真空度。
因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最后一个关键阶段。
大量的安装实践证明，保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务。
国内GIS安装现场的场地情况通常较差，为了防止起灰尘，安装前第一次清洁时应在场地洒水并用水揩净，在空气静止48h后才开始安装。
作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝屑，这些微粒都是耐压实验中放电的来源，因此要特别注意保证铝导体的清洁。
这就要求一方面强化对导体加工过程的清洁检查，防止出现死区；
另一方面在总装前制造商应增加导体振动清洁的新手段，尽量把空心体内部死角的残留物清理出来，或者对安装前的导体做类似局部放电实验以检查出残留的铝屑和金属丝。
某些国产GIS产品由于管理不严，出厂时GIS内还残留有杂物，加之许多安装现场管理不严，灰尘漫天，更增加了确保清洁度的难度，所以必须严格要求，精心施工。
万家寨GIS就是因为GIS内杂物引起实验时三次放电，不得不又拆开进行局部清理，既增加了工作量，又影响了工期，这个教训值得引以为戒。
密封性是GIS绝缘的关键，SF6气体泄露会造成GIS致命的故障。
因此密封性检查应贯穿于整个制造和安装的始终。
密封效果主要取决于罐体焊接质量，其次是密封圈的制造、安装调整情况。
除上述两个关键因素外，真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素，是控制SF6含水量的重要保证措施，它不仅能减少SF6气体本身的水分，也可减少罐内其它物体（绝缘体、密封体）内所含的水分，一般要求在充入SF6气体之前真空度要达到133Pa，再继续抽真空30min。
水分对GIS运行的影响关键在于：
如果没有将SF6气体控制在0℃以下，则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露，所附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HF等低氟化物，从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化。
如果将SF6露点的允许值控制在较低值，则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶，它对绝缘性能几乎没有影响。
因此，在IEC及国际上均有规定：
充入GIS的新气体在额定密度下其露点不应超过－5℃。
3GIS的实验
GIS的实验包括型式实验、出厂实验及现场实验。
其中型式实验是检验产品的正确性，验证GIS装置的各项性能；
出厂实验是在每一间隔上进行的，以检验加工过程中是否存在缺陷；
现场实验是检查GIS配电装置在包装、运输、储存和安装过程中是否出现异常现象行之有效的监测方法，是GIS在投运之前必须进行的，也是前两种实验无法替代的。
大量的现场实验结果表明：
（1）现场绝缘实验中往往会发生零件松动、脱落、导电表面刮伤；
（2）强烈的振动造成绝缘子开裂；
（3）安装错位引起电极表面缺陷；
（4）安装过程中造成导电微粒进入；
（5）由于疏忽将工具遗忘在装置内；
（6）原来潜伏在装置内的导电微粒在工厂实验时未能检测出来，后来在运输和安装过程中被振荡出来或漂浮在装置内等。
这些因素都会导致绝缘故障。
这些绝缘缺陷一般分为两大类：
一是由自由微粒和灰尘诱发的绝缘事故，称为活动绝缘缺陷（A类）；
二是由于安装运输中的意外造成的固定绝缘缺陷（B类）。
根据有关资料统计，SF6设备的绝缘事故有2/3都发生在未进行现场耐压实验的设备上。
加拿大安大略水电局的运行经验表明，GIS的事故不仅多发生在未做现场绝缘实验的设备上，而且多发生在安装后投入运行的最初4个月内，这类事故约占总事故的67%。
第一年事故率为0.53次/年·
间隔，之后为0.06次/年·
间隔。
北美地区的调查报告认为，GIS运行后头一年事故率为4次/所·
年，一年以后为0.1次/所·
年。
因此，GIS经工厂装配、运输和现场安装之后，在投运前进行绝缘实验是十分必要的。
GIS设备现场主要实验工程有：
（1）主回路绝缘实验。
（2）辅助回路绝缘实验。
（3）断路器机械特性实验。
（4）气体密封实验。
（4）分、合闸动作实验。
（5）必要时进行耐压实验。
（6）SF6气体的水分含量、纯度测定。
（7）SF6气体密度继电器及压力表校验。
（8）运行中进行局部放电超声波检查实验。
GIS设备安装完毕后，在施工现场做实验，其目的是检验在安装过程中是否符合国家规定的安装规程，相应的国家标准有《GB50150－91电气装置安装工程电气设备交接实验标准》、《GB7674－199772.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》，作为GIS设备最后的一次检验，其工程不必全试，只选择主要的工程，其工程如下：
①主回路电阻测量；
②元件实验；
③SF6气体含水量的检测；
④密封实验；
⑤互感器的变比测量；
⑥主回路的绝缘实验；
⑦辅助回路的绝缘实验；
⑧GIS设备的高电压耐受实验；
⑨局部放电和无线电干扰实验；
⑩竣工试运行实验。
1.1回路电阻
1.1.1回路电阻的测量
GIS设备安装完毕后，在元件调试之前应测量主回路电阻，以检查主回路中的联结和触头接触情况，并采用直流压降法测量，测试电流不小于100A。
测试电流可利用进出线套管注入，也可以打开接地开关导电杆与外壳之间的活动接地片，关合接地开关后，从接地开关导电杆注入测试电流，当被测回路各相长度相同时，测量的各相数据应相同或接近。
1.1.2回路电阻大进一步检测的方法
一般回路电阻大主要是各接头处接触不良造成的。
为便于确定具体故障，可以采取电流回路仍然在主回路（即两接地开关导电杆上），然后打开相关开关、刀闸的手孔盖，分别抽取两点电压来测量电阻。
1.2机械特性
必须对断路器、隔离开关和接地开关的机械特性进行调试，其主要工程如下，测试电流同样从接地开关导电杆注入。
1.2.1断路器
①测量断路器的分、合闸时间及合分时间；
②测量断路器分、合闸同期性及配合时间；
③测量断路器合闸电阻的投入时间；
④测量断路器分、合闸线圈的绝缘电阻及直流电阻；
⑤断路器操作机构的实验；
⑥检查断路器操作机构的闭锁性能；
⑦检查断路器操作机械的防跳及防止非全相合闸辅助控制装置的动作性能；
⑧断路器辅助和控制回路绝缘电阻及工频耐压实验。
12.2隔离开关和接地开关
①检查操作机构分、合闸线圈的最低动作电压；
②操作机构的实验；
③测量分、合闸时间；
④测量辅助回路和控制回路绝缘电阻及工频耐压实验。
1.3连锁实验
GIS元件调试过程中，应注意检查所有管路接头的密封，螺钉端部的连接，以及接线和装配是否符合图纸和说明书的要求。
元件实验结束后，验证电气的、气动的、液压的和其它连锁的功能特性，并验证保护、操作和信号回路的动作特性是否正确。
GIS不同元件之间的连锁应满足以下要求：
①断路器合闸，隔离开关、接地开关不能动作；
②断路器分闸，隔离开关合闸位置，接地开关不能动作；
③当隔离开关分闸时，接地开关可以操作；
④当接地开关合闸时，隔离开关不能操作；
⑤当接地开关分闸时，隔离开关可以操作。
1.4GIS现场交流耐压实验
GIS设备现场安装、调试完成，必须进行耐压实验。
其目的是检查总体安装后的绝缘性能是否完好，验证是否存在各种隐患（如安装错误，包装、运输、储存和安装调试中的损坏，存在异物等）导致内部故障。
1.4.1交流耐压时对试品的要求
①试品应完全安装好，充气到额定密度，并进行密封性实验和气体湿度测量合格后，才能进行耐压实验；
②耐压实验前，应对试品测量绝缘电阻；
③耐压实验前，GIS上所有电流互感器的二次绕组应短路并接地；
④耐压实验前，应隔离高压电缆、架空线、电力变压器和电磁式电压互感器（如采用变频电源，电磁式电压互感器经频率计算不会引起磁饱和，也可以和主回路一起耐压）、避雷器和保护火花间隙；
⑤GIS主回路的每一部分都应进行耐压实验。
1.4.2交流耐压实验电压值及实验电压的施加
现场交流耐压实验电压值为出厂实验施加电压值的80%。
规定的实验电压应施加到每相导体和外壳之间，每次一相，其他相的导体应与接地的外壳相连。
实验电源可接到被试相导体任一部位。
选定的实验程序应使每个部件都至少施加一次实验电压。
在制定实验方案时，必须同时注意要尽可能减少固体绝缘的重复实验次数。
例如，应尽量在GIS不同部位引入实验电压。
如怀疑断路器和隔离开关的断口在运输、安装过程中受到损坏或经过解体，应做断口间耐压实验。
1.4.3GIS交流耐压实验判据
GIS的每一部件均已按选定的实验程序耐受规定的实验电压而无击穿放电，则认为整个GIS通过实验。
在实验过程中，如果发生击穿放电，可采取下列步骤：
①进行重复实验，如果该设备还能经受规定的实验电压时，则认为放电是自恢复放电，耐压实验通过；
②如果重复耐压失败，须将设备解体，打开放电间隔，仔细检查绝缘损坏情况，采取必要的修复措施，再进行规定的耐压实验。
GIS设备在制造厂做过各项严格的实验，在运输过程中包装严密，并充以0.5MPa的
SF6气体防潮。
由于GIS在制造厂不一定每台都做过整组实验，即使做过，GIS设备还要拆下来进行装箱运输，在此过程中还可能出现连接不当、型号不对、绝缘件受污染等情况，因此在现场安装时还要进行重新实验，以确保运行安全。
另外，GIS的导电杆、触头在制造厂进行过反复调试，导电杆与静触头之间的开合次数近千次之多，由于金属间的摩擦会产生金属微粒。
留在GIS内部，通电时这些金属微粒易破坏电场结构，使得电场不均匀，导致绝缘击穿。
在设备的运输过程中，还有可能出现机械损伤、受潮、腐蚀等现象。
在安装过程中，每个零件都要从包装里拆开再安装到元件中去，也有可能出现受潮，被油污染等问题，同时由于施工人员中个别人违反安装规程，也可能造成零件损伤、遗失部件、刮伤金属表面和安装错误等问题，所以当GIS安装完毕后，必须进行现场实验。
4GIS的外壳接地问题
GIS的外壳接地方式有两种，一种是一点接地方式，另一种是多点接地方式。
一点接地方式是在GIS外壳的每个分段中一端绝缘，另一端用一点接地的方式。
在结构上，串联的壳体之间一般是在法兰盘处绝缘，对地之间是在壳体支座处缘绝缘。
这种接地方式的优点是：
因为长时间没有外壳电流通过，故即使电流额定值大，外壳的温升也较低，损耗也较小；
因为没有电流流入基础部位，故土建钢筋中没有温升。
当然它的缺点也很突出，即事故时不接地端外壳感应电压较高，外界的磁场也较强，当导体中流过的电流较大时，往往会使外壳钢筋发热，由于只有一根接地线，因此可靠性较差。
目前国内GIS设计一般不采用这种外壳接地方式。
多点接地方式是在GIS的某个分段内，用导体连接外壳和大地，并且采用两点以上的多点接地。
一般在结构上，串联的法兰盘之间不设绝缘，设备的支座不绝缘，并用固定螺栓导通，接地线也装于壳体。
多点接地的优点很多：
外部磁漏少，感应过电压低；
由于GIS外壳有两点以上的接地点，因而可大大提高其可靠性及安全性；
不需要使用绝缘法兰等绝缘层，施工方便；
外壳和导体电流几乎抵消，因此外部磁场较小，使钢构发热和流过控制电缆外皮的感应电流都很小。
由于外壳中有感应电流流过，因此外壳中的温升和损耗比一点接地方式大。
但电站GIS工程中外壳损耗本身不大，因此在工程中可以忽略补给。
例如：
广州抽水蓄能电站GIS外壳的功率损耗为2.43～3.79W/（m·
ph），可以略去不计。
5GIS设计中有待完善的工作
根据近年来GIS工程的设计经验，笔者认为在设计标准化中尚有一些空白点亟待解决。
因为设计标准是整个设计过程的依据，设备接口标准是制造商的制造依据。
首先是伸缩节的设置问题，尤其是在选用进口GIS设备时对伸缩节的技术要求。
伸缩节主要是用来吸收GIS母线热胀冷缩、基础伸缩缝的位移、设备间的安装调整以及地震和操作引起的位移量，因此主要配置在母线与各设备、变压器进线、线路出线的连接等位置。
而在水电站的厂房中，厂坝间的伸缩缝很多，每条伸缩缝的伸缩量无法准确测出，因此在GIS的招标设计中应对伸缩节提出较高的要求。
如果采用进口GIS设备，国外厂家对伸缩节的看法不一，某些厂家认为完全可以满足设计要求的水平位移和垂直位移，而有的厂家认为土建伸缩缝与伸缩节关系不大。
我国国标规定“制造厂应根据使用的目的、允许的位移量等来选定伸缩节的结构”，“在GIS分开的基础间允许的相应位移（不均匀下沉）应由制造厂和用户商定”。
为了确保在与外商的技术谈判中有据可依，更为了确保GIS设备运行的安全可靠性，在我国的标准中应增加伸缩节方面的量化计算和要求。
其次是GIS接地线的材料和尺寸。
这往往是与GIS外商谈判中讨论较多的问题。
国外制造商都主张GIS室采用铜接地网和铜接地引线，因为铜的导电性和耐腐蚀性优于钢，但由于铜本身成本以及焊接成本都很高，因此我国电站大多采用钢接地网和钢接地线。
目前国内超高压GIS均采用铜接地引线。
铜引线与钢接地网之间的连接需采用特殊方式，以防止钢与铜直接接触发生化学腐蚀现象。
另外，国外厂家根据GIS的热稳定电流来计算接地线截面，并有具体的计算公式和曲线，计算的参数包括接地的短路电流、故障的持续时间、接地线相应的允许温升值，其中接地线熔断相应的允许温升值起决定作用，有些厂家采用的允许温升值为100℃，这样选出的接地线截面就小一些，而有些厂家采用的允许温升值为200℃，这样选出的接地线截面就大一些。
我国的规范要求采用流经接地线的短路电流、导体的热稳定系数、故障持续时间进行接地导体的截面计算，因此，常常会出现接地截面不符合制造商要求的情况。
对此我国规范中应就接地线的规格和尺寸作出相关规定。
上述问题是在GIS设计过程中不可避免的，也是亟待完善的，只有尽快制定出相应的标准，才可以保证设计质量和产品质量，并尽可能减少设计中的不完善环节及运行中的隐患。
在标准制定之前，希望广大设计人员能了解这些问题，在设计过程中予以充分考虑，并借鉴其它电站的解决措施，尽可能保证设计质量。
GIS厂商介绍
近年来，气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）在国内受到用户青眯，特别在经济发达地区、大都市、大型电力用户及水电工程。
GIS的发展势头强劲，形成生产热点，国企、合企、民企一齐上，目前已经有许多企业生产GIG。
据不完全统计，有西安西开高压电气股份有限公刮、平高集团、上海华通开关厂有限公司、西安高压电器研究所电器制造厂、泰开集团有限公司、正泰电气股份有限公司、上海西安高压电器研究所有限公司、如高高压电器有限公司、平高一东芝高压开关有限公司、上海西门子高压开关有限公司、益和电气集团股份有限公司、上海平开华明高压开关有限公司、北京华东电气股份有限公司、厦门ABB华电高压开关有限公司、山东鲁能思翼帕瓦电机有限公司、维奥输配电（广州）有限公司、江苏现代南自电气有限公司、泰山恒信开关集团、湖北永鼎开关有限公司、阿海珐（Areva）集团、天水长城开关厂等。
在这20多个生产厂家中，首先都生产126kVGIS。
在生产550kvGIS厂家中，外企（合企）主要有ABB、Siemens、Areva、东芝、AEPawer等企业；
国企主要有西开高压电气和新沈高。
在2006年中国名牌产品中，西开高压电气和新沈高的“72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备”（GIS）被授予“中国名牌产品”。
目前合企生产的GIS占国内市场相当人的份额，如占550kV断路器和GIS市场的80％，占252kV断路器和GIS市场的50％，占126kv断路器和GIS市场的30％。
但随着国企实力的增强和民企的崛起，这种局面将会很快扭转。
大容量、高电压的GIS耐压实验通常采用变频电压谐振的方法，通过调节变频电源输出频率使回路中发生电压谐振，再调节变频电源输出电压使实验电压达到实验电压值，实验频率可在一定范围内调节，品质因数高，无"
实验死区"
，而且实验设备保护功能完善，可以有效地保护试品。
1实验要求和选择实验方案
在GIS现场实验过程中，实验天气的状况对品质因数Q值影响很大，品质因数Q=（L/C）1/2/R，但是随着实验电压值的慢慢升高，实验回路中发生电晕，有功损失R也会增加，造成品质因数Q下降。
在阴天或空气湿度较大的情况下，品质因数Q值将减少30%左右，使得励磁变压器输入电压增大，因此GIS的耐压实验一定要选择晴天或空气较干燥的情况下进行实验。
根据GB7674-1997标准规定，GIS交流实验电压值为出厂实验电压值的80%，频率为10～300Hz，选择GIS的实验方案要求，实验单位及GIS生产厂家和用户共同商定。
实验过程一般分为"
老练实验"
和"
耐压实验"
两个阶段。
实际由于GIS的生产厂家不同，实验方案也会略有差别。
"
阶段（包括TA、TV、BLQ），实验电压由零值逐步升压到73kV，进行5min的耐压实验，可以分相单独进行老练实验，也可以三相同时进行老练实验，然后将实验电压逐步降压至零值。
110kVGIS中的TA、TV、BLQ切除后，分相单独进行耐压实验，实验电压由零值逐步升压到126kV，实验时间5min，然后将实验电压值继续升至184kV，进行1min的交流耐压实验。
2实验参数的确定
GIS实验回路由变频电源、励磁变压器、高压电抗器、分压器、避雷器和试品组成，变频电压谐振实验设备为厂家生产的成套设备，GIS实验电压值是一定的，GIS的电容量CX由选择高压电抗器的电感量L和品质因数Q来决定。
首先确定试品的电容CX。
GIS的电容量CX可以通过一些资料查到，算出GIS的电容量CX。
110kVGIS每间隔电容量一般为600～800pF，220kV每间隔电容量为800～1000pF，这些数据在实验中可以参考使用。
高压电抗器电感量L的选择。
实际应用中的变频电压谐振实验装置，高压电抗器是由实验设备生产厂家配套的，电感量L是一定的，不同容量的实验设备，所配高压电抗器的电感量也是不同的，高压电抗器的连接方式由实验电压值和实验电流来决定，实验电压值大于高压电抗器的额定电压值，高压电抗器要采用串联分压的方法。
实验电流值大于高压电抗器额定电流值时，高压电抗器要采用并联分流的方法。
实验回路中，高压电抗器不同的连接方式，电感量L在实验中的计算方法，根据电抗器在实验回路中串并联连接方式，算出电抗器的电感量，然后乘以系数1.05。
品质因数
Q=（L/C）1/2/R
式中C=C分压器+CX；
R=RL+RT2。
RL是电抗器的内阻，RT2是励磁变压器副边的直流电阻，工程应用中R应等于电抗器的电阻、励磁变压器二次侧电阻、分压电容器和GIS试品有功分量及谐振回路的电晕、电导损耗、涡流损耗等的有功损耗和。
因此我们所计算的品质因数Q比实际的品质因数Q要大些，这样就可以算出励磁变压器二次侧输出电压值。
励磁变压器的输出电压一般至少是两个值，因此我们应当选择比计算出的励磁变压器输出电压值略大的输出电压值，来满足实际的品质因数Q。
3注意事项
GIS接地必须符合技术规范，实验时高压引线要使用专用的无晕引线。
GIS各气室SF6气体压力在额定压力，且充气24h后测量微水合格，处于运行状态，现场确定无误后进行耐压实验。
老练实验阶段"
GIS内的TA二次应短接，TA、TV和避雷器可以连接在一起进行"
，耐压实验阶段TA、TV和避雷器应脱离。
现场要使用16mm2的裸铜线作为实验设备
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