CN203465360U

CN203465360U - Gis设备故障仿真试验系统

Info

Publication number: CN203465360U
Application number: CN201320306057.5U
Authority: CN
Inventors: 康钧; 李渊; 杨小库; 章述汉; 高小武; 钱进; 黄天顺; 曲全磊; 李秋阳; 沈洁; 李玉海; 孟可风; 谢彭盛; 王生杰
Original assignee: QINGDAO ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE; QINGHAI DIANYAN TECHNOLOGY Co Ltd; QINGHAI ELECTRIC POWER CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: QINGDAO ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE; QINGHAI DIANYAN TECHNOLOGY Co Ltd; QINGHAI ELECTRIC POWER CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-05-30

Abstract

本实用新型涉及一种GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：包括单相完整间隔GIS设备、成套升流装置、成套升压装置，电源经调压器调压后通过气体试验变压器输出，升流器套在GIS管母外壳处套装使升流器达到升流的目的，在该种工况下，通过升压装置和升流装置模拟运行工况，在GIS母线试验段内置入尖端、颗粒等模拟物进行带电检测试验研究，在试验研究基础上，提出GIS设备内部典型故障的有效检测手段及相应判断依据。利用该套GIS故障仿真试验系统既可开展额定运行电压、运行电流下故障复现及带电检测工作，还可利用该套试验装置进行绝缘特性试验研究，实现现场绝缘检测有效手段的验证研究。

Description

GIS设备故障仿真试验系统

技术领域

本实用新型涉及一种GIS设备故障仿真试验系统，属于电力技术领域。

背景技术

SF6气体绝缘全封闭组合电器简称GIS（gas Insulated Switchgear），是变电站设备的重要组成部分。它是由断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管等高压电器组成。自20世纪80年代开始，GIS电器设备在我国得到迅速发展。虽然GIS设备具有占地面积小、可靠性高等诸多优点。但由于GIS设备全封闭的特性，也存在一些缺点，如发生事故后，寻找故障点及检修比较困难，处理故障时停电范围比传统敞开式电器设备要大，检修时间较长。因此研发一套GIS设备故障仿真试验系统进行GIS内部相关缺陷的仿真研究对发现GIS设备内部缺陷并及时处理具有重要作用。

利用该套试验系统进行相关仿真技术研究主要具备以下几方面的特征：1.整套试验系统配备母线和一包括所有典型元件的完整间隔；2.该套系统可以在实验室实现额定电压和额定电流下的持续运行；3.该套试验系统可以完全模拟现场的运行工况；4.该套试验系统设计了特有的试验段，可以在该试验段内进行故障复现；5.可以利用各种检测手段收集内部缺陷的典型图谱。

因此，研发一套利用50Hz工频电源的升压装置和升流装置分别进行升压、升流来模拟GIS设备额定运行工况，以及一套具有典型元件的完整间隔的GIS设备，通过故障复现来完成GIS内部典型缺陷的检测研究的GIS设备故障仿真试验系统对设备的安全运行至关重要。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种GIS设备故障仿真试验系统，它具有如下优点：试制成套升压、升流装置，配置单相完整间隔GIS设备间隔，建立完成GIS设备故障仿真试验系统，可以满足模拟GIS设备额定运行工况。利用该套GIS故障仿真试验系统既可开展额定运行电压、运行电流下故障复现及带电检测工作，还可利用该套试验装置进行绝缘特性试验研究，实现现场绝缘检测有效手段的验证研究。

本实用新型的技术方案是：一种GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：包括单相完整间隔GIS设备、成套升流装置、成套升压装置，单相完整间隔GIS设备包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器及套管；成套升流装置包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器和自愈式电容器；成套升压装置包括工频无局放气体绝缘试验变压器、电容分压器、保护电阻、柱式电动调压器、低压开关柜、补偿电抗器、快速恢复过电压保护装置和PLC可编程控制台，所述成套升压装置与GIS设备对接在试验过程中达到对GIS设备升压且其自身不会对试验产生干扰的目的，该套试验系统的3个主要部分单相完整间隔GIS设备、成套升流装置、成套升压装置均放置在一个金属底座上，各组成部分能够进行整体运输，在现场能够实现快速拆装。

如上所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：在 GIS设备内部装有内置DMS超高频传感器2套，方便对设备进行长期连续的检测。

如上所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：套管选用复合套管，最小空气间隙应不小于3500mm，套管长度3800mm，并配备完整的均压装置。

如上所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：GIS设备隔离开关的操作机构为液压机构，具备电动操作功能，并配置完整的控制柜及控制系统二次回路。

如上所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：GIS设备配备完整的电流互感器气室，其中一个电流互感器不需配置线圈，但应完整保留屏蔽罩；另一个电流互感器变比按照3150A：1A设计。

如上所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：GIS设备一次电压输入有两种方式：套管进线，或通过母线筒直接与变压器相连。

如上所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：为了整套系统运输及安装方便，在整套试验系统设计时在各主要部件上都设计了吊环，并在升压装置本体的底座出设计了四个螺孔方便与GIS设备对接时与GIS设备在一个平面上。

本实用新型的有益效果是：利用50Hz工频电源通过升压及升流装置使整套GIS设备达到升压、升流并使之到达额定运行工况，可以满足该套GIS设备故障仿真试验系统试验研究需要。采用成套升压、升流装置模拟运行工况，运用综合检测手段，在试验研究基础上，提出 GIS内部典型故障的有效检测手段及相应判断依据。

附图说明

图1是本实用新型实施例的主回路示意图。

图2是本实用新型实施例GIS设备的主视图。

图3是本实用新型实施例GIS设备的俯视图。

图4是本实用新型实施例升压装置本体的主视图。

图5是本实用新型实施例升压装置本体的左视图。

图6是本实用新型实施例升压装置本体的俯视图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型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实用新型作各种改动或修改，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。

附图中的符号说明：1-电容分压器；2-变压器；3-保护电阻；4-保护电阻过渡罐。

本实用新型提供的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：包括单相完整间隔GIS设备、成套升流装置、成套升压装置。GIS设备配置单相完整间隔，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器及套管等高压电器；升流装置包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器和自愈式电容器；成套升压装置主要包括工频无局放气体绝缘试验变压器、电容分压器、保护电阻、柱式电动调压器、低压开关柜、补偿电抗器、快速恢复过电压保护装置和PLC可编程控制台，该套升压装置主体与GIS对接在试验过程中达到对GIS升压且其自身不会对试验产生干扰的目的。

在 GIS设备内部装有内置DMS超高频传感器（2套），方便对设备进行长期连续的检测。

套管选用复合套管，最小空气间隙应不小于3500mm，套管长度3800mm，并配备完整的均压装置。

GIS设备开关操作机构为液压机构，具备电动操作功能，并配置完整的控制柜及控制系统二次回路。

GIS设备配备完整的电流互感器气室，其中一个电流互感器不需配置线圈，但应完整保留剩余部件（如屏蔽罩等）；另一个电流互感器变比按照3150A：1A设计。

考虑到试验装置需要频繁的拆装，本工程使用的是带金属环的盆式绝缘子，盆子不容易受到损伤，方便现场拆装。

升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装使升流器达到升流的目的，在实际检测过程中电流应升至额定运行电流，因此在GIS设备回路中有一处开断点（弱绝缘隔离）。

在隔离开关设计中，机构拐臂与止位螺钉标准产品设计中有一定间隙，在设计时考虑到本装置以手动操作为主，对间隙无法准确掌握，因此，通过对内部和止位螺钉的调整，将间隙变为0，方便操作。

整套363kVGIS设备一次电压输入有两种方式，一种为套管进线，另一种类似于油气套管，通过母线筒直接与变压器相连。实现了多功能输入，为不同类型研究奠定基础。

本实用新型的工作原理是：电源经调压器调压后通过气体试验变压器输出，升流器套在GIS管母外壳处套装使升流器达到升流的目的，在该种工况下，通过升压装置和升流装置模拟运行工况，在GIS母线试验段内置入尖端、颗粒等模拟物进行带电检测试验研究，获得典型图谱，并进行内部电场的仿真计算，在试验研究基础上，提出GIS设备内部典型故障的有效检测手段及相应判断依据。

该套试验系统的本体主要由3部分组成：单相完整间隔GIS设备、工频无局放升压装置及升流装置。本实用新型3个主要的主要部分均放置在一个金属底座上，各组成部分的可进行整体运输，在现场可实现快速拆装，大大节约了安装及拆卸的时间。本实用新型具有分体使用功能，可单独利用工频无局放升压装置对GIS设备、单独利用升流装置对 GIS设备及工频无局放升压及环形升流装置对GIS设备进行相关研究，可根据现场模拟各种不同的典型缺陷类型及其主要因素的需要来决定所需使用的部分，减少了电源的损耗。

在GIS设备内部装有内置DMS超高频传感器（2套），方便对设备进行长期连续的监测。并且将母线气室分割成两个气室（1个用于套装环形铁心升流器进行升流，另一个安装有手孔用于对GIS内部典型缺陷进行模拟检测）。

为了整套系统运输及安装方便，在整套试验系统设计时在各主要部件上都设计了吊环，并在升压装置本体的底座出设计了四个螺孔方便与GIS设备对接时与GIS设备在一个平面上。

升压装置的操作采用了PLC控制系统配备了控制台。该套控制系统的控制回路电压：220V、2.5A、具有手动和自动控制功能，时间设定可计时，电流可任意设定，并具有恒压闭锁功能，自动控制时，控制台有精密的基准电压(即试验电压预置值)，其不稳定性不大于1%，实际电压与基准电压的误差不大于1%，调压精度可达1%；安装有过压及防止试品击穿时电压反击防雷器件措施。

测控系统采用计算机远程控制，同时具有手动控制和自动控制两种控制方式。控制桌上摆放工业控制计算机和LCD屏，除此之外所有控制和测量单元均放置在标准屏柜中，通过光纤或电缆与工控机相连，实现在工控机上能完成系统所有设定、运行、测量等参数，同时工控机也能通过LCD屏实时显示和监控整个系统的运行状态，控制桌具有控制电源总开关（带锁）和紧急跳闸按钮。

本实用新型实施例主要参数（以363kV GIS设备故障仿真试验系统为例）：

（1）GIS参数主要参数

（2）升流装置主要参数

穿心升流器技术参数

（3）升压装置主要参数

（a）气体绝缘试验变压器

型号：WQ-560/280 结构形式：铁外壳、固定式

相数：单相频率：50Hz 额定容量：560kVA

额定电压：低压电压：10kV 高压电压：280kV

额定电流：低压电流：56A 高压电流：2A

（b）电容分压器（兼做耦合电容器）

型号：QTOR280-0.0005 相数：单相

额定频率：50Hz 标称电容量：500pF

额定电压：280kV 介质损耗：＜0.3%

温度系数：＜0.0005 体积：直径850*2500mm

（c）保护电阻

型号：GWR280-2-2 额定频率：50Hz 额定电压：280kV

额定电流：2A 标称电阻：2kΩ 额定功率：8kW

体积：φ400*800

采用本实用新型实施例进行相关检测研究时具体试验步骤如下：

一：模拟运行工况下带电检测

试验回路为：变压器

DS4

1

DS1

CB1

DS2

1。（主回路示意图如附图1所示，应合上DS4、DS1、CB1、DS2、DS3、ES4，应拉开DS5、ES1、ES2、ES3、ES4。）根据此试验回路并利用升压装置升至试验电压值（试验电压值为最高相电压或是最高相电压的1.2倍，具体分别为

和

Figure DEST_PATH_233712DEST_PATH_IMAGE006

），；利用升流装置将试验回路电流升至3150A。在达到该种运行工况时，对放置在GIS母线内置入的尖端、颗粒等模拟物进行带电检测试验研究，获得典型图谱，总结出GIS设备发生内部故障或缺陷时优先的检测手段和判据。

二：绝缘特性试验

此时的试验回路为：BSGDS5

1

DS2（主回路示意图如附件一所示，应合上DS5，应拉开DS4、DS1、DS2、DS3，应合上ES4、ES1、ES2。）利用该套试验装置进行绝缘特性试验研究，此时只在主回路利用升压装置施加电压，试验电压最高为设备绝缘水平，即AC/LI/SI分别为510kV/1175kV/950kV，然后进行绝缘特性试验研究（如工频耐压试验等），实现现场绝缘检测有效手段的验证研究（如现场工频耐压试验电压值、试验电压波形等等对绝缘缺陷的检测灵敏度）。

以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims

1.一种GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：包括单相完整间隔GIS设备、成套升流装置、成套升压装置，单相完整间隔GIS设备包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器及套管；成套升流装置包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器和自愈式电容器；成套升压装置包括工频无局放气体绝缘试验变压器、电容分压器、保护电阻、柱式电动调压器、低压开关柜、补偿电抗器、快速恢复过电压保护装置和PLC可编程控制台，所述成套升压装置与GIS设备对接在试验过程中达到对GIS设备升压且其自身不会对试验产生干扰的目的，该套试验系统的3个主要部分单相完整间隔GIS设备、成套升流装置、成套升压装置均放置在一个金属底座上，各组成部分可进行整体运输，在现场可实现快速拆装。

2.根据权利要求1所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：在 GIS设备内部装有内置DMS超高频传感器2套，方便对设备进行长期连续的检测。

3.根据权利要求1所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：套管选用复合套管，最小空气间隙应不小于3500mm，套管长度3800mm，并配备完整的均压装置。

4.根据权利要求1所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：GIS设备隔离开关的操作机构为液压机构，具备电动操作功能，并配置完整的控制柜及控制系统二次回路。

5.根据权利要求1所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：GIS设备配备完整的电流互感器气室，其中一个电流互感器不需配置线圈，但应完整保留屏蔽罩；另一个电流互感器变比按照3150A：1A设计。

6.根据权利要求1所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：GIS设备一次电压输入有两种方式：套管进线，或通过母线筒直接与变压器相连。

7.根据权利要求1所述的GIS设备故障仿真试验系统，其特征在于：为了整套系统运输及安装方便，在整套试验系统设计时在各主要部件上都设计了吊环，并在升压装置本体的底座出设计了四个螺孔方便与GIS设备对接时与GIS设备在一个平面上。