CN108562833A - 一种550kV GIS陡波冲击试验平台 - Google Patents

一种550kV GIS陡波冲击试验平台 Download PDF

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胡军
李传扬
林川杰
何金良
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Abstract

本申请涉及电器设备评估考核技术领域，具体涉及一种550kV GIS陡波冲击试验平台。现在的盆式绝缘子试验台大都一体成型，使用时让试验变得复杂，降低试验效率。本申请提供一种550kV GIS陡波冲击试验平台，包括依次连接的第一母线单元、第二母线单元、第三母线单元和套管单元；所述第一母线单元包括相互连接的第一盆式绝缘子和第一母线；所述第二母线单元包括第二母线；所述第三母线单元包括相互连接的伸缩节、可拆卸模块、第三母线、第二盆式绝缘子和若干安装法兰；所述套管单元包括套管转接模块和绝缘套管。大大降低了试验复杂度；通过调高母线单元将现有GIS对接的母线高度降低至1.5米，方便人工进行操作。

Description

一种550kV GIS陡波冲击试验平台
技术领域
本申请涉及电器设备评估考核技术领域，具体涉及一种550kV GIS陡波冲击试验平台。
背景技术
当线路运行时，其每片绝缘子可能承受到的雷电过电压达到它本身百分之五十放电电 压(U50)的3～5倍。而且，无屏蔽有横担直接接地的线路，接地电阻越大、雷电活动越强的线路，绝缘子承受的过电压越高。因此，一旦绝缘子的耐陡波冲击试验的性能较差， 运行时的损坏率就会升高。
陡波冲击是指一种波前呈单调上升并由试品在波前发生闪络或击穿而造成截断的冲 击电压波，其波前时间一般在100～200ns之间。标准雷电冲击波的波前时间为1.2μs± 30％，陡波冲击的波前时间要比标准雷电冲击波短一个数量级，因此称之为陡波冲击。陡 波冲击耐受试验就是检验绝缘子在空气中耐受一定幅值和次数的陡波冲击的能力，试验中 绝缘子若仅发生表面闪络而不发生绝缘件的击穿或损坏，则认为绝缘子通过了陡波冲击耐 受试验。绝缘元件在规定幅值的陡波冲击试验中，绝缘元件表面无闪络电弧而示波器显示 的冲击电压幅值有明显降低，或者在规定的陡波冲击耐受试验之后的工频闪络试验中失 效，则可认为该绝缘元件发生了击穿或者损坏。
现在的盆式绝缘子试验台大都一体成型，使用时让试验变得复杂，降低试验效率。
发明内容
本申请的目的是为了解决上述现在的盆式绝缘子试验台大都一体成型，使用时让试 验变得复杂，降低试验效率的问题。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：一种550kV GIS陡波冲击试验平台，包括依次连接的第一母线单元、第二母线单元、第三母线单元和套管单元；
所述第一母线单元包括相互连接的第一盆式绝缘子和第一母线，所述第一母线设置 于所述第一盆式绝缘子之间；
所述第二母线单元包括第二母线，所述第二母线与所述第一盆式绝缘子相连接；
所述第三母线单元包括相互连接的伸缩节和可拆卸模块，所述伸缩节通过所述第一 盆式绝缘子与所述第二母线相连接，所述可拆卸模块通过所述第一盆式绝缘子与所述第 三母线相连接，所述第三母线与第二盆式绝缘子相互连接，所述第二盆式绝缘子设置于所述第三母线之间，所述第三母线上设置有若干安装法兰；
所述套管单元包括套管转接模块和绝缘套管，所述绝缘套管设置于所述套管转接模 块上端，所述套管转接模块通过所述第一盆式绝缘子与所述第三母线相连接。
可选地，所述第一母线单元包括转接母线单元，所述第二母线单元包括调高母线单 元，所述第三母线单元包括VFTO抑制盆式绝缘子安装母线单元，所述套管单元包括硅橡胶套管单元。
可选地，所述第一盆式绝缘子包括隔气室盆式绝缘子，所述第一母线包括与现场GIS 直接对接的母线，所述第二母线包括高度调节母线，所述第三母线包括便于拆卸的母线， 所述第二盆式绝缘子包括试验用便于拆卸的盆式绝缘子，所述安装法兰包括VFTO光电场传感器安装法兰。
可选地，所述第一母线单元包括3个所述第一盆式绝缘子和2个所述第一母线，所述第三母线单元包括3个所述第一盆式绝缘子、3个所述第三母线和2个所述第二盆式 绝缘子，所述第三母线上设置有2个所述安装法兰。
可选地，所述第一母线单元、第二母线单元、第三母线单元和套管单元下端均设置有套管支架。
可选地，所述第一母线单元、第二母线单元、第三母线单元和套管单元上均设置有气压表和充放气口。
可选地，所述安装法兰与空间电场测量传感器相连接。
可选地，所述空间电场测量传感器包括测量单元和处理单元。
本发明实施例提供的技术方案包括以下有益效果：本申请通过将试验平台分为第一 母线单元、第二母线单元、第三母线单元和套管单元四段，在试验过程中，只需要对第三母线单元进行充气放气，而第一母线单元、第二母线单元和套管单元中的气体可以重 复使用，有效降低试验复杂度，提高试验效率。同时，通过伸缩节和可拆卸单元配合， 可以在不移动套管或者GIS单元的情况下可完成盆式绝缘子拆卸；拆卸过程仅需要移动 靠近可拆卸单元侧的两根母线即可完成两个盆式绝缘子的安装，与套管连接的母线不需 要拆卸，这大大降低了试验复杂度；通过调高母线单元将现有GIS对接的母线高度降低 至1.5米，方便人工进行操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图 作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种550kV GIS陡波冲击试验平台结构示意图；
图2为本发明实施例提供的空间电场测量传感器结构示意图；
图1～2的符号表示为：
1-第一母线单元，2-第二母线单元，3-第三母线单元，4-套管单元，5-第一盆式绝缘 子，6-第一母线，7-第二母线，8-伸缩节，9-可拆卸模块，10-第三母线，11-第二盆式绝缘子，12-安装法兰，13-套管转接模块，14-绝缘套管，15-套管支架。
具体实施方式
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明实施例， 并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
母线(bus line)指用高导电率的铜(铜排)、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分 配电力能力的产品。电站或变电站输送电能用的总导线。通过它，把发电机、变压器或整流 器输出的电能输送给各个用户或其他变电所。
参见图1～2，为本发明实施例提供的一种550kV GIS陡波冲击试验平台，包括依次连接的第一母线单元1、第二母线单元2、第三母线单元3和套管单元4；
所述第一母线单元1包括相互连接的第一盆式绝缘子5和第一母线6，所述第一母线6设置于所述第一盆式绝缘子5之间；
所述第二母线单元2包括第二母线7，所述第二母线7与所述第一盆式绝缘子5相连接；
所述第三母线单元3包括相互连接的伸缩节8和可拆卸模块9，所述伸缩节8通过所述第一盆式绝缘子5与所述第二母线7相连接，所述可拆卸模块9通过所述第一盆式 绝缘子5与所述第三母线10相连接，所述第三母线10与第二盆式绝缘子11相互连接， 所述第二盆式绝缘子11设置于所述第三母线10之间，所述第三母线10上设置有若干安 装法兰12；
所述套管单元4包括套管转接模块13和绝缘套管14，所述绝缘套管14设置于所述套管转接模块13上端，所述套管转接模块13通过所述第一盆式绝缘子5与所述第三母 线10相连接。
可选地，所述第一母线单元1包括转接母线单元，所述第二母线单元2包括调高母线单元，所述第三母线单元3包括VFTO抑制盆式绝缘子安装母线单元，所述套管单元 4包括硅橡胶套管单元。
可选地，所述第一盆式绝缘子5包括隔气室盆式绝缘子，所述第一母线6包括与现场GIS直接对接的母线，所述第二母线7包括高度调节母线，所述第三母线10包括便于 拆卸的母线，所述第二盆式绝缘子11包括试验用便于拆卸的盆式绝缘子，所述安装法兰 12包括VFTO光电场传感器安装法兰。
可选地，所述第一母线单元1包括3个所述第一盆式绝缘子5和2个所述第一母线6，所述第三母线单元3包括3个所述第一盆式绝缘子5、3个所述第三母线10和2个所 述第二盆式绝缘子11，所述第三母线10上设置有2个所述安装法兰12。
可选地，所述第一母线单元1、第二母线单元2、第三母线单元3和套管单元4下端均设置有套管支架15。
可选地，所述第一母线单元1、第二母线单元2、第三母线单元3和套管单元4上均设置有气压表和充放气口。
可选地，所述安装法兰12与空间电场测量传感器相连接。
可选地，所述空间电场测量传感器包括测量单元和处理单元。
本申请具体工作过程如下：为了与现有GIS母线进行妥善对接，本试验平台设计高度应与现场母线高度一致，经现场测量，母线中心高度为3110mm，基于此，设计同GIS 对接母线示意图如图1所示。第一母线6长度为4920mm，第二母线7长度为850mm， 第三母线单元3总长度为10000mm，其中有两个长度为3000mm的第三母线10，1个长 度为4000mm的第三母线10。本试验平台总长度为20.69m，不包含伸缩节8和可拆卸模 块9。
为达到方便拆卸盆子目的，基于现有GIS平台高度，考虑到拆卸盆子过程中施工复杂度及充气放气时间，VFTO试验母线平台分四段进行设计。VFTO试验母线平台示意图 如图1所示：第一段为第一母线单元1即转接母线单元，该部分母线与现有GIS等高， 能够与现有GIS母线实现无缝连接；第二段为第二母线单元2即调高母线单元，其作用 为将转接母线单元高度降低至工人可方便操作的高度，并与后续的第三段母线相连接； 第三段为第三母线单元3即VFTO抑制盆式绝缘子试验母线，包括：一个伸缩节6，一 个可拆卸单元9，三节便于拆卸的第三母线10，两个便于拆卸的第二盆式绝缘子11，以 及在两个第二盆式绝缘子11前后两侧均设计有VFTO光电场传感器安装法兰12，用于 安装光电场传感器；第四段为套管单元4即硅橡胶套管单元，包括一个套管转接模块13 和一个绝缘套管14即550kV硅橡胶套管。
盆式绝缘子拆装步骤如下：
1.对第三母线单元3进行放气处理；
2.开启可拆卸模块9端盖，将内部载流导体与第一盆式绝缘子5连接处的螺栓拆除， 即可将该部分的载流导体取出；
3.将伸缩节8通过螺栓进行压缩，即可将可拆卸模块9拆除；
4.拆除可拆卸模块9右侧第三母线10上的第二盆式绝缘子11及第三母线10；
5.同样的，可以拆除第二母线7；
6.将新式盆式绝缘子进行安装，其安装流程与拆卸过程逆向进行即可完成新的盆式绝 缘子的安装。
VFTO抑制试验操作方法如下：
1.通过现场VFTO发生器发出VFTO暂态波，经过现场GIS母线后传播至本试验 母线平台；
2.将示波器出发模式调节至脉冲上升沿触发，当VFTO波形传递到第三母线单元3的盆式绝缘子时，示波器开始采集，即可得到VFTO作用下盆式绝缘子前后的空间电场 分布；
3.通过更换不同盆式绝缘子，重复上述操作，采集不同盆式绝缘子前后的空间电场 波形，即可说明不同盆式绝缘子对VFTO的抑制效果；
4.第三母线单元3分为三根第三母线10即三根短母线，可以同时针对两个第二盆式绝缘子11进行VFTO抑制试验，试验方法同上。
(1)母线技术参数：
(2)550kV硅橡胶套管参数
内压力试验MSP＝1.0MPa，SIP＝4.0MPa；
弯曲试验MML＝10kN，SML＝25kN，
例行试验1.5MML＝15kN；
电性能试验，在0.29MPa SF6气体条件下
a工频干耐受电压740kV，5min不得有击穿，闪络，明显发热；
b降压至381kV，测量局部放电量≤3pC；
c雷电冲击，1675kV，±15次；
d操作冲击，1300kV，±15次；
最小爬电距离：20460mm；
干弧距离：5100mm；
SF6气体检漏：内充0.5MPa(20℃，表压)年漏气率不大于0.1％；
额定电压：550kV；
额定电流：4000A。
空间电场传感器原理为线性电光效应，其内部结构为M-Z干涉仪。利用钛扩散或者质子交换技术在电光晶体(如铌酸锂)的衬底上制作两条平行光波导，在其中一条光波导上敷设电极，用于屏蔽外界电场对该段光波导的作用。输入端的Y分叉将输入线偏振光分 成功率相等的两束，分别送至两条光波导中。由于外加电场的作用，光波导的折射率将 发生变化，在两条光波导中传输的线偏振光将会产生相位差。两条光波导中的线偏振光 因为相位不同，在输出端发生干涉，输出光功率与输入光功率将满足一定对应关系，在 理想情况下，输出光功率与待测电场呈线性关系，通过检测输出光功率，就可以获得待 测电场。
如图2所示，光电集成电场测量装置包括处理单元和测量单元，分别处于电磁屏蔽环境和强电场环境中。处理单元中SLD光源产生部分偏振光，通过起偏器转变为线偏振 光，线偏振光经输入PMF传输至测量单元。测量单元仅包括传感器本身，经电场调制后 的椭圆偏振光通过输出PMF传输至位于处理单元的偏振分束器，相位调制信号经偏振分 束器转换为一对强度调制信号，然后传输至光接收机进行光电转换。
电场测量系统包括传感器本身以及光源、光电探测器、传输光路(光纤)等光电设备。传感器包括晶片单元、与波导相耦合的光纤，以及相应的封装结构；晶片单元的光 学特性将直接影响传感器的电气特性，耦合封装工艺是决定传感器稳定性的关键。为使 晶片单元具有良好的性能，通过光波导的模式及光学偏置点筛选对传感器进行校准。为 减小耦合封装工艺对传感器稳定性的影响，研究耦合时光纤与波导角度对准的方法，优 化封装材料选取，并进行封装结构设计。空间电场测量传感器误差可被控制在±3％以内， 空间电场测量系统带宽为DC-450MHz。
另外，为了提高传感器系统鲁棒性，以及考虑到GIS内部空间狭小，对现有传感器套管结构进行优化，减小了管壳的应变对尾纤的影响，从而减小了耦合点所受的应力， 使其能够更有效的保护尾纤，降低了尾纤从端部折断的概率；缩小了管壳尺寸，设计为 50mm×20mm×5mm。
其中，空间电场测量传感器被固定在圆形聚四氟乙烯支座内部，聚四氟乙烯支座通 过4个固定螺栓孔被螺栓紧固在VFTO光电场传感器安装法兰上。法兰上安装有两个光纤转接头，作为光电场传感器输入及输出光信号物理通道，与外部光收发器相连。
空间电场测量传感器：空间电场测量传感器的安装于盆式绝缘子两侧，可对VFTO作用下的空间电场波形进行测量，测量系统应至少可对两支盆式绝缘子进行表面空间电场测量，用于辨别盆式绝缘子对VFTO抑制效果；空间电场测量系统应包括：光源，传 感器，光电探测器和光纤，确保空间电场信号测量可靠性。空间电场测量传感器误差： ±5％；空间电场测量系统带宽：DC-400MHz。
GIS设备：额定电压：550kV；额定电流：4000A，母线管：20m；出线套管绝缘材 质：硅橡胶。
该设备需与现有的GIS设备进行妥善对接，其主要功能为用于模拟生产运行中的GIS， 且应具有便于安装并拆卸盆式绝缘子进行陡波试验的功能，以及直接测量腔体中VFTO电 场的功能。
本申请通过将试验平台分为第一母线单元、第二母线单元、第三母线单元和套管单 元四段，在试验过程中，只需要对第三母线单元进行充气放气，而第一母线单元、第二母线单元和套管单元中的气体可以重复使用，有效降低试验复杂度，提高试验效率。同 时，通过伸缩节和可拆卸单元配合，可以在不移动套管或者GIS单元的情况下可完成盆 式绝缘子拆卸；拆卸过程仅需要移动靠近可拆卸单元侧的两根母线即可完成两个盆式绝 缘子的安装，与套管连接的母线不需要拆卸，这大大降低了试验复杂度；通过调高母线 单元将现有GIS对接的母线高度降低至1.5米，方便人工进行操作。第三母线单元3上 的三根第三母线10长度分别为3米、4米、3米，这样相比于20米的母线而言，使操作 更方便简单，另外，三段母线可以选择完成一个或者同时完成两个盆式绝缘子的VFTO 抑制试验，能够对盆式绝缘子前后各300mm处的空间电场进行测量，更全面地分析盆式 绝缘子的VFTO抑制效果；
可以同时对两个盆式绝缘子进行VFTO抑制试验，增加了设备利用率，使试验结论更加丰富可靠。
以上所述仅是本发明实施例的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本 发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以 在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种550kV GIS陡波冲击试验平台，其特征在于，包括依次连接的第一母线单元(1)、第二母线单元(2)、第三母线单元(3)和套管单元(4)；
所述第一母线单元(1)包括相互连接的第一盆式绝缘子(5)和第一母线(6)，所述第一母线(6)设置于所述第一盆式绝缘子(5)之间；
所述第二母线单元(2)包括第二母线(7)，所述第二母线(7)与所述第一盆式绝缘子(5)相连接；
所述第三母线单元(3)包括相互连接的伸缩节(8)和可拆卸模块(9)，所述伸缩节(8)通过所述第一盆式绝缘子(5)与所述第二母线(7)相连接，所述可拆卸模块(9)通过所述第一盆式绝缘子(5)与所述第三母线(10)相连接，所述第三母线(10)与第二盆式绝缘子(11)相互连接，所述第二盆式绝缘子(11)设置于所述第三母线(10)之间，所述第三母线(10)上设置有若干安装法兰(12)；
所述套管单元(4)包括套管转接模块(13)和绝缘套管(14)，所述绝缘套管(14)设置于所述套管转接模块(13)上端，所述套管转接模块(13)通过所述第一盆式绝缘子(5)与所述第三母线(10)相连接。
2.如权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述第一母线单元(1)包括转接母线单元，所述第二母线单元(2)包括调高母线单元，所述第三母线单元(3)包括VFTO抑制盆式绝缘子安装母线单元，所述套管单元(4)包括硅橡胶套管单元。
3.如权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述第一盆式绝缘子(5)包括隔气室盆式绝缘子，所述第一母线(6)包括与现场GIS直接对接的母线，所述第二母线(7)包括高度调节母线，所述第三母线(10)包括便于拆卸的母线，所述第二盆式绝缘子(11)包括试验用便于拆卸的盆式绝缘子，所述安装法兰(12)包括VFTO光电场传感器安装法兰。
4.如权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述第一母线单元(1)包括3个所述第一盆式绝缘子(5)和2个所述第一母线(6)，所述第三母线单元(3)包括3个所述第一盆式绝缘子(5)、3个所述第三母线(10)和2个所述第二盆式绝缘子(11)，所述第三母线(10)上设置有2个所述安装法兰(12)。
5.如权利要求4所述的试验平台，其特征在于，所述第一母线单元(1)、第二母线单元(2)、第三母线单元(3)和套管单元(4)下端均设置有套管支架(15)。
6.如权利要求5所述的试验平台，其特征在于，所述第一母线单元(1)、第二母线单元(2)、第三母线单元(3)和套管单元(4)上均设置有气压表和充放气口。
7.如权利要求1～6中任一项所述的试验平台，其特征在于，所述安装法兰(12)与空间电场测量传感器相连接。
8.如权利要求7所述的试验平台，其特征在于，所述空间电场测量传感器包括测量单元和处理单元。
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