CN116047184A - 一种三相共箱gis同频同相耐压试验的核相方法及系统 - Google Patents

一种三相共箱gis同频同相耐压试验的核相方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法及系统，所述核相方法包括以下步骤：从运行母线YH二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；基于获得的运行电压A相、B相、C相电压波形、相位和被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位进行比对，获得核相结果。本发明通过感应电压波形与运行电压波形相位的比较，可以确定扩建或检修后三相共箱GIS间隔同频同相耐压试验中，被试相加压套管的相别与运行母线YH二次侧取样相别的一致性。

Description

一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法及系统
技术领域
本发明属于电力设备高压试验技术领域，特别涉及一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法及系统。
背景技术
GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)扩建或检修后，需要通过现场交流耐压试验来检验制造和装配质量，确保其绝缘性能良好。在上述的现场交流耐压试验时，被试GIS间隔的母线隔离开关断口一侧承受试验电压，另一侧承受运行电压；如果试验电压与运行电压反向叠加，会导致该母线隔离开关断口击穿，进而危及运行系统；因此，常规交流耐压试验技术需在母线陪停的状态下开展，对于供电可靠性造成极大不利影响，同时也存在负荷转供电困难、电网运行风险高等缺陷。
为了有效解决上述试验中母线陪停的技术缺陷，目前引入了同频同相交流耐压试验技术，使得被试GIS间隔的母线隔离开关断口两侧试验电压与运行电压始终处于同频率、同相位状态，断口实际承受电压远低于出厂试验电压，不会导致母线隔离开关断口击穿，从而实现了在母线运行状态下开展扩建或检修后GIS间隔的交流耐压试验。
上述的同频同相交流耐压试验技术的核心是，始终保持母线隔离开关断口两侧的试验电压与运行电压处于“同频、同相”状态；具体实现过程包括：从运行母线的电压互感器(简称YH)二次侧取运行电压信号，提取其频率和相位信息；试验电压施加在被试GIS间隔的对应相上，试验控制系统通过“锁相环”技术始终追踪运行电压的频率和相位，并与运行电压的频率和相位实时对比，最终实现试验电压与运行电压频率、相位的一致并锁定；在这个过程中，确保三相共箱GIS运行母线YH二次侧取样相别与被试相的加压相别一致显得尤为重要，如不一致将会导致被试GIS间隔加压相母线隔离开关断口两侧的试验电压与运行电压相位相差120°，从而引起该断口击穿，危及运行系统。
目前实际现场耐压试验时，扩建或检修后的三相共箱GIS间隔通常已与母线对接，壳体内部从出线套管端部直至母线隔离开关断口间的导体回路不可见，不能直观判断出线套管端部的加压相别与运行母线电压互感器二次侧取样相别是否一致；另外，如扩建或检修后的GIS间隔采取电缆出线，则现场无现成出线套管供加压使用，往往需要加装临时套管，人工安装内部导体时又进一步增加了导致前述相别不一致的风险。综上所述，目前在开展同频同相交流耐压试验前，尚未见开展核相的报道，亟需开发一种简便可行、确认加压套管相别与运行母线电压互感器二次侧取样相别一致性的核相方法或系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法及系统，以解决上述存在的被试相加压套管的相别与运行母线YH二次侧取样相别的一致性无法核对的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，包括以下步骤：
从运行母线YH二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
基于获得的运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位和被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位进行比对，获得核相结果；其中，与运行电压A相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的a相，与运行电压B相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的b相，与运行电压C相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的c相。
本发明的进一步改进在于，所述获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位和获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位的步骤包括：
从运行母线(I母或II母)YH间隔汇控柜二次侧端子A-N、B-N、C-N处将A、B、C三相二次运行电压接至PT二次取样单元入口，再从PT二次取样单元出口接至多通道示波器输入端子，获得运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位；
在被试GIS I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于分闸状态、出线侧隔离开关处于分闸状态、出线侧接地开关处于合闸状态下，通过引流导线从被试GIS加压套管A相、B相、C相端部导体处分别接至三台分压器高压端，并将三台分压器低压输出端子连接至多通道示波器输入端子；
在被试GIS I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于合闸状态、出线侧隔离开关处于合闸状态、出线侧接地开关处于分闸状态下，母线隔离开关断口处产生的感应电压通过引流导线引入分压器，经分压器分压后引入多通道示波器，获得被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
此时，多通道示波器上显示出被试GIS间隔三相感应电压波形、相位及三相运行电压波形、相位。
本发明的进一步改进在于，所述多通道示波器为多通道数字式示波器。
本发明的进一步改进在于，被试GIS母线隔离开关运行侧三相导体、被试GIS母线隔离开关试验侧三相导体均呈近似等边三角形布置。
本发明的进一步改进在于，被试GIS母线隔离开关运行侧三相导体、被试GIS母线隔离开关试验侧三相导体均呈“一”字型布置。
本发明提供的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相系统，包括：
电压波形、相位获取模块，用于从运行母线YH二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
核相结果获取模块，用于基于获得的运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位和被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位进行比对，获得核相结果；其中，与运行电压A相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的a相，与运行电压B相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的b相，与运行电压C相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的c相。
本发明的进一步改进在于，所述电压波形、相位获取模块包括：A相分压器及其连接导线、B相分压器及其连接导线、C相分压器及其连接导线、PT二次取样单元及其连接线缆和多通道示波器；
其中，A相分压器及其连接导线、B相分压器及其连接导线和C相分压器及其连接导线用于在被试GIS I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于分闸状态、出线侧隔离开关处于分闸状态、出线侧接地开关处于合闸状态下，通过连接导线将被试GIS加压套管A相、B相、C相端部导体分别接至三台分压器高压端；然后在I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于合闸状态、出线侧隔离开关处于合闸状态、出线侧接地开关处于分闸状态下，母线隔离开关断口处产生的感应电压通过引流导线引入分压器，最终引入多通道示波器；PT二次取样单元及其连接线缆用于从运行I母或II母YH间隔汇控柜二次侧端子A-N、B-N、C-N处将A、B、C三相二次运行电压引入多通道示波器；多通道示波器用于显示出被试GIS间隔三相感应电压波形、相位及三相运行电压波形、相位。
本发明的进一步改进在于，所述多通道示波器为多通道数字式示波器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明具体提供了一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，其是一种基于感应电压测量及相位比较的核相方法；其通过获取运行电压A相、B相、C相电压波形、相位和被试GIS三相感应电压波形、相位，对比找出与某相(此时其相别已明确可知)运行电压相位偏差最小的感应电压波形，则该感应电压波形对应的被试GIS相别就与所比较的运行电压相别一致。由此可见，通过感应电压波形与运行电压波形相位的比较，可以确定扩建或检修后三相共箱GIS间隔同频同相耐压试验中，被试相加压套管的相别与运行母线YH二次侧取样相别的一致性。
附图说明
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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中，基于感应电压测量及相位比较的核相方法原理示意图(近似等边三角形布置)；
图3是本发明实施例中，基于感应电压测量及相位比较的核相方法原理示意图(一字型布置)；
图4是本发明实施例中，同频同相耐压试验时GIS间隔内设备典型布置状态示意图；图中，1、I母隔离开关；2、II母隔离开关；3、断路器；4、出线侧隔离开关；5、出线侧接地开关；6、出线套管。
图5是本发明实施例中，同频同相耐压试验中三相感应电压波形与运行电压波形相位比较示意图；
图6是本发明实施例中，GIS同频同相耐压试验核相装置结构原理示意图；
图7是本发明实施例中，GIS同频同相耐压试验核相装置接线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
请参阅图1，本发明实施例提供的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，具体是一种基于感应电压测量及相位比较的核相方法，具体包括以下步骤：
步骤1，从运行母线YH二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
步骤2，基于获得的运行电压A相、B相、C相电压波形、相位和被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位进行比对，获得核相结果；其中，与运行电压A相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的a相，与运行电压B相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的b相，与运行电压C相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的c相。
本发明实施例提供的技术方案，能够解决现有技术存在的被试相加压套管相别与运行母线YH二次侧取样相别的一致性无法核对的技术问题。
本发明实施例提供的技术方案的基本原理如下：在三相共箱GIS筒体中，导体通常呈近似等边三角形布置(如图2所示)或呈一字型布置(如图3所示)，当被试GIS母线隔离开关运行侧导体A、B、C上施加有效值为U1的三相工频交流电压u1a、u1b、u1c，假设A相初相角为0°，B相初相角为120°，C相初相角为-120°；被试GIS母线隔离开关试验侧亦呈近似等边三角形(或一字型)布置的三相导体a、b、c悬浮，与运行侧对应相导体间隙距离均为d；运行侧A、B、C三相电压均在被试侧a相导体上产生感应电压，近似等边三角形布置的情况下，其矢量和是有效值为U2的工频交流电压u2a，以此类推，其在b、c相上产生的感应电压为有效值为U2的工频交流电压u2b、u2c，且u2a、u2b、u2c间相位相差120°；一字型布置的情况下，a相感应电压矢量和是有效值为U2a的工频交流电压u2a，以此类推，b相感应电压为有效值为U2b的工频交流电压u2b，c相感应电压为有效值为U2c(＝U2a)的工频交流电压u2c。因A与a间气隙距离明显小于B、C与a间距离，故u1a与u2a间相位差明显小于u1b、u1c与u2a间相位差，B、C相的情况类似。
基于上述基本原理，本发明实施例技术方案中，分别获得运行侧任一相(如A相)的电压波形、相位和试验侧a、b、c三相的感应电压波形、相位，则试验侧与A相运行电压相位偏差最小的即为a相；以此类推，可以确定b相和c相相别。
请参阅图4，本发明实施例中，扩建或检修后GIS间隔开展同频同相耐压试验时，通常间隔内设备布置状态如图4所示，I母隔离开关1处于分闸状态，II母隔离开关2处于分闸状态，断路器3处于合闸状态，出线侧隔离开关4处于合闸状态，间隔内所有接地开关处于分闸状态；I、II母侧的系统运行电压会在该间隔I、II母隔离开关线侧三相断口上分别感应出电压，感应电压通过主导电回路传导到该间隔的三相出线套管6端部接线板处，从该处获得三相感应电压波形，如图5中实线所示(近似等边三角形布置)，三相波形间相位差为120°；从运行I母或II母YH二次侧分别获得运行系统三相电压波形，如图5中虚线所示，三相波形间相位差也为120°。
根据前述原理，针对图5中某一相运行电压波形(如A相)，找出三相感应电压波形中与其相位偏差最小的一相，则该相即为试验侧的A相，B、C两相可采取同样方法核相。由此可见，通过感应电压波形与运行电压波形相位的比较，可以确定扩建或检修后三相共箱GIS间隔同频同相耐压试验中，被试相加压套管的相别与运行母线YH二次侧取样相别的一致性。
请参阅图6和图7，在本发明实施例上述方法的基础上，本发明实施例又提出了一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相装置，其结构原理如图6所示，包括如下主要组成部分：与被试GIS三相加压套管相连的感应电压测量用分压器、从运行系统YH二次侧接取电压信号的取样单元和多通道数字式示波器。
本发明实施例中，感应电压测量用分压器主要用于将感应电压按比例分压后送入示波器显示，额定电压为10kV，分压比为500/1或1000/1；PT二次取样单元用于从运行母线YH二次侧接取电压互感器二次电压值送入示波器显示，同时实现YH二次侧与示波器间的电气隔离；多通道数字式示波器用于接入三相感应电压信号和PT二次取样信号(单相、两相或三相均可)，实现波形显示和相位角比较判断，核相装置接线示意如图7所示。
本发明实施例中，具体操作流程如下：
步骤1，确认被试GIS间隔已调整至如下状态：I母隔离开关1处于分闸状态、II母隔离开关2处于分闸状态、断路器3处于分闸状态、出线侧隔离开关4处于分闸状态、出线侧接地开关5处于合闸状态；在被试GIS间隔A、B、C三相出线套管6端部分别装设引流导线，将A、B、C三相引流导线分别接至三台分压器(示例性的，如图7中的分压器1、分压器2和分压器3)高压端，分压器变比为1000/1，用二次线缆分别将三台分压器低压输出端子连接至数字式示波器输入端子CH1、CH2、CH3；用二次线缆从I母或II母YH间隔(在此实施例中选择II母YH间隔)汇控柜二次侧端子A-N、B-N、C-N处将A、B、C三相二次运行电压接至PT二次取样单元入口，再使用二次线缆从PT二次取样单元出口接至数字式示波器输入端子CH4、CH5、CH6；接线示意如图7所示；
步骤2，在接好核相装置引线后，再次调整被试GIS间隔至如下状态：I母隔离开关1处于分闸状态、II母隔离开关2处于分闸状态、断路器3处于合闸状态、出线侧隔离开关4处于合闸状态、出线侧接地开关5处于分闸状态；此时被试GIS间隔母侧隔离开关线侧产生的感应电压通过引流导线引入分压器，经分压器分压后用二次线缆引入数字式示波器；同时，将I母或II母YH间隔汇控柜二次侧端子A-N、B-N、C-N处获得的A、B、C三相运行电压波形用二次线缆引入数字式示波器。示波器上显示出的被试GIS间隔三相感应电压波形及三相运行电压波形；
步骤3，基于一个基本的前提条件：从I母或II母YH间隔汇控柜二次侧端子处获得的A、B、C三相运行电压相别是确定的(即接取的A相即为真实的A相)，分析数字式示波器的6条电压波形，找出与A相运行电压波形相位差最小的感应电压波形，其所接的GIS加压套管相别即为A相；以此类推，分别找出与B相或C相运行电压波形相位差最小的感应电压波形，则其所接的GIS加压套管相别即为B相或C相。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，其特征在于，包括以下步骤：
从运行母线电压互感器二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
基于获得的运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位和被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位进行比对，获得核相结果；其中，与运行电压A相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的a相，与运行电压B相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的b相，与运行电压C相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的c相。
2.根据权利要求1所述的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，其特征在于，所述从运行母线电压互感器二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位的步骤具体包括：
从运行母线电压互感器间隔汇控柜二次侧端子A-N、B-N、C-N处将A、B、C三相二次运行电压接至PT二次取样单元入口，再从PT二次取样单元出口接至多通道示波器输入端子，获得运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位；
在被试GIS I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于分闸状态、出线侧隔离开关处于分闸状态、出线侧接地开关处于合闸状态下，通过引流导线从被试GIS加压套管A相、B相、C相端部导体处分别接至三台分压器高压端，并将三台分压器低压输出端子连接至多通道示波器输入端子；
在被试GIS I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于合闸状态、出线侧隔离开关处于合闸状态、出线侧接地开关处于分闸状态下，母线隔离开关断口处产生的感应电压通过引流导线引入分压器，经分压器分压后引入多通道示波器，获得被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
多通道示波器上显示出被试GIS间隔三相感应电压波形、相位及三相运行电压波形、相位。
3.根据权利要求2所述的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，其特征在于，所述多通道示波器为多通道数字式示波器。
4.根据权利要求1所述的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，其特征在于，被试GIS母线隔离开关运行侧三相导体、被试GIS母线隔离开关试验侧三相导体均呈近似等边三角形布置。
5.根据权利要求1所述的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相方法，其特征在于，被试GIS母线隔离开关运行侧三相导体、被试GIS母线隔离开关试验侧三相导体均呈“一”字型布置。
6.一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相系统，其特征在于，包括：
电压波形、相位获取模块，用于从运行母线电压互感器二次侧获取运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位，从被试GIS加压套管端部导体处获取被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位；
核相结果获取模块，用于基于获得的运行电压A相、B相、C相各自的电压波形、相位和被试GIS三相各自对应的感应电压波形、相位进行比对，获得核相结果；其中，与运行电压A相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的a相，与运行电压B相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的b相，与运行电压C相相位最接近的感应电压对应的相别为被试GIS的c相。
7.根据权利要求6所述的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相系统，其特征在于，所述电压波形、相位获取模块包括：A相分压器及其连接导线、B相分压器及其连接导线、C相分压器及其连接导线、PT二次取样单元及其连接线缆和多通道示波器；
其中，A相分压器及其连接导线、B相分压器及其连接导线和C相分压器及其连接导线用于在被试GIS I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于分闸状态、出线侧隔离开关处于分闸状态、出线侧接地开关处于合闸状态下，通过连接导线将被试GIS加压套管A相、B相、C相端部导体分别接至三台分压器高压端；然后在I母隔离开关处于分闸状态、II母隔离开关处于分闸状态、断路器处于合闸状态、出线侧隔离开关处于合闸状态、出线侧接地开关处于分闸状态下，母线隔离开关断口处产生的感应电压通过引流导线引入分压器，最终引入多通道示波器；PT二次取样单元及其连接线缆用于从运行I母或II母电压互感器间隔汇控柜二次侧端子A-N、B-N、C-N处将A、B、C三相二次运行电压引入多通道示波器；多通道示波器用于显示出被试GIS间隔三相感应电压波形、相位及三相运行电压波形、相位。
8.根据权利要求7所述的一种三相共箱GIS同频同相耐压试验的核相系统，其特征在于，所述多通道示波器为多通道数字式示波器。
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