一種500kV GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交流耐壓試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種500kVGIS設(shè)備的交流耐壓試 驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] GIS設(shè)備（gas-insulatedmetal-enclosedswitchgear)是指氣體絕緣金屬封閉 開(kāi)關(guān)設(shè)備，它是由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閩、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管和母 線等原件直接聯(lián)結(jié)在一起，并全部封閉在接地的金屬外殼內(nèi)，殼內(nèi)充W-定壓力的sra氣體 作為絕緣和滅弧介質(zhì)。GIS具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積和空間占有體積小、運(yùn)行安全可靠、安裝 工作量小、檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]GIS在工廠整體組裝完成W后進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，在試驗(yàn)合格后，W運(yùn)輸單元的方式運(yùn) 往現(xiàn)場(chǎng)安裝工地。運(yùn)輸過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)、撞擊等可能導(dǎo)致GIS原件或組裝件內(nèi)部緊固件松 動(dòng)或相對(duì)位移。安裝過(guò)程中，在聯(lián)結(jié)、密封等工藝處理方面的可能失誤，導(dǎo)致電極表面刮傷 或安裝錯(cuò)位引起電極表面缺陷；空氣中懸浮的塵埃、導(dǎo)電微粒雜質(zhì)和毛刺等在安裝現(xiàn)場(chǎng)又 難W徹底清理。運(yùn)些缺陷如未在投運(yùn)前檢查出來(lái)，將引發(fā)絕緣事故。統(tǒng)計(jì)表明，GIS的絕緣事 故中約有2/^3發(fā)生在未進(jìn)行過(guò)現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的設(shè)備上。
[0004] 交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電力設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接和最有效的方法。交流耐壓試驗(yàn) 符合設(shè)備絕緣實(shí)際運(yùn)行情況，能有效地發(fā)現(xiàn)上述絕緣缺陷。故交流耐壓試驗(yàn)在電氣設(shè)備絕 緣的各項(xiàng)試驗(yàn)中，是一項(xiàng)具有決定意義的試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種500kV GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種500kVGIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)方法，包括W下步 驟：
[0007]步驟（1)試驗(yàn)前準(zhǔn)備:斷開(kāi)高壓電纜、架空進(jìn)線、變壓器與GIS設(shè)備的連接，檢查試 驗(yàn)儀器后，將試驗(yàn)儀器與GIS設(shè)備連接形成交流耐壓試驗(yàn)回路；
[000引所述試驗(yàn)儀器為變頻式串聯(lián)諧振耐壓裝置，所述變頻式串聯(lián)諧振耐壓裝置由變頻 電源、勵(lì)磁變壓器、電抗器和分壓器組成；
[0009] 步驟(2)分段加壓試驗(yàn):在最高運(yùn)行相電壓對(duì)GIS設(shè)備逐步施加交流電壓進(jìn)行老練 試驗(yàn)15min，然后操作斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及接地刀閩，并升壓至耐壓值進(jìn)行Imin的交流耐壓 試驗(yàn)，記錄諧振回路的品質(zhì)因數(shù)、諧振頻率、試驗(yàn)容量、試驗(yàn)電流和勵(lì)磁變壓器容量，然后判 斷GIS設(shè)備是否出現(xiàn)故障；
[0010] GIS設(shè)備的耐壓值為出廠試驗(yàn)時(shí)施加電壓的80 %，試驗(yàn)電壓施加到每項(xiàng)主回路和 外殼之間，每相一次，其他相應(yīng)的主回路應(yīng)和接地外殼相連，每個(gè)部件都至少施加一次試驗(yàn) 電壓，并避免設(shè)備部件多次重復(fù)耐壓。
[0011] 本發(fā)明利用串聯(lián)諧振耐壓裝置進(jìn)行GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)，可W利用較低電壓、 較小容量的變壓器對(duì)大容量GIS設(shè)備進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
[0012] GIS設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)中通過(guò)變頻電源將Ξ相工頻電源變?yōu)轭l率和電壓可調(diào)的電 源輸出，通過(guò)調(diào)節(jié)電源頻率使試驗(yàn)回路中的感抗等于容抗，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，使電感或電 容兩端獲得一個(gè)等于勵(lì)磁變輸出電壓Q倍的電壓，Q為諧振回路的品質(zhì)因數(shù)：
[0013]
當(dāng)回路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，試驗(yàn)回路中的感 抗等于容抗Xl=Xc，此時(shí)：
[0014]
[0015] U-勵(lì)磁變輸出電壓，I-勵(lì)磁變輸出電流，R-串諧系統(tǒng)等效電阻，Uc-串諧輸出 電壓，ω-角頻率，ω=2時(shí);L-電抗器電感量，H。
[0016] 由式（1)可知，Q的大小與回路中的電感值、電容值和電阻值有關(guān)，而在電抗器的電 感值遠(yuǎn)大于回路中等效電感、回路中的等效電容基本恒定不變的情況下，減等效電阻可W 達(dá)到提高Q值的目的。
[0017] 回路中的等效電阻包括電抗器直阻、勵(lì)磁變等效電阻和回路中電暈損耗等效電 阻。其中電抗器直阻和勵(lì)磁變等效電阻基本不變，所W降低回路中電暈損耗對(duì)降低回路中 的等效電阻起到關(guān)鍵作用，試驗(yàn)時(shí)為了降低電暈損耗，應(yīng)盡量選擇晴天空氣較干燥時(shí)進(jìn)行， 一次引線應(yīng)盡量使用防暈導(dǎo)線并盡量縮短其長(zhǎng)度，一般不宜使用裸銅線，加壓套管處應(yīng)加 裝均壓環(huán)，電抗器應(yīng)對(duì)地絕緣、表面干燥清潔。
[001引所述GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)回路發(fā)生諧振，Xl=Xc，即01^=1/0(：，則回路諧振頻 率按式(2)進(jìn)行計(jì)算：
[0019]
( 2 )
[0020] fo-諧振頻率，Hz;
[0021] L一電抗器電感量，Η;
[0022] C-被試GIS設(shè)備和分壓器電容量，F(xiàn)。
[0023] 所述GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)回路中流過(guò)的電流等于流過(guò)電抗器的電流等于流過(guò) 被試GIS設(shè)備的電流，試驗(yàn)電流可按式(3)進(jìn)行計(jì)算：
[0024] i=Il=Ic=co〇Jc(3)
[0025] I、Il、Ic-試驗(yàn)回路中的電流或流過(guò)電抗器或被試品的電流，A;
[0026] ω-角頻率，ω=化f;
[0027] 化一被試GIS設(shè)備兩端的試驗(yàn)電壓，kV。
[0028] 所述GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)回路中試驗(yàn)容量等于被試品兩端的試驗(yàn)電壓乘W流 過(guò)它的電流，可按式(4)進(jìn)行計(jì)算：
[0029] Ps=UcIc=ω〇][2 (4)
[0030] Ps-試驗(yàn)容量，kVA。
[0031] 所述GIS設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)中勵(lì)磁變壓器容量應(yīng)大于式(5)的值，變頻電源容量 等于勵(lì)磁變壓器的容量：
[0032]
( 5 )
[0033] P-勵(lì)磁變壓器容量，kVA;Q-試驗(yàn)回路品質(zhì)因數(shù)。
[0034] 諧振時(shí)，試驗(yàn)電源所帶負(fù)荷幾乎為純阻性的，輸入功率也僅為被試品容量的1/Q， 即：
其中Ps為試驗(yàn)容量。本發(fā)明使用串聯(lián)諧振耐壓裝置，可W利用較 低電壓、較小容量的變壓器對(duì)大容量GIS設(shè)備進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果:本發(fā)明采用串聯(lián)諧振耐壓裝置對(duì)GIS 設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，串聯(lián)諧振耐壓裝置輸出電壓波形好、升壓平穩(wěn)，若在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā) 生閃絡(luò)、擊穿放電，系統(tǒng)會(huì)因失去諧振條件而使試品上的高電壓立即消失，從而不會(huì)對(duì)被試 品和試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生破壞。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為GIS設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)的加壓程序圖；
[0037]圖2為普巧換流站的GIS設(shè)備#1M及其所帶間隔耐壓試驗(yàn)帶電范圍圖及相應(yīng)刀閩、 地刀狀態(tài)；
[0038] 圖3為普巧換流站的GIS設(shè)備及其所帶間隔和#21B相處理后耐壓試驗(yàn)帶電范 圍圖及相應(yīng)刀閩、地刀狀態(tài)；
[0039] 圖4為普巧換流站GIS設(shè)備的#2母線B相故障排查帶電范圍圖；
[0040] 圖5為普巧換流站GIS設(shè)備的#2母線B相故障排查帶電范圍圖；
[0041] 圖6為普巧換流站GIS設(shè)備的5011間隔CT氣室故障排查帶電范圍圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0043] W下實(shí)施例對(duì)普巧換流站的GIS設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)，被試GIS設(shè)備由廈口 ABB高壓開(kāi)關(guān)有限公司生產(chǎn)，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1所示，被試GIS設(shè)備單相對(duì)地電容量約為 65nF。
[0044] 表 1
[0045]
[0046] 實(shí)施例中采用的變頻式串諧裝置耐壓裝置主要由變頻電源、勵(lì)磁變、電抗器、分壓 器組成，其主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。
[0047] 表2變頻式串聯(lián)諧振耐壓裝置主要部件技術(shù)參數(shù) [004引
[0049]
[0050] 交流耐壓試驗(yàn)的最高電壓為592kV，由表1所示的設(shè)備參數(shù)可w看出，每節(jié)電抗器 的額定電壓為200kV，使用3節(jié)或4節(jié)電抗器均可W滿足試驗(yàn)要求;試驗(yàn)用每節(jié)電抗器高約 2.2m、重約4t，考慮到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝和試驗(yàn)安全問(wèn)題，遂決定采用3節(jié)電抗器進(jìn)行試驗(yàn)。
[0051] 每節(jié)電抗器的額定電感為100H，因此諧振回路的電感為300H，目化= 300H。若要在 可調(diào)頻率范圍內(nèi)發(fā)生諧振，按照全補(bǔ)償?shù)脑瓌t，將L、f值代人式(2)中，得到試驗(yàn)電容量的范 圍為：0.94nF<C<211nF。
[0化2]當(dāng)試驗(yàn)電容量為21 InF、試驗(yàn)頻率為20化時(shí)，此時(shí)的電流值為：Ι=ω〇] = 2X3.14 X 20 X 211 X 1 X 59200=15.6Α，大于設(shè)備額定電流10Α。當(dāng)I=10Α時(shí)，計(jì)算可得試驗(yàn)電容 量最大為85.6nF，此時(shí)諧振頻率為31.42Hz。
[0053]由上述的分析計(jì)算可W看出，采用3節(jié)電抗器完全可W滿足GIS設(shè)備的交流耐壓試 驗(yàn)工作。
[0化4]GIS設(shè)備試驗(yàn)原則
[0055] GIS現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)電壓值應(yīng)為出廠試驗(yàn)時(shí)施加電壓的80%，試驗(yàn)電壓應(yīng)施加 至晦項(xiàng)主回路和外殼之間，每相一次，其他相應(yīng)的主回路應(yīng)和接地外殼相連，每個(gè)部件都至 少施加一次試驗(yàn)電壓，并應(yīng)避免設(shè)備部件多次重復(fù)耐壓?，F(xiàn)場(chǎng)一般只進(jìn)行相對(duì)地交流耐壓 試驗(yàn)，在懷疑斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的斷口在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中收到損壞，或經(jīng)解體，應(yīng)做斷口 間的交流耐壓試驗(yàn)。
[0056] GIS設(shè)備分段加壓的選擇
[0057]由于GIS設(shè)備間隔較多，電容量大，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算為了使試驗(yàn)順利進(jìn)行、試驗(yàn)設(shè)備 保持一定的裕度，在試驗(yàn)時(shí)采用分段加壓的方式進(jìn)行。分段加壓時(shí)容量的選擇應(yīng)盡量遵循 容量均分的原則，W便按照相同標(biāo)準(zhǔn)，在同一個(gè)頻率下考驗(yàn)設(shè)備的絕緣水平。
[005引GIS設(shè)備試驗(yàn)加壓程序
[0059]GIS設(shè)備的出廠試驗(yàn)電壓為740kV，規(guī)程要求現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的耐壓值為化= 740X0.8 = 592kV，根據(jù)規(guī)