《城市轨道交通电气设备测试（第2版）》 课件4.2GIS试验

《城轨高压设备检测》GIS试验目录01高压GIS开关柜概述02城轨GIS简介03GIS在城轨中的应用04SF6断路器和GIS电气试验05AC35

kV开关柜试验06耐压试验

01高压GIS开关柜概述高压GIS开关柜概述1.1概述

高压开关设备是城轨电力供电系统中的关键设备，正常情况下，它用于控制变电所线供电，提高综合线路的运行稳定性，故障情况下，开关设备动作，用于将故障区域隔离，保证供电可靠性，同时隔离电源保证检修人员的安全。城轨电力供电系统的高压开关系统通常封闭于GIS开关柜中，提高了运行的可靠性和安全性。

高压GIS开关柜即为柜式气体绝缘金属封闭开关设备，采用紧凑式、共箱式气体绝缘的充气式环网柜，所有带电部件均在密闭的SF6气室内，气体外壳由不锈钢板焊接而成，具有良好的气密性和可靠性，运行不受外界环境影响，环网柜负荷开关均采用电动操作，具备远方操作接口，通过RTU实现远方遥控。GIS采用真空灭弧介质，将母线、断路器、隔离开关等中压元件集中密闭在箱体中。02城轨GIS简介城轨GIS简介2.1GIS设备介绍

断路器按介质可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。由于现在高压开关技术上多用真空或者SF6，存在“去油化”趋势，多油断路器被淘汰了，少油断路器在铁路上也逐渐退出应用，城轨、铁路和电力部门现广泛应用SF6为绝缘气体的GIS设备。如图4-14所示为110

kVGIS。城轨GIS简介图4-14110

kVGIS城轨GIS简介

GIS（GasInsulatedSwitchgear）中文称气体绝缘全封闭组合开关电器。GIS全部采用SF6气体作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备。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、接地开关、套管这8种高压电器组合而成的高压配电装置，如图4-15、图4-16所示。城轨GIS简介图4-15城轨110

kV室内GIS图4-16变电站220

kV户外GIS城轨GIS简介2.2断路器功能解析

在高压设备中，断路器不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。2.3GIS优点概述

GIS一般由各种不同的间隔组成。一个城轨变电所主要有两进两出线及电压互感器共四个半间隔，采用了三相共箱式结构（即三相灭弧室，安装在同一壳体内）。GIS与传统敞开式配电装置相比主要由于其具有以下几个方面的优点：城轨GIS简介（1）GIS具有占地面积小、体积小、重量轻，元件全部密封不受环境干扰。（2）操作机构无油化、无气化，具有高度运行可靠性。（3）GIS采用整块运输，安装方便，检修工作量小、时间短，共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。（4）优越的开断性能——断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构），充分利用了电弧自身的能量。（5）损耗少、噪声低——GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。弹簧机构的采用，使得操作噪声很低。03GIS在城轨中的应用GIS在城轨中的应用

城轨使用的开关柜主要有110

kV和35kV（33

kV）交流开关柜以及1500V直流开关柜。1）110

kV开关柜

110

kV开关柜是采用SF6断路器、液压操作机构，除母线为三相共箱式外，其余均为三相分箱式。城轨中户内安装的主要型号有德国西门子8DN9紧凑型GIS、ABB的ELK系列等。2）35

kV开关柜

35

kV开关柜也采用GIS，均为三相分箱式，采用真空断路器（3AF型），开关柜的操作机构为弹簧贮能式，采用三工位隔离开关和接地刀闸。

GIS在城轨中的应用3）1500V直流开关柜

1500V直流开关柜为标称工作电压直流1500V及以下、户内安装、空气绝缘的金属封闭式成套设备。详细内容见4.6（本章第六节）直流开关柜。4）SF6泄漏的危害

GIS室内空间较封闭，一旦发生SF6气体泄漏，流通极其缓慢，毒性分解物在室内沉积，不易排出，从而对进入GIS室的工作人员产生极大的危险。而且SF6气体的比重较氧气大，当发生SF6气体泄漏时SF6气体将在低层空间积聚，造成局部缺氧，使人窒息。另一方面SF6气体本身无色无味，发生泄漏后不易让人察觉，这就增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性。04SF6断路器和GIS电气试验SF6断路器和GIS电气试验

GIS应安装完好，并充以合格的SF6气体，气体密度应保持在额定值。SF6断路器和GIS的试验项目、周期和要求如表4-8所示。SF6断路器和GIS电气试验序号项

目周

期要

求说

明5耐压试验（1）大修后（2）必要时交流耐压或操作冲击耐压的试验电压为出厂试验电压的0.8倍（1）试验在SF6气体额定压力下进行（2）对GIS交流耐压试验时不包括其中的电磁式电压互感器及避雷器，但在投运前应对它们进行试验电压为Um/的5

min耐压试验（3）罐式断路器的耐压试验方式：合闸对地；分闸状态两端轮流加压，另一端接地（4）对瓷柱式定开距型断路器只作断口间耐压试验（5）耐压试验后的绝缘电阻值不应降低（6）必要时，如对绝缘性能有怀疑时6辅助回路和控制回路绝缘电阻（1）110

kV：6年；220

kV、500

kV：3年；35

kV及66

kV补偿电容器/电抗器组断路器3年（2）大修后不低于2MW（1）采用500V或1000V兆欧表（2）35

kV及66

kV补偿电容器/电抗器组断路器适用于500

kV变电站变低侧无功补偿用断路器7辅助回路和控制回路交流耐压试验（1）110

kV：6年；220

kV、500

kV：3年；35

kV及66

kV补偿电容器/电抗器组断路器3年（2）大修后试验电压为2

kV可用2500V兆欧表测量代替8断口间并联电容器的绝缘电阻、电容量和tand（1）110

kV：6年；220

kV、500

kV：3年（2）大修后（3）必要时（1）对瓷柱式断路器，与断口同时测量，测得的电容值偏差应在初始值的±5%范围内，10

kV试验电压下tand（%）值不大于下列数值：油纸绝缘

0.5%；膜纸复合绝缘

0.4%；（2）罐式断路器（包括GIS中的断路器）按制造厂规定（1）大修时，对瓷柱式断路器应测量电容器和断口并联后整体的电容值和tand作为原始数据（2）如有明显变化时，应解开断口单独对电容器进行试验（3）对罐式断路器（包括GIS中的SF6断路器）必要时进行试验，试验方法按制造厂规定（4）必要时，如对绝缘性能有怀疑时SF6断路器和GIS电气试验序号项

目周

期要

求说

明9合闸电阻值和合闸电阻的投入时间（1）3年（2）大修后（1）除制造厂另有规定外，阻值变化允许范围不得大于±5%（2）合闸电阻的有效接入时间按制造厂规定校核罐式断路器的合闸电阻布置在罐体内部，只在解体大修时测量10断路器的速度特性大修后测量方法和测量结果应符合制造厂规定制造厂无要求时不测量11断路器的时间参量（1）6年（2）大修后（1）断路器的分、合闸时间，主、辅触头的配合时间应符合制造厂规定（2）除制造厂另有规定外，断路器的分、合闸同期性应满足下列要求：相间合闸不同期不大于5

ms；相间分闸不同期不大于3

ms。同相各断口间合闸不同期不大于3

ms；同相各断口间分闸不同期不大于2

ms在额定操作电压（气压、液压）下进行12分、合闸电磁铁的动作电压（1）110

kV：6年；220

kV、500

kV：3年；35

kV、66

kV补偿电容器/电抗器组断路器3年（2）大修后（1）并联合闸脱扣器应能在其交流额定电压的85%～110%范围或直流额定电压的80%～110%范围内可靠动作；并联分闸脱扣器应能在其额定电源电压的65%～120%范围内可靠动作，当电源电压低至额定值的30%或更低时不应脱扣（2）在使用电磁机构时，合闸电磁铁线圈通流时的端电压为操作电压额定值的80%（关合电流峰值等于及大于50

kA时为85%）时应可靠动作。（3）按制造厂规定

13导电回路电阻（1）110

kV：6年；220

kV、500

kV：3年；35

kV、66

kV补偿电容器/电抗器组断路器1年（2）大修后（1）敞开式断路器的测量值不大于制造厂规定值的120%（2）对GIS中的断路器按制造厂规定（1）用直流压降法测量，电流不小于100A（2）35

kV及66

kV补偿电容器/电抗器组断路器适用于500

kV变电站变低侧无功补偿用（3）必要时，如怀疑接触不良时SF6断路器和GIS电气试验序号项

目周

期要

求说

明14分、合闸线圈直流电阻更换线圈后试验结果应符合制造厂规定

25运行中局部放电测试（1）投产1年内每3个月1次；如无异常其后，1年1次（2）必要时应无明显局部放电信号（1）只对运行中的GIS进行测量（2）必要时，如对绝缘性能有怀疑时，巡检发现异常或SF6气体成分分析结果异常时26红外检测（1）500

kV：1年6次或以上；220

kV：1年4次或以上；110

kV及以下：1年2次或以上（2）必要时按《带电设备红外诊断应用规范》（DL/T664—2008）执行（1）敞开式断路器在热备用状态下，应对断口并联电容器进行测量（2）用红外热像仪测量（3）结合运行巡视进行（4）必要时，如怀疑有过热缺陷时05AC35

kV开关柜试验AC35

kV开关柜试验

集中式供电的城轨开关柜主要采用35kV（33kV）的开关柜（简称GIS），分散式供电主要采用10kV的空气开关柜（简称AIS）。

35kV交流开关柜采用一定压强的SF6气体绝缘开关柜，断路器采用真空断路器。表4-9所示为35kV交流开关柜试验项目、周期和要求。AC35

kV开关柜试验序号试验项目标准要求试验方法备注1外观及结构检查（1）所有元器件符合图纸要求（2）开关柜排列符合图纸要求（3）接地母线安装完好（4）主回路相序标识正确（5）所有铭牌张贴整齐、牢固、参数正确（6）开关柜吊环、终端盖板已正确安装（7）低压室网络板上元器件整齐、正确（8）各门板安装平整、密封性好，油漆完整无损伤（9）开关柜门锁牢固、能可靠锁紧（10）开关柜各间隔内清洁无杂物设计图纸厂家技术说明书观察表4-935kV交流开关柜试验项目、周期和要求AC35

kV开关柜试验序号试验项目标准要求试验方法备注2电流互感器试验变比误差与铭牌相符角、比差用互感器校验仪或双表法绝缘电阻表交流试验变压器仅做保护线圈用2500V兆欧表1

min代替交流耐压极性减极性励磁特性曲线仅作参考绝缘电阻与厂家值比较工频耐压二次2000V/min3电压/电流传感器和带电显示装置试验绝缘电阻与厂家值比较兆欧表交流试验变压器采用双表法：分别采用升流器和高压试验变压器从主回路加入电流和电压进行测试用2500V兆欧表1

min代替2000V工频耐压，需用专用电缆试验插头工频耐压二次2000V1

min耐压显示误差符合厂家技术要求4主回路、断路器断口间绝缘电阻和工频耐压试验：（1）分别测量相间及对地绝缘电阻（2）将高压分别加入主回路每一相，其余两相接地（3）升压至72

kV试验电压后持续1

min（4）试验后再测量相间及对地绝缘电阻绝缘电阻与厂家值比较

>200MW主回路、断路器断口间工频耐压值：72

kV/min用兆欧表；用交流试验变压器依次施加到主回路各相导体上耐压前后均应测绝缘电阻，需专用电缆试验插头5辅助与控制回路绝缘电阻、工频耐压试验：（1）回路中的元器件和表计如已按各自标准通过试验，则可免试（2）测量各待测回路对地绝缘电阻（3）分别对各回路进行2000V/min耐压试验（3）耐压试验后测试各回路对地绝缘电阻绝缘电阻与厂家值比较>1MWDC>60V耐压值：2000V/minDC≤60V耐压值：500V/min兆欧表；交流试验变压器

6主回路电阻测量不大于50mW从进线开关柜构成回路，用接触电阻测试仪加入100A电流测试，每相应接地测试一次接地法测试值仅作参考7气室SF6气体含量、露点测量及密封检查T≤－25°C（露点）G≥95%（含量）密封检查：中等不报警用露点仪检测SF6气体含量及露点，用检漏仪对各气室密封部位、管接头等处检测，用压力表检测气体压力记录气压表读数AC35

kV开关柜试验序号试验项目标准要求试验方法备注8断路器机械分、合闸操作及机械联锁试验：（1）在规定的操作条件下，对断路器机械特性进行检查，应符合技术条件的规定（2）对断路器机械操作进行试验，应承受空载操作5次（3）对接地开关及隔离开关机械操作进行试验，应承受空载操作5次（4）对断路器与接地开关及隔离开关的闭锁关系进行试验，应符合要求不得拒动、运动自如、无卡阻、无任何机械故障机械操作

9断路器电气分、合闸操作及电气联锁试验：（1）当断路器储能弹簧未储能时，断路器不能合闸（2）当隔离开关处于分闸位置时，断路器不能合闸（3）当断路器处于分闸状态时，隔离开关可以分闸，反之不能分闸（4）当合闸命令及分闸命令同时作用于主开关时，机械、电气均无法合闸符合厂家技术要求电气操作

10断路器合闸、分闸线圈最低动作电压试验：（1）直流操作电压在（85%～110%）Un范围内时，断路器应可靠合闸（2）直流操作电压大于65%Un时，断路器应可靠分闸，小于30%Un时，不应分闸符合厂家技术要求使用继电保护测试仪进行测试

11断路器合、分闸时间测定：（1）对断路器进行合闸操作（2）对断路器进行分闸操作符合厂家技术要求：合闸时间：60～95

ms，分闸时间：50～70

ms三相同期：合闸弹跳用高压开关测试仪进行测试三相同时测试，需专用电缆试验插头三个12继电保护装置试验及继电器界面测试：（1）对继电保护装置进行调试和整定（2）对继电器界面进行测试继电保护装置动作正常、电气性能满足厂家技术要求，继电器界面完好、操作正常用继电保护测试仪进行测试

13各回路接线正确性检查：（1）用万用表检查加热器阻值，加热回路是否正确（2）用继电保护测试仪从端子排加入电压、电流，检查保护、测量回路的正确性，并对各指示仪表误差进行检验（3）对控制、信号回路进行检查（4）对开关柜单体进行整组联动试验与设计图纸相符误差满足要求用万用表、继电保护测试仪进行检查、测试，加入20%、50%、100%额定电压或电流时指示仪表、计量回路指示值与实际值相符。二次升流模拟保护跳闸，动作正常，动作信号、位置信号显示正确，各种报警正常电流/电压传感器和带电显示装置二次回路已在第3项中检查过06耐压试验耐压试验6.1GIS耐压试验准备

GIS应已完成各项现场试验项目后才进行耐压试验。试验时，GIS加压范围内的所有电流互感器的二次绕组应短路并接地，电磁式电压互感器的二次绕组应开路并单点接地。扩建部分耐压时，原有相设备应停电并接地。否则，应考虑突然击穿对原有部分造成的损害采取措施。

GIS耐压时，以下设备应采取隔离措施，避免施加试验电压：（1）高压电缆和架空线。（2）电力变压器和并联电抗器。（3）电磁式电压互感器。耐压试验

耐压试验阶段允许带上电磁式电压互感器。采用变频电源时，电磁式电压互感器经厂家确认不会引起磁饱和的，也可以和主回路一起耐压，但应保证试验频率高于厂家要求值。（4）避雷器。

耐压试验阶段允许带上避雷器，但耐压时必须将避雷器短路接地。6.2试验设备与接线按规定试验方法布置试验接线，如图4-17所示为调频串联谐振原理示意图。耐压试验图4-17调频串联谐振原理示意图CB1、CB2—电源（控制）开关；T1—隔离变压器；T2—调压器；T3—励磁变压器；BPf—调频电源柜；L—高压电抗器；Cx—被试GIS；C1、C2—电容分压器；CT—电流互感器；V—电压表；A—电流表耐压试验

加压方式一般只做主回路耐压，即规定的试验电压应施加到每相主回路和外壳之间，每次一相，此时其他相的主回路应和接地外壳相连。如怀疑GIS的断路器或隔离开关的断口在运输、安装过程中受到损坏解体，应做该断口耐压试验，则试验电压应接到相应断口上，断口的一侧与试验电源相连，另一侧与其他相导体和接地的外壳相连。试验程序按两步进行：①耐压试验：耐压试验电压值与加压时间应从《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》（DL/T

555—2004）中的方案中