CN103336188A - 一种适用于gis设备用升流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于GIS设备用升流装置,其特征在于:包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器;柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧,并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感,升流穿心器的穿心结构套在GIS管母外壳处,在主回路中感生电流。本发明整套升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装升流器使升流装置达到升流的目的;可以应用于GIS设备故障仿真试验系统中,利用升流装置升至额定电流,来模型GIS设备在现场的运行工况,并进行相关的故障复现试验研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于GIS设备用升流装置,属于变压器技术领域。
背景技术
升流技术具有升流速度快、测量误差小、体积小,容易安装和拆卸、性能稳定,操作简单,不会对其他设备产生任何影响等特点,对提高GIS设备现场检测及实验室的试验研究具有重要的作用。
因此,研发一套利用50Hz工频电源的成套升流装置,利用该套装置模型GIS设备现场的运行工况,并进行相关试验研究,得出电流对GIS内部缺陷的影响情况具有重要的作用。有鉴于此,有必要提供一种适用于GIS设备用升流装置,以满足电力系统的工作需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于GIS设备用升流装置,可以满足在运行工况下模拟各种典型缺陷开展带电检测研究。
本发明的技术方案是:一种适用于GIS设备用升流装置,其特征在于:包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器;柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧,并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感,升流装置的穿心结构套在GIS管母外壳处,在主回路中感生电流。
如上所述的适用于GIS设备用升流装置,其特征在于,所述侧面斜开口穿心升流器由硅钢片、玻璃丝包铜线、夹件、穿心拉杆、导电杆以及补偿电容组成互为连接关系的整体结构,采用硅钢片叠装而成,再辅以高强度铁心夹件以及穿心拉杆紧固;线圈采用双玻璃丝包铜线,同时采用线圈与铁心耦合结构,能减小漏抗的产生;穿心升流器底板上安装升缩杆做支撑。由此带来的技术效果是:体积小,容易安装和拆卸、性能稳定,操作简单,不会对其他设备产生影响。
如上所述的适用于GIS设备用升流装置,其特征在于,所述柱式电动调压器由6只线圈并联组成,装有输入、输出电压表,输出电流表。由此带来的技术效果是:相比其他调压器具有起始电压低,波形失真小,效率高,功耗小,过载能力强等优点。
如上所述的适用于GIS设备用升流装置,其特征在于,所述自愈式电容器为长方体结构,采用单相连线方式,内置放电电阻。
本发明的有益效果是:本发明的升流装置主要具备以下几方面的特征:1、整套升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装升流器使升流装置达到升流的目的;2、整套升流装置采用原边电容补偿的方式在原边并入2个补偿电感,平衡回路中的感性无功使试验电源盒调压器的容量大大减小;3、整套升流装置的电流满足GIS设备额定工况下电流的需求,还可研究电流的变化对GIS内部电场的影响情况。
它还具有如下优点:侧面斜开口穿心升流器体积小,容易安装和拆卸、性能稳定,操作简单,不会对其他设备产生任何影响;柱式电动调压器,相比其他调压器具有起始电压低,波形失真小,效率高,功耗小,过载能力强等优点,整套升流装置的各主要组成部分均装有吊具,方便现场进行拆装移动。
附图说明
图1 是本发明GIS 电流互感器试验升流原理图。
图2是本发明 GIS设备试验线路图。
图3是本发明升流器原边并联电容器的试验原理图。
图4是本发明穿心升流器装置结构。
图5是本发明升流装置实际接线图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
本发明提供的一种适用于GIS设备用升流装置,其特征在于:包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器。升流装置各器件连接如图1所示,其中:YT为柱式电动调压器,ST为穿心升流器,TA为气体绝缘封闭式组合电器电流互感器,R为气体绝缘封闭式组合电器回路的等效电阻,ZL为回路的等效电感,C为自愈式电容器;柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧,并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感。穿心升流器的穿心结构套在GIS管母外壳处,在主回路中感生电流。
侧面斜开口穿心升流器:为一种大电流产生设备。由以下部分组成:主要由硅钢片、玻璃丝包铜线,夹件,穿心拉杆,导电杆以及补偿电容组成互为连接关系的整体结构。采用优质、轻薄的硅钢片叠装而成,再辅以高强度铁心夹件以及穿心拉杆紧固,线圈使用了双玻璃丝包铜线,选取比较大的截面以保证设备在长期运行下不会发热,同时采用独特的线圈与铁心耦合结构,能大大减小漏抗的产生。铁心开口作特殊处理,使整套设备的有功损耗更低,符合节能环保的要求。穿心升流器底板上安装升缩杆做支撑。采用穿心结构套在GIS管母外壳处,在主回路中感生电流。优点表现在体积小,容易安装和拆卸、性能稳定,操作简单,不会对其他设备产生任何影响。
整套升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装升流器达到升流的目的,在带电检测过程中,升流装置电流可升至额定运行电流。
柱式调压器是一种适用与高压试验调压的产品,它由6只线圈并联组成,装有输入、输出电压表,输出电流表。主要功能有开机自动回零,升、降压按钮,升、降压指示,回零指示等功能。相比其他调压器具有起始电压低,波形失真小,效率高,功耗小,过载能力强等优点。
自愈式电容器为长方体结构,采用单相连线方式,内置放电电阻。
本发明的工作原理及主要参数的计算过程(以实验室363kV GIS设备为例):
(1) GIS组合电器回路电感的计算方法验证
试验线路图(见图2):母排长度L≈11米,母排截面积:1200mm2,试验回路近似为圆形,母排所围截面积S≈8.2m2
试验参数:直流电阻R=0.0005835Ω
试验电压 | 试验电流 | 计算阻抗 | 计算电感 |
1.85V | 600A | 0.0030Ω | 9.4μH |
3.1V | 1000A | 0.0031 | 9.7μH |
4.78V | 1500A | 0.0032 | 10μH |
结论:
根据公式:回路等效电感L=μN2S/L,N,S,L分别为匝数,面积,和长度,在N,S,L一定的情况下,电感量是固定不变的。而在现场的模拟仿真中,试验数据得到的电感量也基本符合公式的计算。
(2) 采用升流器原边电容补偿
在现场试验中,根据现场的具体情况,由于回路较短,等效电感较小,采用升流器原边电容补偿形式。用升流器原边并联电容的容性无功将回路中的感性无功完全平衡掉,可使试验电源和调压器的容量大大减小。
在试验中,试验回路阻抗参数在安装前进行检定,试验回路仅为11m。回路直流电阻为0.0005835Ω,回路电感为10μH。则回路感抗计算得为:
XL=ωL=3.1mΩ
Z = (0.5835+ j3.1) mΩ。当回路中需要流过3.15 kA 的电流I时,回路消耗的复功率P + jQ ≈ (5.9 + j30.76)kVA。
可以看出,由于回路的感抗远大于回路的电阻,回路电阻消耗的有功功率P 只有5.9 kVA,而回路消耗的无功功率Q 为30.76 kVA。如果按照这种方式升流,在不考虑线路损耗以及调压器和升流器自身损耗的情况下,需要的调压器和升流器的容量大为增加。根据回路感抗远大于电阻的特点,利用并联电容或者串联电容的方法进行无功补偿,当电容量的大小调节达到谐振时,能够使得感性无功和容性无功互相平衡,从而大大降低对电源、调压器以及升流器的容量要求。计算过程为:
穿心升流器的匝数比n=380V/12V≈32
因此,折算至升流器原边的感抗XL’=n2*XL≈3.2Ω
当XL’=ωL=1/ωC时,并联电容C的容性无功能平衡感性无功。
所以,需要的C=1/ωXL’=1000μF,根据计算结果,需要两个500μF的电容并联可获得满足要求的补偿电容量。
在升流器原边并联电容器的试验原理如图3所示,其中:YT为调压器,ST为升流器,R为回路的等效电阻,ZL为回路的等效感抗,C为并联补偿电容。
因此,采用升流器原边电容补偿形式,由于并联补偿电容的容性无功与回路的感性无功相平衡,使得电源容量和调压器的容量只需要提供回路的有功消耗。但是对于升流器来说,由于并联补偿电容在其原边,对升流器副边(输出侧)整个回路的感性无功无法进行补偿,升流器的输入容量仍然是S=P+jQ,升流器的输出电压也会很高。
升流器原边并联电容器:减小了调压器的输入容量,升流器仍需要按实际容量考虑。适用于回路阻抗较小、大电流回路是高压的回路。
本发明实施例主要参数:(以适用于实验室363kV GIS设备为例)
(a)穿心升流器技术参数
序号 | 名 称 | 单 位 | 数值 |
1 | 产品型号 | - | CXB-60 |
2 | 线圈温升 | ℃ | ≤55/158 |
3 | 铁心温升 | ℃ | ≤60 |
4 | 铁芯窗口尺寸 | Mm | 430×415 |
5 | 开口位置 | ° | 45 |
6 | 多台并联运行 | - | 可以 |
7 | 一次绕组导线电流密度 | A/mm2 | ≤2.3 |
8 | 额定励磁电流 | A | ≤10 |
9 | 额定电压下磁密 | T | ≤1.5 |
10 | 绕组对地绝缘电阻 | MΩ | ≥100 |
11 | 变压比 | 38/32 | |
12 | 噪声 | dB | ≤60 |
13 | 工频短时耐受电压 | kV | 2kV,1 min,不击穿 |
使用条件
序号 | 名称 | 单位 | 参数 |
1 | 输入电压 | V | 380(最高工作电压420V) |
2 | 输入电流 | A | 158 |
3 | 频率 | Hz | 50 |
4 | 开口输出电压 | V | 10/11.9 |
5 | 二次输出电流 | A | 6000 |
6 | 环境温度 | ℃ | -10~+45 |
7 | 相对湿度 | % | 30~95 |
8 | 使用地点 | 户外 |
执行的标准
穿心变压器是电力电缆加热系统配套用的专用设备之一,目前还没有该产品的国家标准或行业标准,产品的性能遵循本技术协议规定的技术要求,文件中没有规定的性能满足下述标准的最新版本。
GB/T 1094-1985 电力变压器
GB/T 7328-1987 变压器和电抗器的声级测定
电力系统情况:
输入电压:380V
开口输出电压:10V/11.9V
系统额定频率: 50 HZ
(b)电流发生装置性能要求
序号 | 名 称 | 单位 | 标准参数值 |
一 | 升流器 | ||
1 | 结构 | 穿心结构 | |
2 | 额定容量 | kVA | 600 |
3 | 变比 | 400/10 和400/12且任意两台偏差≤0.5% | |
4 | 二次额定电流 | A | 6000(400/10) 5000(400/12) |
5 | 空载电流 | A | ≤4,且任意两台偏差≤10% |
二 | 补偿电容 | ||
1 | 型号 | BKMJ0.86-117-1 | |
2 | 额定电压 | V | 860 |
3 | 容量 | kVar | 117 |
4 | 电容量 | uF | 1000 |
150kVA柱式电动调压器技术参数
采用本发明实施例装置对GIS设备进行升流达到额定电流,具体试验步骤如下:
第一步:将GIS设备装置气室相应回路隔离开关闭合,使GIS装置处于通流状态。
第二步:检查GIS设备接地性,确保GIS设备只有一点接地。
第三步:按照实际接线图接线:
(1)将柱式电动调压器下方输入端A,X用大电流导线接380V实验室电源;将两台穿心升流器上方两边标记“0v ”,“10V ”的输入端子并联后接入柱式电动调压器下方输出端a,x;
(2)自愈式电容器并联在一次侧升流器输入端,即将两台自愈式并联电容器的端子分别并联至两台穿心升流器“0v ”,“10V ”的输入端子;
(3)将CT二次侧的端子短接,选择合适的变压比(如1#,2#短接,即选择1000:1 的变压比),用精密电流表监测测量二次电流I1。
第四步:调节柱式电动调压器的输出电压,使实验回路缓慢升流至各电流档位。并记录实验数据。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (4)
1.一种适用于GIS设备用升流装置,其特征在于:包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器;柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧,并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感,升流穿心器的穿心结构套在GIS管母外壳处,在主回路中感生电流。
2.根据权利要求1所述的适用于GIS设备用升流装置,其特征在于,所述侧面斜开口穿心升流器由硅钢片、玻璃丝包铜线、夹件、穿心拉杆、导电杆以及补偿电容组成互为连接关系的整体结构,采用硅钢片叠装而成,再辅以高强度铁心夹件以及穿心拉杆紧固;线圈采用双玻璃丝包铜线,同时采用线圈与铁心耦合结构,能减小漏抗的产生;穿心升流器底板上安装升缩杆做支撑。
3.根据权利要求1所述的适用于GIS设备用升流装置,其特征在于,所述柱式电动调压器由6只线圈并联组成,装有输入、输出电压表,输出电流表。
4.根据权利要求1所述的适用于GIS设备用升流装置,其特征在于,所述自愈式电容器为长方体结构,采用单相连线方式,内置放电电阻。
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