交流耐压

交流耐压（精选9篇）

交流耐压 篇1

0 引言

交流耐压试验是鉴定高压电气设备绝缘强度最有效和最直接的试验方法,但在试验中常遇到不正确接线造成的试验无法正常进行的情况。本文针对错误接线情况进行原理分析,为顺利进行交流耐压试验提供理论依据。

1 SF6高压断路器交流耐压试验

某变电站35kV断路器更新改造后进行交接耐压试验,电压升至30kV左右时有异常放电声响,于是退出试验电压。检查发现,机构箱端子排电流互感器二次绕组个别接线端子有放电痕迹。对其做短路接地处理后继续试验,加压到95kV,耐压1min,未见异常,试验成功。

由检查及处理情况知,断路器机构箱中电流互感器二次绕组未接地。如果电流互感器二次绕组未短路接地,或虽然短路或经低阻抗短接但未一端接地,那么在电流互感器一次绕组对二次绕组及二次绕组对地(壳)间将形成电容反比分压,使二次绕组承受较高试验电压而损坏二次绕组绝缘。电流互感器二次绕组未接地等值电路如图1所示,C1为断路器导电部分对二次绕组的电容(三相并联值),C2为二次绕组对地(金属外壳)电容(三相并联值)。进行耐压试验时,相当于在断路器对地间串入了二次绕组对地电容C2,从而使得试验电压重新按电容分压比进行分配。

对1台同型号断路器进行模拟试验。实测C1为54pF,C2为160pF(三相并联值),那么有:

式中,Us取30 kV。

试验时,使电流互感器二次绕组短路不接地,并在二次绕组引出线端子一端接静电电压表测量电压。当试验电压缓慢升至25kV时,二次绕组引出线端子处出现了放电声响,此时静电电压表测得的电压为5.5kV,但二次绕组绝缘未被击穿。

结论:在对内置有电流互感器的断路器进行交流耐压试验时,必须检查互感器的二次绕组是否短路接地,以使耐压试验顺利进行而不损坏二次绕阻绝缘。

因为试验多是在机构箱二次回路接线完毕,接上二次负载回路后进行的,负载阻抗很小,二次绕组相当于短路,且所有二次绕组一端已接地,所以预防性试验时,即使未短接二次绕组也可进行耐压试验。

2 变压器交流耐压试验

变压器的检修、定期试验需进行交流耐压试验,但在进行耐压试验时常出现试验人员对被试品等值回路不清楚或接线错误的情况,而这会损坏低压绕组绝缘。如,分别对高低压绕组进行对地(外壳)耐压试验时,未对非被试绕组进行短路接地;高压绕组对外壳耐压试验时,未对低压绕组间绝缘进行考核。这是因为电容传递效应造成低压绕组对地电位过高,超出了低压绕组的试验电压。如1台S9-10/50型10kV配电变压器,容量为50kVA,C1为1 030pF,C2为1 450pF,高压侧试验电压为30kV。变压器采用上述错误接法进行交流耐压试验时,低压绕组承受的电压按式(1)计算为12.45kV,远超2kV的低压绕组试验电压。

结论:变压器耐压试验应严格按高压对低压及外壳、低压对高压及外壳的试验方式进行接线;对于有外露铁心接地的变压器或干式变压器,应在铁心接地时进行耐压试验,否则会在铁心产生一个较高悬浮电位,损伤铁心对地绝缘。

3 35kV母线及隔离刀闸交流耐压

母线、隔离刀闸检修后或例行试验均需进行耐压试验。由于运行方式的原因,不完全停电的母线需由刀闸进行隔离,即刀闸一侧触头带电,而另一侧与所连设备一起进行耐压试验,如图2所示。

Ⅱ母运行、Ⅰ母耐压,母联刀闸两端分别承受运行电压和试验电压。若试验电压与运行电压同相,即加压位置试验电压与其对应端的运行电压同相,则隔离刀闸断口间承受的电压如图3所示,。

试验电压为A相,运行电压为B相,对B相刀闸进行耐压试验时,端口间电压如图4所示,。

由此可知,试验电压与运行电压不同相时,隔离刀闸两端承受的电压比试验电压还高,可造成放电危险,所以进行耐压试验时,试验电源与运行电压应同相位或在断口间加装绝缘隔板。

4 试验变压器低压绕组接线方式的影响

试验变压器是耐压试验的核心设备,使用不当也易造成绝缘损伤。一般情况下,试验变压器的高压绕组尾端经低压套管引出接外壳;2个低压绕组分别为励磁用低压绕组和测量绕组。试验时励磁用低压绕组加压,测量绕组接电压表,如图5所示。

2台试验变压器串级使用时应注意:

(1)第一级变压器高压绕组引出的抽头与第二级变压器励磁用低压绕组接线时极性要对应,否则会出现因2台变压器输出电压相减而导致总输出电压降低的情况。

(2)测量绕组不使用时应开路并一端接外壳。

对1台容量为5kVA,额定试验电压为50kV的试验变压器进行耐压试验,设高压绕组对测量绕组电容C1为650pF,C2为450pF,US为40kV,则由式(1)可得为23.6kV。由计算结果可知,若低压测量绕组不接外壳,则其端子上会产生远超其交流耐压值的电压,造成低压测量绕组绝缘损坏。第二级试验变压器正确接线图如图6所示。

5结束语

在现场交流耐压试验中,上述问题的出现与试验人员对试验回路原理不清楚有很大关系。交流耐压试验有破坏性,因此要重视对大容量、绝缘裕度低、较贵重的设备的交流耐压试验,要谨慎选择试验设备容量、试验电压,并采取过电压防范措施、限制波形畸变措施等。

交流耐压 篇2

变频串联谐振电缆交流耐压试验装置在电力系统中应用的优点

串联谐振试验装置是做什么的呢？该装置主要针对220kV高压套管、隔离开关的交流耐压试验，220kV主变的交流耐压试验设计制造。具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。该装置主要由变频电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。湖北仪天成电力设备有限公司就YTC850串联谐振试验装置做以下讲解。

1、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10。

3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。所以，湖北仪天成电力设备有限公司

串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。

交流耐压 篇3

关键词：XLPE（交联聚乙烯）；电流现场；试验时间；交流耐压

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）14-0099-02

自20世纪80年代以来，我国对XLPE电缆直流耐压试验缺陷进行了研究，如果不能正确模拟世纪状况生成空间电荷，就会让水树枝直接变为电树枝，进而让交联聚乙烯电缆出现记忆效应，甚至存储在单极性电荷中。对于上述情况不仅不能正确检验出XPLE电缆缺陷，甚至还会出现XLPE电缆被击穿的现象。因此，从20世纪80年代后期开始，很多电力部门开始对交联聚乙烯电缆进行交流试验，20世纪90年代我国也开始这项研究工作。目前，我国很多电力部门已经禁止对交联聚乙烯电缆进行直流耐压试验。广义上的交流试验包括：振荡波、0.1 Hz的超低频VLF、交流耐压试验法等。由于设施限制，超低频VLF虽然在低压电缆中有应用，但是仍然不能完全应用到高压电缆中。振荡波法也由于等效作用影响，仍然处于研究过程，应用的比较少。

1 110 kV及以上交流耐压试验频率和电压选择

1.1 110 kV及以上交流耐压试验频率

在电力系统中，交流耐压频率作为相对独立的参数，和时间、电压的相关性比较小。在电流耐压试验频率中，虽然也有不同的观点，但是仍然集中在工频区域、较宽的频率范围和临近工频的区域。在理论上，工频区域的交流耐压试验最满足实际应用的电压分布，也最为合理，由于相关试验设备限制，科学合理的工频频率在电力系统试验现场仍然有很大困难。

针对上述情况，国内外学者也曾经大规模研究过用其他频率代替工频有效性，在不同的交流频率中，通过测量损坏程度一致，并且有绝缘缺陷的击穿电压样品，得出不同频率下找出绝缘缺陷的概率。经过大量科学数据以及实验结果表明，在很宽的频率区域内部，绝缘体内部介质的电压电流分布仍然相同，在典型的电缆缺陷击穿中，击穿电压也没有过多的差异。尤其是ISH 99伦敦会议中，相关论文得出了不同的波形和频率下的电压击穿试验结果。

根据上述试验结论，考虑到电力现场试验是工业试验的范畴，影响因素很多，所以不可能绝对的严格，因此在交流耐压试验中，一般选择频率较宽的范围。当整个工程实验频率大于300 Hz时，随着频率增大，串联试验变压器和谐振电抗器的损耗程度就会降低。由于被试验样品电容性质发热极化的问题突出，所以选用大于300 Gz的试验频率是不可取的。目前我国普遍使用的是：IEC60627、IEC60840與国际通用的GB50150-2006推荐的20～300 Hz的频率区域。

1.2 交流耐压电压试验选择

在110 kV及以上的交流耐压试验中，耐压时间和试验电压选择具有很大的关联性。通过正常绝缘电缆使用周期方法，利用二维韦伯进行试验时间、电压、概率三者击穿关系表示。在这过程中，F表示电缆击穿概率，E表示电场强度，t表示试验时间，a、b、c分别为绝缘材料、缺陷性质、电缆尺寸等相关常数，并且和r、E没有太大关联。具体的公式为：F（t，E）=1-exp（-ctaEb）。

从击穿公式中可以看出，如果击穿概率一定，E和t就以反比关系呈现，试验电压和E以正比关系呈现。相关研究表明：由于质量缺陷引入，通常会在1～2 a的运行电压中出现故障，因而在竣工后的现场交流电压中，为了能让试验时间满足击穿概率，让各个缺陷及时暴露，并且试验电压始终高于正在运行电压。在实际工作中，一般会习惯性选择KU0的额定电压，对于110 kV等级的K，一般选择1.7～2.0，对于220 kV或者以上的XLPE电缆，由于整个绝缘裕度逐渐降低，所以在质量控制中，和110 kV的XLPE电缆相比更加严格。所以就有了随着电压等级升高，K会随之减小的结论。

2 110 kV及以上的交流耐压试验时间探讨

缩短时间、提高电压作为考核电气设施绝缘能力的主要方法，一旦试验电压的绝缘能力确定后，施加电压的时间就会成为考核不同种类的电气设备绝缘水平最有效、最直接的参量。对于交联聚乙烯电缆，近年来国内外技术人员针对这种技术进行了研究，并且已经积累了很多工作经验，但是也存在很多问题，需要进一步考证研究。从20世纪80年代后期开始，CIGRE、IEC逐渐推出了XLPE电缆交流耐压试验标准。在早期试验中，试验时间被定为5 min，结果表明：5 min的试验时间得到的缺陷效果仍然不太明显，所以后来将标准延长到1 h。

我国电力部门在20世纪90年代后期也逐渐开始了XLPE电缆交流耐压试验检验，并且国内电力部门陆续制定了各自的试验标准。但是目前国内实行的标准在试验时间上仍然存在很多争论，绝大部分选择了1 h或者5 min，但是也有少数选择30 min。

根据原有的固体介质击穿理论，常见的固体介质击穿有：热、电、电化学击穿三种情况。由于三种击穿形式发展时间不同，所以电压作用、固体介质之间的关系和不同击穿生成的范围不尽相同。

根据电子击穿理论，传导电子通常由电场得到，通过晶格电离能量得到电子崩，当其发展到足够强大时，固体介质就会被击穿。在这过程中，电击穿的作用时间相对较短，并且电场均匀程度和击穿场强具有直接联系，热击穿一般由介质发热引起。当电场作用在固体介质时，介质就会出现损耗发热，进而介质温度升高，介质电阻具有温度系数的现象，由于温度升高，所以电阻值就会降小，在电流增大的同时，损耗增加。因此，同一时间的介质热量超过发热热量时，介质温度也会不断增加，进而出现介质碳化、分解，直到介质被击穿。电击穿比热击穿需要的时间段，电化学击穿在由树枝化、局部放电造成的局部缺陷，进而在介质劣化的过程中被击穿，所需的时间更长。

对于XLPE电缆安装、运输，引入的缺陷主要包括：接头制作工艺不好、接地不良、划伤绝缘、绝缘嵌入半导电以及绝缘吸潮等。在现场交流试验中，为了将缺陷在试验时间内展现，很多电力单位已经将经验技术集中在一个小时和5 min。在国内国际报道中，已经多次报道了XLPE电缆通过5 min交流耐压的试验，但是经常在搬运后就出现事故。

3 结 语

110 kV及以上电压等级XLPE电缆现场交流耐压试验作为一项长期统计和探索的问题，从目前的使用情况来看，60 min是比较合理的，不能再延长。

参考文献：

[1] 王超，张丽涛.110 kV电力电缆串联谐振交流耐压试验分析[J].电气制造，2012，（1）：58-59.

[2] 慕永明，涂丽波，石文才，等.应用变频谐振技术进行110 kV高压电缆耐压试验[J].炼油与化工，2008，（3）：29-30.

[3] 王学锦，黄友滔，戴瑞海，等.采用串联谐振对110 kV交联电缆进行交流高电压耐压试验[J].医药工程设计，2008，（3）：60-62.

交流耐压 篇4

特高压晋东南变电站1100kVGIS设备采用双断路器布置, 两回套管出线, 设备由河南平顶山高压电气有限公司生产。交接试验特殊试验项目为主回路绝缘试验, 主要包括老练试验、交流耐压试验和局部放电检测, 由山西电力科学研究院完成。

2 主要技术参数

额定电压:1100kV 额定频率:50Hz

额定电流:主母线:8000A 分支母线及设备:6300A

额定峰值耐受电流:135kA 额定短时耐受电流:50kA

额定雷电冲击耐受电压 (峰值) :

相对地: (1.2/50μs) 2400kV

断口间: (1.2/50μs) 2400+900kV

额定操作耐受电压 (峰值) :

相对地: (250/2500μs) 1800kV

断口间: (250/2500μs) 1675+900kV

工频耐受电压 (方均根值) :

相对地:1100kV

断口间:1100+635kV

3 主回路绝缘试验

GIS主回路绝缘试验主要包括老练试验、交流耐压试验和局部放电检测, 其中局部放电检测作为后备试验项目, 测试结果也可以作为原始数据存档, 以备比对查询。老炼及交流耐压试验采用变频谐振装置进行, 局部放电试验采用超声波检测和甚高频检测, 局部放电试验与交流耐压试验同时进行。

3.1 试验目的

老炼试验可以将GIS内部由于装配或现场安装过程中产生的导电微粒或非导电微粒通过施加一定的电压使微粒移动到低场强区或烧蚀掉, 达到“净化”试品的目的。

交流电压耐受试验可以检出GIS设备由于运输过程中发生冲撞、安装过程中操作不当或工艺把关不严导致的机械和绝缘缺陷。

3.2 试验接线

试验电压从GIS的出线套管处施加, 规定的试验电压应施加到每相导体和外壳之间, 每次一相, 其他的导体应与接地的外壳相连。每个部件都至少加一次试验电压。在制定试验方案时, 同时要注意尽可能减少固体绝缘重复承受试验电压的次数。

若试品电容量过大导致试验电流超过试验设备容量时可以通过串间的断路器分两段进行交流耐压试验, 分别从GIS的进、出线套管处施加电压。

试验原理接线如图1。

3.3 加压程序

老炼试验应在现场耐压试验前进行, 加压程序为:, 持续5m in→0。加压程序如图2所示。老练试验结束后, 电压降至零。老炼试验应在现场耐压试验前进行,

主回路对地耐压加压程序为:0→Uds (880kV) 持续1m in, 加压程序如图3所示。耐压试验结束后, 降至直接进行局放测试。

进行局部放电测量时, 超声波测试应对每个气体间隔进行, 甚高频测试应在每个盆式绝缘子处测量。

3.4 试验参数估算及设备选型

交流电压耐受试验试验电压Uds=1100*80%=880kV, 时间1m in, 厂方提供的母线电容估算值为35pF/m, 母线长度按150m考虑, 单相母线对地电容量估算为5250PF, 断路器及隔离/接地开关单元的电容量厂方无法提供, 为了充分考虑试品电容量对试验设备容量的要求, 初步假设单相整串试品电容量C=10000PF, 即断路器及隔离/接地开关单元的电容量取4750PF (实际情况应小于该值) 。

谐振电抗器参数选择:额定电压200kV, 额定电流8A, 电感量L1=115H;试验共需5节电抗器, 电感量总值L=575H。

则估算谐振频率:

估算试验电流:I=2πfCUds=3.65A

试验电压下试品要求的试验容量为:

设整套串联谐振系统的品质因数初步假设为30 (实际试验过程中品质因数通常会大于30) , 则试验电源的最低容量为:S1=3212/30=107kVA

励磁变压器高压绕组电压输出为:U1=880/30=29.3kV

试验对励磁变压器参数的选择为:40kV/350kVA

为了确保波形不发生畸变, 并使电源具有一定的裕度, 最终的谐振试验设备的容量选取400kW, 输出频率为30-300Hz。相应的现场试验电源容量应满足试验设备容量的要求。

试验电压下, 电源电流值为:I0=162.5A, 电源电缆最小截面积为:A=35mm2。

3.5 试验设备

3.6 试验结果的判断

(1) 如果气体绝缘金属封闭开关设备的每一部件均已按选定的试验程序耐受规定的试验电压, 试验过程中无电压突然下降和电流表突然猛烈波动, 未发生击穿, 无可听的异常放电声, 则认为整个气体绝缘金属封闭开关设备通过试验。 (2) 老炼过程中发生放电, 可进行重复试验, 无放电时则试验通过。 (3) 在试验过程中如果发生击穿放电, 应进行重复试验, 如果设备还能经受规定的试验电压时, 则认为是自恢复放电, 耐压试验通过。 (4) 如果重复耐压失败, 应将设备解体, 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, 再进行规定的耐压试验。 (5) 局部放电测试结果可作三相相同部位间互相比较, 不应有明显的差异, 并将测试结果留档作为今后预防性试验比较判断的原始依据。

3.7 注意事项 (1) 将气体绝缘金属封闭开关设备与架

空线、电力变压器、电抗器、电容式电压互感器、柱式避雷器、罐式避雷器等连接设备隔开, 并保持足够绝缘距离; (2) 被试SF6断路器或GIS在其它试验完成并试验合格后进行交流耐压试验; (3) 被试GIS中电流互感器二次短路接地; (4) 被试GIS中电压互感器、避雷器拆除; (5) 六氟化硫气体压力在额定气压; (6) 被试GIS中被试段内的所有隔离开关合闸、接地开关分闸, 将非被试段内的接地开关合闸; (7) 变更接线或试验结束时, 应首先将加压设备的调压器回零, 然后断开电源侧刀闸, 并在试品和加压设备的输出端放电接地; (8) 试验前应测量试品绝缘电阻, 确保试品绝缘良好; (9) 进行局部放电检测时, 应做好措施, 防止外壳感应电压对人员、设备的伤害。

3.8 需安装单位配合的事宜

(1) 由于特高压GIS套管和试验设备高度很高, 需施工单位提供升降车配合完成试验的接线工作。 (2) 试验设备重量较大, 需施工单位提供起重机械及起重技术工人配合完成试验设备的就位和组装。 (3) 安装单位应负责试验电源的连接。

4 试验设备定置

为了方便试验设备的布置、保证空间距离足够大, 利于试验人员操作和试验设备的安全、便于试验接线线路的连接以及将试验对施工工作的影响降低到最小程度, 根据晋东南变电站GIS系统安装的实际情况, 初步确定了GIS主回路绝缘试验设备及操作系统摆放位置在GIS变压器出线套管外侧。大致的区域如图4。

5 结束语

本系统已通过GIS耐压试验, 并得到了肯定, 采用了SF6绝缘和电抗器补偿的技术, 在保证工频耐压试验的同时还保证了系统局放的精度, 同时还满足了体积小, 安装简单等要求, 便于在实际工作中加以应用。

参考文献

[1]李良.浅谈GIS设备的现场交流耐压试验[J].工程与建设, 2008, 22 (5) :710-712.

[2]葛容.局部放电测试[M].北京:机械工业出版社, 2009.

交流耐压 篇5

随着我国的电力事业的迅速发展, 橡塑绝缘高压电力电缆中的交联聚乙烯电缆使用的数量越来越多。由于交流耐压试验的耐压时间加长, 耐压电压值较低, 能更好地反映电缆绝缘的状况以及发现绝缘中的缺陷。因此, 《GB 50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验规程》第18.0.5条规定, 橡塑绝缘电缆要优先采用20~300Hz交流耐压试验, 取代原来的直流耐压试验。

本文介绍如何利用调频电源装置, 采用带补偿电抗器的串联谐振方式对电缆进行交流耐压试验方法。

2 交流耐压代替直流耐压的必要性分析

近年来, 国际、国内很多研究机构的研究成果表明:直流耐压试验不适合用于交联聚乙烯电缆试验。一些电缆即使通过了直流耐压试验, 投运后不久仍然发生绝缘击穿事故。直流耐压试验时对绝缘的影响主要表现在:

(1) 直流电压对交联聚乙烯绝缘有积累效应, 即"记忆性"。电缆一旦有了由于直流试验而引起的"记忆性", 残留在电缆中的直流电荷就需要很长时间来释放。而当该电缆投入运行时, 直流电荷便会叠加在交流电压峰值上, 产生超过电缆的额定电压的"和电压"时, 绝缘就容易老化, 使用寿命也因此而缩短。

(2) 试验电压偏高, 绝缘承受的电场强度较高, 这种高电压可能使原本良好的绝缘造成损伤和产生缺陷。

(3) 直流电压与实际运行的交流电压作用不同。直流电压作用下, 只有绝缘材料的电阻率决定绝缘中的电场分布, 而交流下的电场分布则由电阻率和介电系数两者决定。因此在实际应用中, 经常发生直流耐压试验合格的电缆, 投入运行后, 在正常工作电压作用下, 也会发生绝缘故障。也就是说, 直流耐压试验并不能象交流耐压一样可以准确地反映电缆中的绝缘缺陷。

(4) 在直流电压下, 交联电缆绝缘层出现的水树枝, 易形成电树枝放电, 加速绝缘老化。

因此, 为了检验和保证电缆的安装质量, 在送电投运前进行现场交流耐压试验十分必要;新出台的国标《GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准》也要求采用交流耐压的方法进行橡塑绝缘电缆的耐压试验。但是, 由于电力电缆对地电容量很大, 需要较大容量的试验设备和电源, 在现场采用50Hz工频进行交流耐压试验条件难以具备。因此, 可根据具体情况, 采用串联谐振的方法解决试验设备容量不足的问题。

3 变频串联谐振交流耐压的原理与试验方法

(1) 串联谐振耐压的原理

如果被试品的试验电压较高, 而电容量较小, 一般可采用串联谐振方法, 其等效电路图如图一所示。

当试验回路中ωXL=ωXC (C包括CX、C1、C2) 时, 试验回路产生串联谐振, 此时能在试品上产生较高的试验电压 (试验电压高低与回路品质因数有关) 。对于电力电缆来说, 电容量较大, 采用传统的工频试验变压器很笨重, 且大电流的工作电源在现场不易取得。其输入电源的容量能显著降低, 重量减轻, 便于使用和运输。被试设备的电容量C是固定的, 要使试验回路产生谐振就要改变试验回路的电感L或频率ω。

(2) 调频式串联谐振耐压试验方法

高压电缆的现场交流耐压一般采用的调频式 (30~300Hz) 串联谐振试验设备, 可以得到更有较高的品质因数 (Q值) , 并具有自动调谐、多重保护, 以及低噪音、灵活的组合方式等优点。

图二为调频式串联谐振试验回路的原理图, 试品上电压Uc和电源电压Ue的关系如下式 (1) :

当调节电源频率达到谐振状态, 即XL=Xc时,

(式中Q=XC/R, 称为谐振回路的品质因数)

(3) 橡塑绝缘电缆交流耐压的试验标准

根据国标《GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的要求, 橡塑绝缘电缆优先采用20~300Hz交流耐压试验。耐压试验电压和时间如下表所示:

4 现场使用调频串谐装置进行电缆交流耐压分析及其注意事项

以下将以±800k V复龙换流站的10k V电缆交流耐压试验为例, 简单介绍HVFRF型调频串联谐振系统使用方法。

(一) 使用调频串谐装置进行10k V电缆现场交流耐压实例:

电缆参数:

电缆型号:ZR-YJV-10额定电压 (Uo/U) :8.7/10k V

电缆截面积:1X500mm2电缆长度:217米

试验设备参数:

HK型高压电抗器:L1=L2=L3=22k V/2A/45H

HV型电容分压器:电容量:300p F

8.7/10k V、8.7/15k V电压等级单位长度电容量

首先根据电缆的参数, 选择交流耐压试验电压:

然后根据查阅表二数据, 得出截面积为500mm2的10k V电缆的每公里电容量为0.44μF/k M。可求得试品电容。

试验接线如图三所示, 图中采用将三台电抗器并联接线使用, 此时整体输出为:电抗器并联后的参数为22k V/6A/15H, 谐振频率及试验电流计算如下。

根据试验回路中的电感、电容参数计算出谐振点的频率:

根据所得到的谐振点频率和试验所需电压, 计算出所需的最大电流, 以核对试验设备能否满足要求:

由以上计算数据可知, 试验采用三台额定参数为22k V/2A/45H的电抗器并串联组成, 能够通过的最大电流为6A。由以上计算数据可知, 该设备完全能满足试验要求。而且可知当实际上在试验电流小于或等于2A时可仅采用一台电抗器即可;当试验电流为2-4A时可采用两台电抗器并联;当试验电流为4-6A时可需采用三台电抗器并联使用。

(二) 试验分析

(1) 试验分析

在交流耐压中, 绝缘良好的被试品是不易被击穿的, 是否击穿可根据下述现象来分析:

(1) 根据试验回路接入表计记的指示进行分析。如果电流表突然上升, 一般则说明被试品已击穿。

(2) 根据被试品的状况进行分析。被试品是不容许发出击穿响声 (或断续放电声) 、冒烟、出气、焦臭、闪弧、燃烧等现象的。这些现象如果确定是绝缘部分出现的, 则认为是被试品存在缺陷或击穿, 应及时查明原因并妥善处理。

(2) 补偿电容器的使用:

当电缆长度较短时, 电容量小、与电抗器无法谐振, 可将补偿电容器并接于试品作为补偿, 然后再根据串谐频率公式计算达, 以到谐振的条件。

5 小结

出于安全运行的考虑, 对电缆产品的要求越来越严, 电缆的制造质量也越来越得到重视。我们根据现场试验的实践证明, 调频式串联谐振耐压试验装置与工频试验变压器相比, 具有运输方便, 所需电源容量小, 输出电压波形好, 被试品击穿闪络时对被试品损伤小等优点, 在现场试验中将会得到越来越多的运用。

参考文献

[1]周文华, 徐青龙.橡塑电缆串联谐振耐压试验中补偿电抗器的选择[J].江苏电机工程, 2008 (04) .

交流耐压 篇6

交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法, 它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义, 也是保证设备绝缘水平, 避免发生绝缘事故的最重要手段。绝缘电阻和吸收比试验、泄漏电流和直流耐压试验以及介质损失角测量试验等虽然能发现很多绝缘缺陷, 但因其试验电压低于被试品的工作电压, 往往对一些绝缘缺陷还不能检出, 这对于保证电气设备安全是不够的。交流耐压试验的电压、波形、频率和被试品绝缘内部电压的分布, 均符合实际运行的情况, 因此交流耐压试验能有效地发现电气设备存在的较危险的集中性缺陷。为了进一步暴露设备缺陷。检查电气设备的绝缘水平和确定是否能投入运行, 有必要进行交流耐压试验。

1 试验方法和注意事项

1.1 试验接线图

试验接线图如图1所示。

T-试验变压器;TA-电流互感器;A-电流表;KA-过流继电器;R1-限流电阻;R2-保护电阻;TV-电压互感器;V-电压表;F-保护球隙;U、V、W-被试电动机绕组端子

试验步骤如下: (1) 应在非破坏性试验合格后进行; (2) 接线正确, 实验设备完好, 仪器仪表指示正确; (3) 在空载条件下调整保护球隙, 使放电电压在试验电压的1.1～1.2倍范围内, 并在试验电压1.05倍下坚持2min不放电, 降压断电源; (4) 在R1短路后, 调整过流保护跳闸的整定值; (5) 把高压引线接到试品上, 正式试验。

1.2 试验的注意事项

交流耐压试验对于固体有机绝缘来说, 它会使原来存在的绝缘弱点进一步发展, 使绝缘强度逐渐减弱, 形成绝缘内部劣化的积累效应。因此必须正确地选择试验电压的标准和耐压时间。试验电压越高, 发现绝缘缺陷的有效性越高, 但被试品被击穿的可能性越大, 积累效应也越严重。反之, 试验电压低, 而难以发现缺陷, 使设备在运行中击穿的可能性增加, 因此交流耐压试验必须按电气设备规定的试验电压进行试验。对现行的交流耐压来说, 绝缘水平有相当的裕度, 故交流耐压值只从操作过电压考虑。经统计操作过电压幅值一般不会超过3倍线电压, 约为1.7倍, 实际上一般不会超过1.5倍线电压。目前《规程》规定的试验电压一般为1.5倍线电压左右。交接规程中规定的电动机定子绕组的交流耐压试验电压, 如表1所示。

绝缘击穿电压值不但与所加电压有关, 而且还与加压的持续时间有关, 尤其对有机绝缘更明显, 其击穿电压随加压时间的增加而逐渐下降, 现有标准规定耐压时间为1min。一方面是为了便于观察被试品情况, 另一方面, 又不致时间过长而引起不应有的击穿。

另外, 由于试品为电容负载, 而且电容量较大, 故试验中有容升现象, 所以试验电压不能利用试验变压器变比换算, 应直接测量。保护和限流电阻应有足够的阻值和容量, 在实验过程中应防止电压和电流谐振发生。

1.3 绝缘击穿的判断

过流保护动作跳闸, 并听到发电机内部有放电声响, 闻到烧焦气味或发现冒烟;电压表剧烈摆动或电压值下降;电流表示数剧烈增加。上述表明, 可能绝缘已击穿。再断开试验电源后, 测一下绝缘电阻值, 其值很小或为零, 就进一步说明绝缘已击穿。

2 试验项目的周期和其他要求

电动机定子绕组的交流耐压试验一般在大修后和更换绕组后进行。要求大修时不更换或局部更换定子绕组后试验电压为1.5倍线电压 (Un) , 但不低于1000V。全部更换定子绕组后试验电压为 (2Un+1000) V, 但不低于1500V。

在进行试验时应注意: (1) 低压和100kW以下不重要的电动机, 交流耐压试验可用2500V兆欧表测量代替; (2) 更换定子绕组时工艺过程中的交流耐压试验按制造厂规定进行。

3 案例分析

某电厂一台给水泵电动机, Y900-2-4型, 6kV, 5500kW, 双星型接线。在一次大修做预防性试验时, 绝缘电阻为2500MΩ, 但在做交流耐压试验时, 电压加至8kV时 (按要求试验电压为9kV) , 定子绕组泵侧第3槽口上层线棒对铁芯放电, 绝缘被击穿。经厂家处理后, 再做耐压试验, 电压加到9kV, 在第52s (应试验1min) 时, 定子绕组泵侧第5槽口上层线棒对铁芯又放电, 绝缘被击穿。厂家做第二次局部处理, 试验电压加到9kV, 在第58s时, 第3槽口的另一侧上层线棒绝缘又被击穿, 厂家在做第三次局部处理后耐压才通过。分析原因, 均系线棒制造不良, 经过运行振动等因素的考验, 暴露出局部缺陷。该案例进一步说明交流耐压试验对于发现电动机绝缘缺陷具有重要意义。

4 结束语

交流耐压 篇7

但是由于设备都是封闭的, 给高压试验带来一定的困难, 尤其是GIS内电压互感器的耐压。采用一次耐压法, 需要的试验设备体积庞大, 通常需要吊车和货车配合才能运到现场;只能从GIS套管处加压, 由于母线太长, 所产生的电容值特别大, 使试验频率很难调整到100Hz以上, 电压互感器容易发生磁饱和而损坏设备;电压互感器与主回路不能断开, 这会影响到主设备 (CT、开关、刀闸、绝缘支柱等) 的耐压时间, 加重了对主设备的损伤。若采用三倍频从二次绕组感应耐压, 由于电容电流很大, 一般的试验设备容量不够, 增大设备容量后, 重量也相应地增加了, 使得试验人员无法携带, 而且电压互感器二次侧的试验电流往往超过绕组允许的最大电流, 不能达到试验电压值。因此, 现此项目通常是利用变电站投产送电、空载运行来检验内部缺陷, 此方法不能充分考查设备的绝缘情况, 给设备以后的运行带来很大的隐患。

为了提早发现设备缺陷, 使变电站正常投运, 根据从设备结构、工作原理等方面进行分析, 抽取了一定量不同型号的产品进行试验, 得到了大量耐压试验数据。在多次现场应用和调整的基础上, 研制出一套补偿电感可调的二次绕组感应耐压成套装置 (见图1) , 通过不断调整加压和补偿绕组联接方式, 可得出最佳的补偿方案。

1 原理分析

220kV GIS内电压互感器的等效电路图 (见图2) 。

C x为杂散电容;la ln、2 a 2 n为计量、测量绕组, 3a3n、dadn为保护绕组。二次额定电压分别为:。

电压互感器耐压:采用一次法, 设备笨重, 需要吊车货车配合, 浪费人力物力, 而且试验频率经常达不到要求, 通常不采用此方法;二次绕组感应耐压法虽然设备轻便, 能有效防止铁芯饱和, 但是由于GIS结构特殊, 其杂散电容电流比常规户外电磁式电压互感器大很多, 从而使电压互感器二次侧的试验电流超出了绕组允许的最大电流, 不能达到试验电压值。

为了降低耐压时的电流, 现场感应耐压通常从dadn加入150Hz的电压。而一次通过电磁感应升到较高的电压。由于受到杂散电容Cx的影响, 电压互感器的一次带入了一个容性的负载, 二次加压绕组中的电流一部分用于互感器的励磁, 另一部分用于容性负载的消耗, 电压越高, 该容性负载的电流越大。因为结构的原因, 这个杂散电容在GIS中的值较大, 正是杂散电容导致了感应耐压时加压绕组二次电流过大。如果能够采取一种方式, 将电压互感器一次带入的杂散电容导致的电流补偿掉, 就可以降低二次绕组中流过的电流。最直接有效的方式就是在电压互感器的一次接入一个感性的负载来补偿杂散电容。但是受到结构的影响, 这个方法显然不可行。如果直接在三倍频调压装置的出口处并联一个感性负载, 这样虽然可以降低三倍频调压装置的输出电流, 但流过电压互感器二次绕组的电流并不会减小。

通过以上分析, 结合并联补偿的原理, 我们可使用一个合适的补偿电抗器, 在电压互感器的剩余二次绕组提供感性电流以补偿杂散电容电流 (见图3) , 这样不仅能在不改变原有三倍频发生器、调压器、隔离变容量的基础上进行可靠的PT感应耐压, 节约大量的投资成本, 还能减少流过电压互感器二次绕组的电流, 更好的保护被试设备, 安全有效地完成试验。

2 工艺特点

(1) 本工艺采用二次绕组感应耐压, 频率固定为150Hz, 不必担心磁饱和的问题。在其他剩余绕组加装补偿电抗器补偿容性电流, 减少加压绕组的试验电流, 降低试验容量。

(2) 设计出的补偿电抗器依据了现场的实测历史数据, 具有实际性。能满足任何型号220kV GIS内电压互感器的交流耐压。

(3) 根据不同型号的电压互感器试验电流不同, 设计出的补偿装置电抗值可调。若同时用两个补偿电抗器配合, 可串可并 (有20种组合方式) , 更加有效地提高了补偿效果。

(4) 耐压装置和补偿电抗器分成多个元件, 重量减轻形成便携式, 均可两人抬起。

3 施工流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

(见图4)

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

试验前, 确保GIS内电压互感器六氟化硫气体压力在额定压力, 且充气24h后测量微水合格, 绕组绝缘电阻、电压比等常规试验项目合格;选择合适的试验仪器, 摆放好设备并接好线 (见图5) , 接取试验电源, 将GIS内与互感器连接的刀闸断开, 母线地刀接地, 在汇控柜处断开与主控室的连接及控制电源, 拆开二次端子箱盖。

3.2.2 试升压

任意选择补偿电抗器的接头, 升电压至耐压值的5%左右, 测试加压绕组和补偿绕组的电流 (见图6) 。

3.2.3 计算参数

根据测试的电流进行线性计算:升到额定值时, 加压绕组和补偿绕组的电流是否会超过额定值;若超过额定值, 则计算选取哪个加压和补偿档位合适。

式中:S试、U试为试验需要的容量、耐压电压值;

U实、I实为耐压值5%时的电压、电流值;

U补、I补、S补为补偿绕组的电压、电流、容量值;

L为可调补偿电抗器电感值;

U0、I0为加压绕组的电压、电流值。

3.2.4 选择档位

根据计算的结果, 选择补偿装置的档位 (参数表见表1) , 并接好试验线。

3.2.5 设备耐压 (见图7)

按要求对设备进行耐压, 耐压值为出厂值的80%, 并且考虑9%容升的影响。在加压过程中时刻监视各侧电压电流, 出现异常马上停止试验, 直到各项指标达到要求。

3.2.6 退出现场

耐压后对设备放电, 拆除接线, 恢复二次端子箱, 恢复汇控柜电源及二次连接, 退出现场 (见图8) 。

4 应用实例

通过现场实测该电抗器补偿效果良好。以某220kV变电站GIS内电压互感器感应耐压为例说明, 实测数据如表2。

5 结语

交流耐压 篇8

随着国家经济的稳步增长, 城市迅速发展, 土地资源稀缺。而常规变电站占地广, 节约建设用地已成为变电站建设必须考虑的因素。220kV甚至500kV变电站逐步采用全封闭组合电器设备GIS代替传统的户外式变电设备, 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。如贵州500kV奢香变和500kV六盘水变采用GIS和HGIS。

根据GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的要求, 对新投的GIS设备应进行交流耐压试验。GIS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。对于220kVGIS, 单位长度电容量较大, 约为100~200pF/m, 所需试验 设备容量需数百千瓦, 普通交流耐压装置难以达到。对于同一试品而言, 采用变频谐振试验方式, 将试验设备电感与GIS设备电容相互补偿, 频率可调, 将使得耐压设备所需的电源容量 极大的减小。这有助于保护谐振试验电源和试品的安全, 因此变频谐振耐压试验更适合现场应用。本文采用串联谐振试验 装置对220kV和平变GIS进行交流耐压试验, 解决了交流耐压试验中的电源容量不足问题。

1串联谐振的基本原理

串联谐振的基本原理如图1所示。由电工知识得到:UC=I/ωC, UL=I×ωL, UR=I×R, U=UC+UL +UR, 当LRC串联回路中的感抗与试品容抗相等时, 电感中的磁场能量与试品电容中的电场能量相互补偿, 试品所需的无功功率全部由电抗器供给, 电源只提供回路的有功损耗。电源电压与谐振回路电流同相位, 电感上的电压降与电容上的压降大小相等, 相位相反。由图1可知, 当ωL=1/ωC, 回路的谐振频率f=1/2π槡LC, 也就是说, 电路发生串联谐振, 电源提供很小的励磁电压, 试品上就能得到很高的电压, 电源频率为谐振频率。

2变频串联谐振耐压试验装置的特点

利用串联谐振原理 在回路中 产生的高 电压, 一般频率 为30~300Hz。串联谐振高压发生器原理如图2所示。

VF—变频控制器L1—高压电抗器Cx —试品T1—励磁变压器C1、C2—高压分压器高、低压臂

当电源频率 (f) 、电感 (L) 及被试设备电容 (C) 满足下式时回路处于串联谐振状态, 此时:, 回路中电 流为I=U1x/R, 被试设备电压为UCx=I/ωCx, 输出电压与励磁电压之比为试验回路的品质因数:Q=UCx/U1x=ωL/R, 由于试验回路中电阻R很小, 故试验回路品质因数很大。一般正常时可达50以上, 即输出电压是励磁电压的50倍, 因此用较低容量的试验变压器就能得到较高的试验电压。这样就解决了在一般 的交流耐压试验中试 验变压器 容量不能 满足试验 要求的问 题。而此时电容量与电感的关系为ωL=1/ωC, 因为对某个试品而言, 电容量是固有的, 试验用可调电感的价格也非常昂贵, 因此解决问题的关键点就是如何改变回路的电源谐振频率, 在初始电压下调节回路的频率, 观察UC的变化, 当谐振电压达最大值时, 一旦增加或减小频率, 谐振电压都要下降, 此时谐振电压最大值时的频率为谐振频率, 这时的电压为谐振点电压, 增加励磁电压就能升高谐振电压, 从而达到试验电压目 的。另外, 由于试验回路是处于谐振状态, 回路本身具有良好的滤波作 用, 电源波形中的谐波分量在设备两端大为减小, 从而输出良好的正弦波形。当试品放电或击穿时, 即回路中等值电 容被短路, 谐振条件被破坏, 电压明显下降, 恢复电压上升缓慢, 试品上不发生暂态过电压, 且电源供给的短路电流受到电抗的限制而减少, 从而降低被试设备的损坏程度。

3应用实例

3.1试验对象

和平变220kVGIS, 三相供体。

3.2试验条件

试验前常规试验结束, 试验结果全部合格, SF6气体微水试验结果合格, 静置48h以上。

3.3试验电压

试验电压按照GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的要求, 交流耐压试验电压值为出厂的80%, 即为460×0.8=368kV, 交流耐压时间为60min。

3.4试验设备容量校核

220kV和平变GIS电容器大约为5000pF, 串联谐振试验装置电抗器每台电抗 值为50 H, 作串联使 用, 则总电抗 值为100H。根据谐振频率公式计算得谐振频率为159Hz, 变频电源所需功率为在变频柜输出频率范围内, 此时流过电抗器的电流为3.68A, 流过单台电抗器的电流小于电抗器额定电流4A, 满足试验要求。谐振时串联电抗器与GIS等效电容器无功功率数量相等, 电抗器无功功率为3.68kvar, 流过单台电抗器的电流小于电抗器额定电流4A, 满足试验要求。谐振时串联电抗器与GIS等效电容无功功率数量相等, 电抗器无功功率为368×3.68=1354kvar, 取试验回路Q=50, 则所需电源有功功率为27kW, 激磁变压器容量为300kVA, 满足试验要求。

3.5试验接线

对GIS分相进行交流耐压试验, 分相试验, 一相加压, 非加压相短路接地;电流互感 器短接接 地, Cx表示GIS等效容器。如图3所示。

VF—变频控制器L1、L2—高压电抗器Cx—试品 T1—励磁变压器C1、C2—高压分压器高、低压臂

3.6试验步骤

第一步对GIS进行耐压 试验, 试验电压 为额定运 行电压127kV, 避雷器、电压互感器配合交流耐压试验。

第二步为继续耐压试验, 烧掉GIS内部金属毛刺, 试验电压为220kV, 时间5min。

第三步为交流耐压试验, 试验电压为368kV, 试验时间为1min。

4试验注意事项

(1) 在交流耐压试验前, 务必进行绝缘电阻测试, 合格后方可进行交流耐压试验。

(2) 一定要仔细检查各输入输出接线是否正确和牢固, 接地务必可靠, 为防止所 接地引下 线未和主 网连接, 最好选择2个或以上接地点接地, 否则会导致分压器上的电荷无法释放而存在高压危险。

(3) 升压及交流耐压过程中, 密切监听有无异声。若发现电流急剧减少或升压过程中电压不变甚至下降, 应降压挂设地线查明原因。

5结语

综上所述, 利用串联谐振的方法进行交流耐压试验是完全可行的。对于试验中遇到的问题, 采用调整试验 频率、选择偏离谐振频率下进行试验和调整回路的品质因数的方法也 是行之有效的。前面所述仅仅是目前实际操作中发现的问题, 今后还会遇到一些其他的技术问题, 有待在实践中发现和解决。

摘要：介绍了变频串联谐振耐压试验装置的工作原理和优点, 阐明了其设计结构特点, 采用变频式串联谐振技术对220kV和平变电站现场交流耐压试验程序、方法和试验注意事项做了详细介绍。

关键词：串联谐振,交流耐压,变频,原理,应用

参考文献

交流耐压 篇9

高压电器配电装置(GIS)由于具有占地省、节约资源、可靠性高等优点,在电力系统中的运用越来越广泛,已在众多城市电网建设中大量应用[1,2,3],而同频同相交流耐压试验可大面积减少停电范围,降低转供负荷,提高供电可靠性,近些年在GIS改扩建工程中发挥了很大作用。目前,随着早期投运的GIS设备运行年限的增长,大量GIS设备进入维修周期。在大量GIS设备扩建、大修工作中,国内的变电站检修对GIS的耐压试验基本上都是在母线停电状态下进行工作[4]。在这种情况下会因为停电而造成转供电难的困难,工作人员的工作量加大,工作成本的增加,所承受的电网风险较高,而且还会对试验设备造成不必要的冲击危害[5]。同频同相交流耐压试验可大面积减少停电范围,降低转供电负荷,提高供电可靠性。因此,改变目前GIS耐压试验中全面停电的状态,有效探索GIS设备同频同相交流耐压试验技术具有非常重要的意义[6]。论文旨在探讨同频同相试验的原理、方法及技术难点。

1 同频同相技术基本原理

变电站的GIS扩建时,需对扩建部分做交流耐压试验,传统的方法是该电压等级的母线必须全部停电,再用串联谐振装置进行交流耐压试验,但一般高电压等级线路停电协调极其困难,如果不停电试验电压为:

断口另一侧的系统运行电压为:

试验电压ut与系统运行电压us的频率不同,两者之间还有相位差:

而且当相位差φ=180°时,ut与us反向,扩建部分与不停运母线之间的断口g承受的电压为:为试验电压Ut与最高运行相电压之和,即,如图1所示。A、B两点的电压比较如图2所示。

由图2可看出,B点母线上通有交流110kV高压,当A点升压时,用波形图描述了两点问题:

(1)在同频不同相的情况下会出现AB两点的瞬间压差大于B点的峰值110×1.41=155(kV),当相位差180度时甚至会达到B点峰值+A点的峰值,导致GIS闪络;

(2)在不同频率的情况下,例如B点频率为50.0Hz、A点频率为50.1Hz时,但是B点在500个周波(时间为10s)后,A点正好在501个周波上,此时B点的正峰值正好对应A点的负峰值,瞬间压差达到B点峰值+A点的峰值,也会导致GIS闪络。

综上所述,对在运行的GIS进行交流耐压试验时,A点输出电压的频率和相位必须时时跟踪B点电压,即要实现试验电压和运行电压的同频同相。

2 同频同相交流耐压装置研究

文章拟采用试验电压和运行电压同频同相试验原理,即要使其满足以下条件:(1)ω1=ω2;(2)ψ1=ψ2。

可使试验电压与系统电压同步,此时扩建部分与不停运母线之间的断口g承受的电压Ug为:试验电压Ut与最高运行相电压之差,即,如图3所示。

由上图可见,断口g上可能承受的电压低于扩建部分的对地试验电压,降低了即断口g可能承受电压Ug。GIS进行同频同相交流耐压试验方法是在不停运行母线的前提下采用与运行母线相位相同、频率相同的试验电压进行GIS设备交流耐压试验,能够全面对GIS设备新建和扩建间隔进行交流耐压试验。GIS进行同频同相交流耐压试验原理框图如图4所示。

试验采用串联谐振方法施加电压,其系统主要包括试验用同频同相电源、励磁变压器、补偿可调电抗器和分压器等部件。电抗器电感可以调节,当电抗器的感抗和负载电容的容抗相等时发生谐振,此时在电抗器高压端产生高压。试验系统仅需要提供谐振回路的损耗,所以需要的电源功率很小。电源通过调压后,再经过带隔离的励磁变压器到达电抗器。此外,试验中同步锁相模块采用的是锁相环电路,其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪,保证系统的输出高压A点的频率和相位与B点同步。基准正弦波发生器采用了UPS电源中的成熟电路,可以与市电电源同步的基准正弦波发生器电路,如LSC422123FCN、DAC0800及LM324等IC组成的50Hz基准正弦波发生器。虽然信号满足了同步同相,但是对于因整个系统在升压后,由于有励磁变压器、电抗器和补偿电容的存在,出现的真实的输出电压的相位与B点相位有滞后,所以增加了相位检测,可将真实相位反馈给系统作为补偿。PWM控制器采用与B点电压同频同相的正弦波与载波三角波比较的SPWM(Sinusoida-PWM)控制方式,可以得到输出电压谐波含量小且同频的正弦波电压。全桥PWM是由励磁变压器和控制升压电路组成系统的升压回路,虽然SPWM完全可以做到升压(调节正弦调制波的大小),但在电路中采用调节全桥PWM的输入电压使得试验过程更为方便可靠。

该电源利用带电侧电压互感器取样的系统信号,经固定相移电路后,实时同步产生频率及驱动信号,由该驱动信号直接驱动逆变电路,保证该电路完全处于同频同相状态。采用硬件固定相移,电路简单,且无单片机的死机或软件出错现象。主控采用最新的单片机芯片,实时、高速地对比PT二次信号与分压器二次信号的相位差,一旦超出设定的最大值,进行相应的报警提示并同时根据预置程序进行相应的系统操作。具有谐振监控功能,可根据谐振高压的幅度变化,手动调节调感电抗器电感量,达到试验侧电压最高点,使串联系统工作于工频谐振状态。选择变频状态,变频电源自动选择为内部信号发生器,则可作为普通变频串联谐振使用。采用大显示屏、小型工控计算机及触屏设置参数等高配置硬件。

3 结束语

论文研究了一种同频同相试验技术,因试验电压与运行段系统电压严格同频同相,试验时,在GIS母线断路器和隔离刀闸断口上,将只承受试验电压与系统运行电压之差的耐受电压,此电压非常低,断口不会击穿,因此可实现在不停运行母线的前提下采用与运行母线相位相同、频率相同的试验电压进行GIS设备交流耐压试验。鉴于目前国内进行高压试验的现况来说,GIS同频同相交流耐压试验技术的研制成功后,必将有很广阔的应用前景,由此带来的经济效益非常可观。

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