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【摘 要】 随着经济的发展，由于建设用地的不断扩张，为减少用地，一些变电站选择建在地下。一般情况下，大型地下变电站处于市中心，由于受到土地资源的影响，因此设备布置所处的空间相对狭小，所以在进行绝缘试验时需要面对很大的困难。因此，本文通过对大型地下变电站GIS现场绝缘试验方法进行分析，以期为其提供一个借鉴。
【关键词】 地下变电站；气体绝缘开关；绝缘试验
引言：
一般情况下，高压电气设备的运行环境是比较复杂的，电气设备绝缘设备不仅受到运行中的电压作用，还受到冲击电压的影响。所以，绝缘体质量的优劣对高压电气设备的正常稳定的运行，具有着重要的意义，必须要采取安全有效的检测措施对其运行的状态进行检测，电气设备绝缘试验为电气设备的良好运行提供了有效安全的检测工具。因此，高压电气设备绝缘试验可以提高高压电气设备的性能，能够为其正常的运行提供有力的保障，对于我国电力事业的发展也具有重要的意义。
一、GIS概述
（一）GIS定义
GIS气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedSwitchgear）即GIS。GIS是指以SF6作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备，它通过将变电站中除变压器之外的电气设备，包括断路器、接地开关、隔离开关、电流互感器、避雷器、电压互感器、母线（三相或单相）、连接管和过渡元件（SF6电缆头、SF6—空气套管、SF6—油套管）等全部封闭在一个接地的金属外壳内，壳内充以0.34—MPa气体作为绝缘和灭弧介质。
（二）GIS绝缘实验的作用
高压电气设备绝缘试验可以为高压电气设备的运行提供安全性的保障。高压电气设备运行中容易受到电场、化学物质的腐蚀，受到自然因素和环境因素的制约，造成了绝缘体和绝缘系统受到一定的损害，所以保障高压电气设备的正常运行，必需要进行绝缘系统的试验。高压电气设备绝缘试验不但能够对高压设备的各种绝缘特性进行准确的判断，还能够对高压电气系统的运行进行准确的检测，发现绝缘的缺陷，提高了高压电气系统的稳定性和安全性。
二、引起GIS绝缘故障的主要原因
大部分绝缘故障是由缺陷逐渐累积发展而来，从带缺陷运行到最终绝缘击穿导致故障有一个较长的发展过程，这就为提前检测、发现、处理缺陷，避免故障发生提供了条件。引起GIS绝缘的主要原因有以下几个方面：
1.绝缘子表面附着杂质、异物或者固体绝缘材料浇铸件内部存在缺陷，造成局部放电，直至沿面闪络或绝缘击穿。
2.由于工艺不良、滑动部分磨损、触头烧损及安装不慎等在GIS内部残留金属屑末，或称导电微粒，引起放电。
3.高压导体表面的毛刺等引发电晕放电。
4.由于触头接触不良或金属屏蔽罩固定处接触不良造成悬浮电位而引发火花放电。另外，松动的屏蔽罩在操作、电动力冲击震动下发生变形、变位甚至脱落，改变了GIS内部场强分布，致使GIS绝缘强度降低，引发绝缘击穿等严重事故。
5.绝缘部位受潮，引起绝缘闪络或击穿。
6.内部绝缘件存在质量缺陷，长期运行后绝缘击穿。
7.气体泄漏导致内部绝缘强度降低。
三、GIS现场绝缘试验
（一）现场试验的对象与内容
1.交流谐振耐压
为解决现场试验容量的矛盾，目前GIS现场耐压试验大多采用串联谐振耐压试验装置，试验的原理图和等值电路分别见图1和图2。
试验时首先调节试验频率，使XL和XC回路发生谐振，如果谐振回路的品质因数为Q，被试样品上获得的电压为励磁电压的Q倍，试验容量也就会增加Q倍。可见，串联谐振耐压装置利用额定电压较低的试验变压器，也可以得到较高的输出电压，因此用小容量的试验变压器可以对大容量的被试品进行交流耐压试验。串联谐振耐压试验升压平稳，输出电压波形为正弦、畸变小、试验过程安全可靠，被试品击穿时谐振被破坏，击穿电流仅为谐振电流的1/Q。
（二） SF6绝缘气体检测
SF6的绝缘和灭弧能力的前提是要与足够的充气压力、密度和气体的高纯度，为保证其安全运行和工作人员的安全，设备运行部门按规定必须对SF6的质量以及设备的密封情况做好相应的检测。在现场设备中，与气体有关的测试为设备泄露测试和气体湿度测试。
在当前的电力系统中，一般采用最多的是光电露点法测试SF6的微水含量。
为了实现湿度在线监测，利用阻容法进行湿度测量的逐渐增多。阻容法是利用湿敏元件的电阻值或电容值随环境湿度变化而按规律变化的特性，但缺点是探头容易受到气体中粉尘、油污等杂质污染，使探头的性能逐渐变化，因此这类仪器需要经常校正。
对SF6设备也可以采用压降法，在运行期间测定其漏气率。采用该法，需对设备各气室的压力和温度定期进行记录，一段时间后，根据首末两点的压力和温度值，在SF6状态参数曲线上查出在标准温度（通常20℃）时的压力或者气体密度，就可以计算出这段时间内的平均漏气率。由于压力表并不能灵敏地反映微小的泄漏，所以压降法主要应用于运行中设备的长期监测。
（三）GIS与变压器（或电抗器）直连的相关问题
一般情况下，在变壓器的直连部位需设置波纹管，以吸收变压器运行时的振动及安装误差。变压器直连结构详见图3。现场安装时要严格按照设计图纸中指定的波纹管的调整范围进行调整，以免内部插接导体插入太深吃掉预留间隙产生应力，或插接导体插入深度不足导致导体与触指接触不良、甚至滑脱招致故障。
图3 变压器直连结构示意图
（四）现场绝缘试验
在GIS和变压器对接后，需要进行现场的验收试验，特别是现场绝缘试验，原则上各设备单独进行。考虑到两种设备的特点，一般将变压器的直连部设置成独立的气体隔室和可拆分的导体结构，这样不仅便于双方设备的现场耐压，也便于双方设备的检修更换，详见图4现场绝缘试验时可拆除导体，以形成绝缘隔离断口，安装在隔离断口上的9屏蔽件由双方协商确定其供货方。 图4 电缆直连示意图
高压电气设备绝缘试验方法主要包括设备直流耐压试验、绝缘电阻试验、介质损失角试验、高频震荡波试验、绝缘电压分布试验、局部放电试验、色谱试验等。
1.直流耐压试验。因为直流耐压试验采用了大体积的设备，其纹波系数高，稳定性也差，在我国现阶段的电力工作中已经很少采用，通常只会在少数的精密度要求不高的试验中得到采用。
2.绝缘电阻试验。绝缘电阻试验通常采用固定输出电压的方式，能够及时的获得仪表所显示的正确度数，规定加压一分钟后获得的度数就是电器设备的绝缘电阻。绝缘电阻试验中最关键的环节就是吸收比测验，该试验能够正确的反映变压器和其他机电设备绝缘体的损害程度和受潮现象。在常温的状态下，吸收比比3：1小，就可以判断设备的绝缘体存在一定的问题。
3.介质损失角试验。通过科学的试验证明，高压电气设备的绝缘缺陷和介质损耗之间存在非常重要的联系，而且和使用体积也成正比的关系。介质损失角的大小可以对绝缘材料的单位体积内的介质的消耗情况进行正确的表现，所以，我们可以通过试验中测量获得的介质损失角了解绝缘体和绝缘系统的运行情况，及时对存在的问题进行改正。
4.高频震荡波试验。高频震荡波试验是一种新型试验方法，非常容易通过试品得到需要的高电压，而且对现场电源的用量需求小，易发现水树类型绝缘缺陷和机械损伤。但是，试验中需要使用高压电容、高压电抗器和球隙点火控制装置，造成了现场使用的不便。加之，由于高频振荡波试验效率低，长时间传播后难以保持电压波的幅值。
5.局部放电试验。局部放电试验通过回路里产生的一些放电脉冲电流，然后采集并放大这些电流，能够检测局部放电的强度，了解绝缘体的基本情况，判断是否存在缺陷。
6.色谱试验。绝缘油作为一种绝缘介质，广泛应用于高压电气设备绝缘体系之中。電气设备在绝缘油保护下发生局部放电或发热的时候，绝缘油性质就会发生改变，导致内部气体比例失衡。为此，通过色谱试验可以掌握绝缘里气体的比例，了解电气设备的绝缘性能。
四、总结及展望
在大型的地下变电站中，由于其设备多、负荷重、空间相对较小，因此在进行GIS的绝缘试验时，要选择合理的方式与方法，注意其中的线路连接方式以及试验电器。通过绝缘试验，对于提高大型地下变电站的安全有很重要的意义。
参考文献：
[1]杨柳.GIS绝缘状态综合评价方法研究和应用[D].华南理工大学，2013.
[2]郑淑军，李铁军.高压电器设备绝缘试验技术与应用[J].河南科技，2013，10：104+156.
【关键词】 地下变电站；气体绝缘开关；绝缘试验
引言：
一般情况下，高压电气设备的运行环境是比较复杂的，电气设备绝缘设备不仅受到运行中的电压作用，还受到冲击电压的影响。所以，绝缘体质量的优劣对高压电气设备的正常稳定的运行，具有着重要的意义，必须要采取安全有效的检测措施对其运行的状态进行检测，电气设备绝缘试验为电气设备的良好运行提供了有效安全的检测工具。因此，高压电气设备绝缘试验可以提高高压电气设备的性能，能够为其正常的运行提供有力的保障，对于我国电力事业的发展也具有重要的意义。
一、GIS概述
（一）GIS定义
GIS气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedSwitchgear）即GIS。GIS是指以SF6作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备，它通过将变电站中除变压器之外的电气设备，包括断路器、接地开关、隔离开关、电流互感器、避雷器、电压互感器、母线（三相或单相）、连接管和过渡元件（SF6电缆头、SF6—空气套管、SF6—油套管）等全部封闭在一个接地的金属外壳内，壳内充以0.34—MPa气体作为绝缘和灭弧介质。
（二）GIS绝缘实验的作用
高压电气设备绝缘试验可以为高压电气设备的运行提供安全性的保障。高压电气设备运行中容易受到电场、化学物质的腐蚀，受到自然因素和环境因素的制约，造成了绝缘体和绝缘系统受到一定的损害，所以保障高压电气设备的正常运行，必需要进行绝缘系统的试验。高压电气设备绝缘试验不但能够对高压设备的各种绝缘特性进行准确的判断，还能够对高压电气系统的运行进行准确的检测，发现绝缘的缺陷，提高了高压电气系统的稳定性和安全性。
二、引起GIS绝缘故障的主要原因
大部分绝缘故障是由缺陷逐渐累积发展而来，从带缺陷运行到最终绝缘击穿导致故障有一个较长的发展过程，这就为提前检测、发现、处理缺陷，避免故障发生提供了条件。引起GIS绝缘的主要原因有以下几个方面：
1.绝缘子表面附着杂质、异物或者固体绝缘材料浇铸件内部存在缺陷，造成局部放电，直至沿面闪络或绝缘击穿。
2.由于工艺不良、滑动部分磨损、触头烧损及安装不慎等在GIS内部残留金属屑末，或称导电微粒，引起放电。
3.高压导体表面的毛刺等引发电晕放电。
4.由于触头接触不良或金属屏蔽罩固定处接触不良造成悬浮电位而引发火花放电。另外，松动的屏蔽罩在操作、电动力冲击震动下发生变形、变位甚至脱落，改变了GIS内部场强分布，致使GIS绝缘强度降低，引发绝缘击穿等严重事故。
5.绝缘部位受潮，引起绝缘闪络或击穿。
6.内部绝缘件存在质量缺陷，长期运行后绝缘击穿。
7.气体泄漏导致内部绝缘强度降低。
三、GIS现场绝缘试验
（一）现场试验的对象与内容
1.交流谐振耐压
为解决现场试验容量的矛盾，目前GIS现场耐压试验大多采用串联谐振耐压试验装置，试验的原理图和等值电路分别见图1和图2。
试验时首先调节试验频率，使XL和XC回路发生谐振，如果谐振回路的品质因数为Q，被试样品上获得的电压为励磁电压的Q倍，试验容量也就会增加Q倍。可见，串联谐振耐压装置利用额定电压较低的试验变压器，也可以得到较高的输出电压，因此用小容量的试验变压器可以对大容量的被试品进行交流耐压试验。串联谐振耐压试验升压平稳，输出电压波形为正弦、畸变小、试验过程安全可靠，被试品击穿时谐振被破坏，击穿电流仅为谐振电流的1/Q。
（二） SF6绝缘气体检测
SF6的绝缘和灭弧能力的前提是要与足够的充气压力、密度和气体的高纯度，为保证其安全运行和工作人员的安全，设备运行部门按规定必须对SF6的质量以及设备的密封情况做好相应的检测。在现场设备中，与气体有关的测试为设备泄露测试和气体湿度测试。
在当前的电力系统中，一般采用最多的是光电露点法测试SF6的微水含量。
为了实现湿度在线监测，利用阻容法进行湿度测量的逐渐增多。阻容法是利用湿敏元件的电阻值或电容值随环境湿度变化而按规律变化的特性，但缺点是探头容易受到气体中粉尘、油污等杂质污染，使探头的性能逐渐变化，因此这类仪器需要经常校正。
对SF6设备也可以采用压降法，在运行期间测定其漏气率。采用该法，需对设备各气室的压力和温度定期进行记录，一段时间后，根据首末两点的压力和温度值，在SF6状态参数曲线上查出在标准温度（通常20℃）时的压力或者气体密度，就可以计算出这段时间内的平均漏气率。由于压力表并不能灵敏地反映微小的泄漏，所以压降法主要应用于运行中设备的长期监测。
（三）GIS与变压器（或电抗器）直连的相关问题
一般情况下，在变壓器的直连部位需设置波纹管，以吸收变压器运行时的振动及安装误差。变压器直连结构详见图3。现场安装时要严格按照设计图纸中指定的波纹管的调整范围进行调整，以免内部插接导体插入太深吃掉预留间隙产生应力，或插接导体插入深度不足导致导体与触指接触不良、甚至滑脱招致故障。
图3 变压器直连结构示意图
（四）现场绝缘试验
在GIS和变压器对接后，需要进行现场的验收试验，特别是现场绝缘试验，原则上各设备单独进行。考虑到两种设备的特点，一般将变压器的直连部设置成独立的气体隔室和可拆分的导体结构，这样不仅便于双方设备的现场耐压，也便于双方设备的检修更换，详见图4现场绝缘试验时可拆除导体，以形成绝缘隔离断口，安装在隔离断口上的9屏蔽件由双方协商确定其供货方。 图4 电缆直连示意图
高压电气设备绝缘试验方法主要包括设备直流耐压试验、绝缘电阻试验、介质损失角试验、高频震荡波试验、绝缘电压分布试验、局部放电试验、色谱试验等。
1.直流耐压试验。因为直流耐压试验采用了大体积的设备，其纹波系数高，稳定性也差，在我国现阶段的电力工作中已经很少采用，通常只会在少数的精密度要求不高的试验中得到采用。
2.绝缘电阻试验。绝缘电阻试验通常采用固定输出电压的方式，能够及时的获得仪表所显示的正确度数，规定加压一分钟后获得的度数就是电器设备的绝缘电阻。绝缘电阻试验中最关键的环节就是吸收比测验，该试验能够正确的反映变压器和其他机电设备绝缘体的损害程度和受潮现象。在常温的状态下，吸收比比3：1小，就可以判断设备的绝缘体存在一定的问题。
3.介质损失角试验。通过科学的试验证明，高压电气设备的绝缘缺陷和介质损耗之间存在非常重要的联系，而且和使用体积也成正比的关系。介质损失角的大小可以对绝缘材料的单位体积内的介质的消耗情况进行正确的表现，所以，我们可以通过试验中测量获得的介质损失角了解绝缘体和绝缘系统的运行情况，及时对存在的问题进行改正。
4.高频震荡波试验。高频震荡波试验是一种新型试验方法，非常容易通过试品得到需要的高电压，而且对现场电源的用量需求小，易发现水树类型绝缘缺陷和机械损伤。但是，试验中需要使用高压电容、高压电抗器和球隙点火控制装置，造成了现场使用的不便。加之，由于高频振荡波试验效率低，长时间传播后难以保持电压波的幅值。
5.局部放电试验。局部放电试验通过回路里产生的一些放电脉冲电流，然后采集并放大这些电流，能够检测局部放电的强度，了解绝缘体的基本情况，判断是否存在缺陷。
6.色谱试验。绝缘油作为一种绝缘介质，广泛应用于高压电气设备绝缘体系之中。電气设备在绝缘油保护下发生局部放电或发热的时候，绝缘油性质就会发生改变，导致内部气体比例失衡。为此，通过色谱试验可以掌握绝缘里气体的比例，了解电气设备的绝缘性能。
四、总结及展望
在大型的地下变电站中，由于其设备多、负荷重、空间相对较小，因此在进行GIS的绝缘试验时，要选择合理的方式与方法，注意其中的线路连接方式以及试验电器。通过绝缘试验，对于提高大型地下变电站的安全有很重要的意义。
参考文献：
[1]杨柳.GIS绝缘状态综合评价方法研究和应用[D].华南理工大学，2013.
[2]郑淑军，李铁军.高压电器设备绝缘试验技术与应用[J].河南科技，2013，10：104+156.