2023气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子绝缘缺陷的陡波冲击检测规范

气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子绝缘缺陷的陡波冲击检测规范目 次前 言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1盆式绝缘子绝缘缺陷的陡波冲击检测方法 1被试品可能出现的典型绝缘缺陷类型 3附录A（规范性附录）陡波冲击试验盆式绝缘子组件安装要求 4附录B（资料性附录）冲击电压波前时间对绝缘子绝缘缺陷放电特性的影响 6附录C（资料性附录）试验电压幅值的选取依据 8附录D（资料性附录）预期电压值计算方法 9附录E（资料性附录）陡波冲击试验对冲击电压发生器技术参数要求及电压施加方式 10附录F（资料性附录）一种内置式陡波测量传感器安装方式及抗干扰措施 12IPAGEPAGEPAGEPAGE气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子绝缘缺陷的陡波冲击检测规范范围本标准规定了气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedSwitchgear，简称GIS）用盆式绝缘子工厂检验时陡波冲击试验方法、波形参数要求、试验电压的产生和测量等。GIS其它绝缘件绝缘缺陷检测也可参考本标准。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.12-2008 电工术语避雷器、低压电涌保护器及元件GB7674-2008 72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备GB/T11022-2011 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T12022-2014 工业六氟化硫GB/T16927.1-2011 高电压试验技术第一部分：一般定义及试验要求DL/T617-2010 气体绝缘金属封闭开关设备技术条件NB/T42105-2016 高压交流气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子术语和定义GB/T2900.12-2008、GB7674-2008、GB/T16927.1-2011、DL/T617-2010、NB/T42105-2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1陡波冲击steepimpulse波前时间小于0.84μs、波尾时间为50μs±20%的双指数冲击电压。3.2盆式绝缘子组件basininsulatorsubassembly包含盆式绝缘子、绝缘子两侧的屏蔽罩、部分母线和外壳。3.3单组件singlesubassembly盆式绝缘子数量为1个的盆式绝缘子组件。3.4多组件multiplesubassemblies盆式绝缘子数量不少于2个的盆式绝缘子组件，且盆式绝缘子凹凸面方向一致排列。盆式绝缘子绝缘缺陷的陡波冲击检测方法一般要求GB/T11022-2011的6.2.1适用，对于GIS的绝缘试验，不需要施加大气校正系数。以盆式绝缘子组件为被检测试品，试品应擦拭干净，完全安装好后并充入符合GB12022-2014新的SF6，气体密度应保持在试品实际运行时最低工作限值。在满足波形参数的要求下，为提高试验效率，可对多个盆式绝缘子组件同时进行耐压试验。特殊要求为保证与安装完好GIS中盆式绝缘子等效的电场分布，盆式绝缘子组件中的母线长度有一定要求（参见附录A）。单组件进行试验时，母线伸出屏蔽罩的长度不少于100mm；多组件进行试验时，母线伸出屏蔽罩的长度不少于150mm。试验电压试验电压的波形陡波冲击试验采用波前时间0.4~0.7μs范围的陡波冲击电压，相对过冲幅值不超过10%。冲击电压的波前时间对GIS盆式绝缘子绝缘特性的影响较大，参见附录B。试验电压幅值按DL/T617—2010中9.8.17的有关规定。3%注：可根据设备实际情况和用户要求，适当调整施加电压幅值。表1陡波冲击试验电压值设备的额定电压Ur/kV（有效值）出厂试验中陡波冲击电压Up/kV（峰值）（1）（2）72.5325126550252105036311755501550800210011002400试验程序程序的选择陡波冲击试验应在工频电压试验和局部放电试验前进行。因盆式绝缘子安装到GIS间隔后还会进行正负极性各3相邻两次冲击需适当增加加压时间间隔，避免出现跟随现象而影响试验结果，推荐间隔时间不少于5min。陡波冲击电压的产生和测量陡波冲击电压通常由冲击电压发生器产生，可采用两种形式将冲击电压施加在被试品上。一种是采用立式冲击电压发生器，冲击电压经高压引线和GIS套管施加在被试品上；另一种是采用金属封闭式冲击电压发生器，通过阻抗变换转接装置将发生器与试验工装对接，将冲击电压施加在被试品上。陡波冲击试验对冲击电压发生器技术参数要求及电压施加方式参见附录E。100ns，且测量系统应有较完善的抗干扰措施。附录F给出了一种内置式陡波测量传感器安装方式及抗干扰措施。试验电压的施加规定的试验电压应施加到盆式绝缘子组件高压导体和外壳之间。按照下列程序加压：在50%~70%的试验电压下进行试验回路的电压波形调整；在80%的试验电压下加压一次进行试验设备的效率核准；若试验设备的波形和效率都满足试验要求，对试品连续施加2次100%的陡波冲击试验电压。正负极性转换时异极性残余电荷对放电电压影响较大，更换电压极性后应在50%试验电压值进行一次试验。试验判据在试验过程中如果发生击穿放电，则应观察盆式绝缘子表面闪络痕迹，对缺陷类型进行诊断。被试品可能出现的典型绝缘缺陷类型主要包含以下典型缺陷类型：盆式绝缘子结构不合理；屏蔽罩设计不合理；绝缘件制造缺陷（如绝缘子裂纹、气泡、金属嵌件与绝缘子界面缺陷等）。若试验中发生放电，需解体根据放电痕迹对缺陷类型进行判断。附录A（规范性附录）陡波冲击试验盆式绝缘子组件安装要求在满足波形参数的要求下，试品可为单个盆式绝缘子组件，或者多个盆式绝缘子组件。为保证与安装完好GIS中盆式绝缘子等效的电场分布，盆式绝缘子组件的母线长度有一定要求。单组件试验单个盆式绝缘子组件进行试验时布置如图A.1所示。高压母线∆高压母线∆l∆l图A.1单个盆式绝缘子组件进行试验时布置A.2给出了母线长度∆l∆l对绝缘子凹、凸面电场最大值基本没有影响，对屏蔽罩表面电场最大值影响较大：随着母线及罐体长度的增大，绝缘子屏蔽罩表面电场最大值逐渐增大，在∆l≥100mm之后电场最大值趋于稳定。这是因为屏凹-屏屏屏凹凹-屏屏屏凹-绝绝绝凸-屏屏屏凸-绝绝绝EmaxEmax(kV/mm)1000

200l(mm)

300

400

图A.2母线长度∆l对单个绝缘子组件表面电场最大值的影响多个盆式绝缘子组件进行试验时布置如图A.4所示，盆式绝缘子凹凸面沿一个方向布置。盆式绝缘子盆式绝缘子外壳高压屏蔽罩母线∆l图A.3多个盆式绝缘子组件进行试验布置图A.4给出了母线长度∆l对3个绝缘子及其屏蔽罩表面电场最大值的影响。随着母线及罐体长度∆l∆l≥150mm150mm，才能保证绝缘子沿面电场分布与工况相同。凹-凹-屏屏屏凹-绝绝绝凸-屏屏屏凸-绝绝绝EmaxEmax(kV/mm)1000

100

150l

200

250图A.4母线长度∆l对3个绝缘子及其屏蔽罩表面电场最大值的影响附录B（资料性附录）冲击电压波前时间对绝缘子绝缘缺陷放电特性的影响B.1126kVGIS50%GIS图B.1126kVGIS缺陷盆式绝缘子闪络电压-波前时间曲线B.272.5kVGIS“U”“U”0.4μs<Tf<μs时，不同气压下放电电压几乎均处于最小值，此时冲击试验对绝缘子缺陷的检测有效性最高。图B.272.5kVGIS缺陷支柱绝缘子闪络电压-波前时间曲线B.30.4220kVGIS盆式绝缘子嵌件三结合点存在结构性缺陷时在陡波冲击下MPa380kVB.450%410B.5120ns380kV，B.6。说明在陡波冲击下，三结合点处的裂纹缺陷更容易引发绝缘子闪络，即陡波冲击对嵌件处的裂纹缺陷具有更好的检测效果。图B.30.4倍缩比的220kVGIS盆式绝缘子陡波冲击放电图图B.4380kV雷电冲击下，无放电和闪络发生图B.5409kV雷电冲击下，末端屏蔽电极对外壳放电图B.6380kV陡波冲击下，绝缘子凸面发生闪络附录C（资料性附录）试验电压幅值的选取依据C.1为无缺陷绝缘子在冲击电压下闪络的伏-负极性 (b)正极性图C.1绝缘子在冲击电压下闪络的伏-秒特性附录D（资料性附录）D.1(a)所示；当击穿D.1(b)所示。此时，可通过两种方法获得其预期电压。UP。当放电回路参数一定时，发生器输出效率ULN，Uo，则发生器输出效率η可通过下式获得：=Uo/NUL

（D.1）因此可通过每次实验充电级电压UL和输出效率η计算出预期电压值。PU(t)U(eatebt)P

（D.2）btbU(tb)（D.2）UPV-tUb(a)波峰或波尾击穿 (b)波前击图D.1放电电压与预期电压取值说明附录E（资料性附录）陡波冲击试验对冲击电压发生器技术参数要求及电压施加方式E.1陡波冲击试验对冲击电压发生器技术参数要求LCtGIS套管或母线引入。由于陡波冲击波形参数具有快前沿的特点，一般要求电压发生装置具有低电感、试验回路尽量紧凑等要求，这是因为，以双指数冲击电压的产生为例，波前时间受回路电感限制，冲击电压波前TfLCt，当回路处于临界阻尼状态时，Tf可由公式（E.1LCtTf4.66

（E.1）传统敞开式冲击电压发生器的本体电感在百μH左右，当电压等级更高时，其本体电感更大，很难产生满足要求的试验电压波形。由式E.1可得不同回路电感下，满足陡波冲击电压波形参范围0.4~0.7μs时可带负载范围，如表所示。表F.1不同回路电感下，满足陡波冲击电压波形参范围时可带负载范围回路电感L(μH)波前时间Tf(μs)负载电容量Ct(pF)100.4~0.7737~225620368~112830246~75240184~56450147~45160123~37670105~3228092~2829082~25110074~226电压施加方式试验电压可通过GIS套管或母线对接方式引入。对于立式冲击电压发生器，适用套管作为电压引 高压引线立式冲击电压发生器GIS套管被试盆式绝缘子组件……图E.1套管引入方式示意图…………金属封闭式冲击电压发生器被试盆式绝缘子组件阻抗变换转接装置图E.2母线对接方式示意图采用本体电感低的立式冲击电压发生器，如紧凑型气体绝缘冲击电压发生器；采用冲击电压陡化技术，在立式冲击电压发生器与试品间增加中储能电容和陡化间隙，用于冲击电压波前时间的陡化。E.3所示。图中：C1为冲击电压发生器主电容，L1为冲击电压发生器总回路电感，R1为调波电阻，CpCt分别为中储能电容和试品电容。图E.3陡波冲击电压等效回路陡化间隙击穿瞬间，中储能电容Cp迅速释放存储的能量，从而产生陡波冲击电压的陡前沿部分。由于冲击电压发生器回路存在固有电感L1，在陡前沿波产生过程中起到瞬时隔离冲击电压源的作用，使得波前部分主要由图E.3中实线所示的回路21E.3中回路2的等效电路图如图E.4所示，其中R为回路等值电阻，包括调波电阻R1和陡化间隙击穿时的火花通道电阻；L为回路等值电感，包括R1的固有电感和火花通道电感。图E.4