CN105388440A - Gis同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，首先连接试验系统并准备试验；然后通过改变电压频率和相位进行频率相位保护验证，如果验证通过则进行高压过压保护验证；再通过改变电压幅值进行高压过压保护验证，如果验证通过则进行高压闪络保护验证；最后通过改变电压幅值进行高压闪络保护验证，如果验证通过则试验装置可靠，否则试验装置不可靠。该方法主要用于检验GIS同频同相交流耐压试验装置是否安全、可靠。

Description

GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法

技术领域

本发明涉及耐压试验装置领域，特别是一种GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法。

背景技术

目前GIS设备在间隔扩建和检修后，特别是双母线接线GIS，为了保证安全，均需要在原有运行部分停电的情况下进行耐压试验。而对于一些重要的枢纽变电站以及带有电铁牵引站等重要负荷的GIS变电站，这些变电站对供电可靠性要求很高，很难在全站停电的情况下进行耐压试验，所以可采用GIS同频同相交流耐压试验技术，该试验技术采用相邻设备运行电压(如取母线电压互感器二次侧电压)作为参考电压，通过谐振方式获取试验电压，并利用锁相环技术对其频率和相位进行实时动态跟踪，使试验电压与运行电压的频率和相位处于同频同相状态。

由于同频同相耐压试验是在相邻部分带电的条件下进行的，其安全性和可靠性尤为重要。为了避免在试验中出现各种突发事件使得隔离断口击穿而对相邻运行部分产生不利影响以及对实验设备和人身造成危险，就要求同频同相耐压试验控制保护装置足够可靠；为此，在专利“一种GIS同频同相交流耐压试验控制保护方法及系统”(申请号201410536439.6)中提供了一套控制保护方法，主要包括频率相位保护、高压过压保护和高压闪络保护三种。但基于上述保护方法的同频同相试验装置是否能满足预期要求，可靠动作，还需要一种可靠性验证方法来检验来验证同频同相交流耐压试验装置是否符合试验要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，以检验同频同相交流耐压试验装置是否安全可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，包括以下步骤：

S100：准备试验验证准备工作；

S200：通过改变电压频率和相位进行频率相位保护验证，如果验证通过则进行高压过压保护验证；否则试验装置不可靠；

S300：通过改变电压幅值进行高压过压保护验证，如果验证通过则进行高压闪络保护验证，否则试验装置不可靠；

S400：通过改变电压幅值进行高压闪络保护验证，如果验证通过则试验装置可靠，否则试验装置不可靠。

进一步，所述频率相位保护验证具体步骤如下：

S201：变频电源将电压U2升至额定相电压和额定频率；同频同相电源侧电压U1升至额定相电压；

S202：对变频电源装置进行频率微调，将电压U2的频率在增减两个方向按预设小步进值调节，判断在此过程中保护是否不动作，如果是，则进入下一步；如果否，则频率相位保护验证失败；

S203：对变频电源装置进行频率粗调，将电压U2的频率按预设值重复降低N次；再按预设值重复增加N次，N为自然数；判断在此过程中保护是否可靠动作，如果是，则进入下一步；如果否，则频率相位保护验证失败；

S204：对同频同相装置中可调电抗器进行调节，改变电压U1的相位，当电压U1为额定电压时，按预设值增加试验电压，通过调节可调电抗器改变电压U1相位；判断是否满足以下条件：在相位偏差低于相位定值时不动作，超过相位定值时可靠动作；如果满足，则频率相位保护验证合格；如果不满足，则频率相位保护验证失败；

所述相位偏差为前一周波电压相位与后一周波电压相位的差值；所述相位偏差定值为指系统设定允许的相位差值。

进一步，所述高压过压保护验证具体步骤如下：

S301：变频电源将电压升至额定相电压U0和额定频率；

S302：设定试验电压保护值为电压U0，重复N次升高试验电压直至超过额定相电压，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S303：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，通过变频电源按每秒超过10％的速率升高母线电压U2，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S304：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值升高试验电压U2，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S305：升高试验电压直至超过设定断口电压保护值，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则高压过压保护验证合格；如果否，则高压过压保护验证失败；

所述断口电压保护值为隔离开关断口两端电压差预设保护阈值。

进一步，所述高压闪络保护验证具体步骤如下：

S401：变频电源将电压升至额定相电压U0和频率；

S402：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值降低母线电压U2，重复N次,N为自然数；判断高压闪络保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压闪络保护验证失败；

S403：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值降低试验电压U1，重复N次,N为自然数；判断高压闪络保护是否动作，如果是，则高压闪络保护验证合格；如果否，则高压闪络保护验证失败。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明主要用以检验同频同相交流耐压试验装置是否安全可靠；通该装置可以保证同频同相交流耐压试验过程顺利完成。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证试验系统。

图2为GIS模拟装置示意图。

图3为GIS模拟装置气路图。

图4为GIS模拟装置电气图。

图5为可靠性验证方法流程。

图6为频率相位保护验证流程。

图7为过压保护验证方法流程。

图8为高压闪络保护验证方法流程。

图中：1为GIS同频同相交流耐压试验系统、2为GIS模拟装置、3为变频串联谐振耐压试验系统、4为隔离开关、5为套管、6为接地刀闸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的GIS同频同相交流耐压试验系统及方法，采用相邻设备运行电压(如取母线电压互感器二次侧电压)作为参考电压，通过谐振方式获取试验电压，并利用锁相环技术对其频率和相位进行实时动态跟踪，使试验电压与运行电压的频率和相位处于同频同相状态。

由于同频同相耐压试验是在相邻部分带电的条件下进行的，其安全性和可靠性尤为重要。为了避免在试验中出现各种突发事件使得隔离断口击穿而对相邻运行部分产生不利影响以及对实验设备和人身造成危险，要求同频同相耐压试验控制保护装置足够可靠。

本实施例提供了一种GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，包括以下步骤：

S100：准备试验验证准备工作；

S200：通过改变电压频率和相位进行频率相位保护验证，如果验证通过则进行高压过压保护验证；否则试验装置不可靠；

S300：通过改变电压幅值进行高压过压保护验证，如果验证通过则进行高压闪络保护验证，否则试验装置不可靠；

S400：通过改变电压幅值进行高压闪络保护验证，如果验证通过则试验装置可靠，否则试验装置不可靠。

所述频率相位保护验证具体步骤如下：

S201：变频电源将电压U2升至额定相电压和额定频率；同频同相电源侧电压U1升至额定相电压；

S202：对变频电源装置进行频率微调，将电压U2的频率在增减两个方向按预设小步进值调节，判断在此过程中保护是否不动作，如果是，则进入下一步；如果否，则频率相位保护验证失败；

S203：对变频电源装置进行频率粗调，将电压U2的频率按预设值重复降低N次；再按预设值重复增加N次，N为自然数；判断在此过程中保护是否可靠动作，如果是，则进入下一步；如果否，则频率相位保护验证失败；

S204：对同频同相装置中可调电抗器进行调节，改变电压U1的相位，当电压U1为额定电压时，按预设值增加试验电压，通过调节可调电抗器改变电压U1相位；判断是否满足以下条件：在相位偏差低于相位定值时不动作，超过相位定值时可靠动作；如果满足，则频率相位保护验证合格；如果不满足，则频率相位保护验证失败；

所述相位偏差为前一周波电压相位与后一周波电压相位的差值；所述相位偏差定值为指系统设定允许的相位差值。

所述高压过压保护验证具体步骤如下：

S301：变频电源将电压升至额定相电压U0和额定频率；

S302：设定试验电压保护值为电压U0，重复N次升高试验电压直至超过额定相电压，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S303：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，通过变频电源按每秒超过10％的速率升高母线电压U2，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S304：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值升高试验电压U2，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S305：升高试验电压直至超过设定断口电压保护值，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则高压过压保护验证合格；如果否，则高压过压保护验证失败；

所述断口电压保护值为隔离开关断口两端电压差预设保护阈值。

所述高压闪络保护验证具体步骤如下：

S401：变频电源将电压升至额定相电压U0和频率；

S402：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值降低母线电压U2，重复N次,N为自然数；判断高压闪络保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压闪络保护验证失败；

S403：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值降低试验电压U1，重复N次,N为自然数；判断高压闪络保护是否动作，如果是，则高压闪络保护验证合格；如果否，则高压闪络保护验证失败。

根据本本实施例提供的验证方法生成用于使用该方法的GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证系统，如图1-4所示，包括GIS同频同相交流耐压试验系统、GIS模拟装置和变频串联谐振耐压试验系统；

所述GIS同频同相交流耐压试验系统，用于模拟现场试验施加电压U1；

所述GIS模拟装置，用于模拟现场试验中GIS设备的母线侧隔离开关；

所述变频串联谐振耐压试验系统，用于模拟母线运行电压U2；

所述GIS同频同相交流耐压试验系统与GIS模拟装置的一端连接；所述GIS模拟装置的另一端与变频串联谐振耐压试验系统连接。

所述GIS同频同相交流耐压试验系统包括同频同相试验电源、同频同相试验变压器、同频同相限流电阻、可调电抗器和同频同相分压器；

所述同频同相试验电源与同频同相试验变压器一侧连接；所述同频同相试验变压器另一侧的一端与同频同相限流电阻；所述同频同相限流电阻与同频同相试验变压器相连接的一侧的另一端接地；所述同频同相限流电阻与可调电抗器串接；所述可调电抗器与同频同相分压器一端连接；所述同频同相分压器另一端与地连接；所述同频同相分压器与所述可调电抗器连接端与GIS模拟装置的一端连接。

所述GIS模拟装置包括隔离开关和对称设置于隔离开关两侧的高压试验套管；

所述隔离开关一端设置有接地刀闸，所述接地刀闸一端与隔离开关连接，所述接地刀闸另一端与地连接。

所述变频串联谐振耐压试验系统包括变频试验电源、试验变压器、限流电阻、电抗器和分压器；

所述变频试验电源与试验变压器的一输入侧连接；所述试验变压器的另一输出侧的一端与限流电阻连接；所述试验变压器的另一侧的另一端接地；所述限流电阻与电抗器串接；所述电抗器与分压器一端连接；所述分压器另一端与地连接；所述分压器与所述电抗器连接的一端与GIS模拟装置的另一端连接。

实施例2

本实施例提供的GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，应用于同频同相交流耐压试验装置检验，该可靠性验证方法适用于GIS同频同相交流耐压试验装置。该可靠性验证试验系统由三部分组成：图1中左侧第1部分为GIS同频同相交流耐压试验系统1，包括同频同相试验电源、试验变压器、限流电阻、可调电抗器和分压器，模拟现场试验加压，施加电压为U1；中间第2部分为GIS模拟装置2，用于模拟现场试验中GIS设备的母线侧隔离开关；右侧第3部分为变频串联谐振耐压试验系统3，用于模拟母线运行电压，U2。

本实施例中的电压U1是指同频同相电源施加到模拟装置套管上的电压，U2是指变频电源施加到模拟装置套管上的电压。

其中第2部分详细结构如图2所示，图2为GIS模拟装置示意图，图3为GIS模拟装置气路图，图4为GIS模拟装置电气图；图中DS表示隔离开关4；ES和FES表示接地刀闸6；本实施例中的接地刀闸6也可设置两个，分别位于隔离开关的两侧；GIS模拟装置由两侧的高压试验套管5和真型隔离开关组成，隔离开关两侧装有接地刀闸，每个气室均安装有气体密度继电器。

整个可靠性验证方法流程图如图5所示，图5为可靠性验证方法流程：

S100：按照图1示意图进行试验接线，完成验证准备工作。

S200：先进行装置的频率相位保护验证，即通过改变电压频率和相位。如果验证通过则进行高压过压保护验证，否则试验装置不可靠。

S300：进行装置的高压过压保护验证。如果验证通过则进行高压闪络保护验证，否则试验装置不可靠。

S400：进行装置的高压闪络保护验证。如果验证通过则试验装置可靠，否则试验装置不可靠。

图6为频率相位保护验证流程，其中步骤S200频率相位保护验证环节包括如下几点：(以额定电压110kV为例)

S201：变频电源将电压U2升至额定相电压，频率50Hz；同频同相电源侧电压U1升至额定相电压；

S202：对变频电源装置进行频率微调，模拟系统正常频率波动：先将U2频率按照0.1Hz的步进由50Hz降至49.5Hz，再按照0.1Hz的步进恢复至50Hz，在此过程中保护不应动作；

S203：对变频电源装置进行频率粗调：将U2频率直接由50Hz降至49.5Hz，重复10次；再由50Hz升至50.5Hz，重复10次，在此过程中保护应可靠动作；

S204：对同频同相装置中可调电抗器进行调节，使得U1相位发生变化：当额定电压为110kV时，试验电压升至30kV，通过调节电抗器改变相位；试验电压升至80kV，通过调节电抗器改变相位；试验电压升至120kV，通过调节电抗器改变相位,在相位偏差低于相位定值时不应动作，超过相位定值时应可靠动作；

本实施例中的相位偏差的意思是前一周波电压相位与后一周波电压相位的差值；相位偏差定值是指系统设定允许的相位差值，比如上一次专利所述的，当额定电压为110kV时，当试验电压大于100kV时，相位偏差不大于30°，大于此设定值，则频率相位保护动作。

图7为过压保护验证方法流程，其中步骤S300高压过压保护验证环节包括如下几点：(以额定电压110kV为例)

S301：变频电源将电压升至额定相电压U0，频率50Hz；

S302：设定试验电压保护值为U0，升高试验电压至超过额定相电压，重复10次；

S303：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，通过变频电源按每秒超过10％的速率升高母线电压U2，重复10次；

S304：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按每秒超过10％的速率升高试验电压U2，重复10次；

S305：设定断口电压保护值为U0+10kV，升高试验电压至超过2U0+10kV,重复10次。

本实施例中的隔离开关存在一个断口，如图1所示，左端加压U1，右端加压U2，则断口电压为|U1-U2|,为了确保试验过程中出现差错导致断口电压过大，对人身和设备造成影响，系统会设定一个断口电压保护值，当大于此保护值时保护动作。

图8为高压闪络保护验证方法流程，其中步骤S400高压闪络保护验证环节包括如下几点：

S401：变频电源将电压升至额定相电压U0，频率50Hz

S402：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按超过10％的速率降低母线电压U2，重复10次

S403：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按超过10％的速率降低试验电压U1，重复10次

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，其特征在于：包括以下步骤：

S100：准备试验验证准备工作；

S200：通过改变电压频率和相位进行频率相位保护验证，如果验证通过则进行高压过压保护验证；否则试验装置不可靠；

S300：通过改变电压幅值进行高压过压保护验证，如果验证通过则进行高压闪络保护验证，否则试验装置不可靠；

S400：通过改变电压幅值进行高压闪络保护验证，如果验证通过则试验装置可靠，否则试验装置不可靠。

2.如权利要求1所述的GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，其特征在于：所述频率相位保护验证具体步骤如下：

S201：变频电源将电压U2升至额定相电压和额定频率；同频同相电源侧电压U1升至额定相电压；

S202：对变频电源装置进行频率微调，将电压U2的频率在增减两个方向按预设小步进值调节，判断在此过程中保护是否不动作，如果是，则进入下一步；如果否，则频率相位保护验证失败；

S203：对变频电源装置进行频率粗调，将电压U2的频率按预设值重复降低N次；再按预设值重复增加N次，N为自然数；判断在此过程中保护是否可靠动作，如果是，则进入下一步；如果否，则频率相位保护验证失败；

S204：对同频同相装置中可调电抗器进行调节，改变电压U1的相位，当电压U1为额定电压时，按预设值增加试验电压，通过调节可调电抗器改变电压U1相位；判断是否满足以下条件：在相位偏差低于相位定值时不动作，超过相位定值时可靠动作；如果满足，则频率相位保护验证合格；如果不满足，则频率相位保护验证失败；

所述相位偏差为前一周波电压相位与后一周波电压相位的差值；所述相位偏差定值为指系统设定允许的相位差值。

3.如权利要求1所述的GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，其特征在于：所述高压过压保护验证具体步骤如下：

S301：变频电源将电压升至额定相电压U0和额定频率；

S302：设定试验电压保护值为电压U0，重复N次升高试验电压直至超过额定相电压，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S303：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，通过变频电源按每秒超过10％的速率升高母线电压U2，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S304：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值升高试验电压U2，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压过压保护验证失败；

S305：升高试验电压直至超过设定断口电压保护值，重复N次，N为自然数；判断过压保护是否动作，如果是，则高压过压保护验证合格；如果否，则高压过压保护验证失败；

所述断口电压保护值为隔离开关断口两端电压差预设保护阈值。

4.如权利要求1所述的GIS同频同相交流耐压试验装置可靠性验证方法，其特征在于：所述高压闪络保护验证具体步骤如下：

S401：变频电源将电压升至额定相电压U0和频率；

S402：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值降低母线电压U2，重复N次,N为自然数；判断高压闪络保护是否动作，如果是，则进入下一步；如果否，则高压闪络保护验证失败；

S403：保持试验电压U1和母线电压U2均为额定电压U0，按预设步进值降低试验电压U1，重复N次,N为自然数；判断高压闪络保护是否动作，如果是，则高压闪络保护验证合格；如果否，则高压闪络保护验证失败。