CN211554215U - 三相共筒式gis设备同频同相耐压试验的故障抑制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统。所述故障抑制系统包括同频同相试验电源、变压器、保护装置、可调电抗器、电压测量装置、电压互感器以及同频同相控制箱。本实用新型通过在同频同相试验电源与可调电抗器之间串接一个保护装置，来达到同时限制击穿电压和击穿电流的目的，实现对耐压击穿故障的有效抑制。通过仿真分析可知，本实用新型所提出的故障抑制系统可以显著降低击穿电压和击穿电流，同时还能兼顾减少正常运行试验中的损耗问题，为三相共筒式GIS设备的同频同相耐压试验的保护提供了指导。

Description

三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统

技术领域

本实用新型涉及GIS设备同频同相交流耐压试验技术领域，特别是涉及一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统。

背景技术

GIS设备(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘金属封闭式开关设备)相对于传统开关设备有着其特有的优势，在各种电压等级下的变电站得到大规模使用。但目前大部分正在运行的GIS设备在投入运行的五到十年间有较高概率会因其内部机器元件的老化或其他因素而导致其故障，严重时会对电力系统的正常稳定运行造成破坏，因此必须定期对GIS设备进行严格的安全检查。并且由于现阶段中国电网系统正处于快速发展的阶段，大量具有GIS设备的变电站的投入与改建不可避免，为了确保新建及改建的GIS设备在投入运行时的安全性和可靠性，在其投入运行前也必须进行一系列的检查工作。现阶段对于GIS设备运行安全性的检查方法是进行现场绝缘交流耐压试验。

GIS设备同频同相交流耐压技术的出现使得目前在对GIS设备进行运行安全性检查时无需将相邻间隔的电网断电，即可以在相邻间隔的电网正常运行的情况下进行运行安全性检查，该方法很大程度上提高了电网运行的可靠性。GIS设备同频同相交流耐压试验在一定程度上可以避免由于检修或扩建而对原有相邻间隔断电并接地而对电网正常运行造成影响。

但在GIS设备的同频同相交流耐压试验过程中，可能会因为GIS设备本身存在的内部缺陷而导致GIS设备内部的隔离开关断口击穿，特别是针对目前110kV电压等级的GIS设备，其三相导体一般共用GIS管道，也称为三相共筒式GIS结构，由于三相导体紧凑布置，试验过程中更容易发生击穿故障。而对于同频同相耐压试验，一旦试验过程中发生击穿故障，由于GIS设备一端与电网直接相连，因此一方面会对同频同相耐压试验电源造成损坏，另一方面也会对电网造成较大的冲击，因此必须考虑在试验过程回路中加上保护措施，避免对试验电源和电网造成较大的冲击。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统，以避免三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验过程中发生击穿故障，对试验电源和电网造成较大的冲击。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统，所述故障抑制系统包括：同频同相试验电源、变压器、保护装置、可调电抗器、电压测量装置、电压互感器以及同频同相控制箱；

所述同频同相试验电源的电压输出端与所述变压器的初级线圈并联；所述保护装置的一端连接所述变压器的次级线圈的一端；所述保护装置的另一端连接所述可调电抗器的一端；所述可调电抗器的另一端连接所述三相共筒式GIS设备内部的隔离开关的一端；所述隔离开关的另一端连接电网运行母线；所述电压互感器的第一端连接所述电网运行母线，所述电压互感器的第二端接地；所述电压测量装置的第一端连接所述次级线圈的另一端；所述电压测量装置的第二端连接所述可调电抗器的另一端；所述同频同相控制箱的第一端连接所述电压互感器的第三端；所述同频同相控制箱的第二端连接所述电压测量装置的第三端；所述同频同相控制箱的第三端连接所述同频同相试验电源的电压控制端。

可选的，所述故障抑制系统还包括：三相电源以及刀闸；所述三相电源通过所述刀闸与所述同频同相试验电源的三相电压输入端连接。

可选的，所述三相电源为380V三相电源。

可选的，所述保护装置包括保护电阻和连接导体；所述保护电阻的两端通过所述连接导体分别与所述次级线圈的一端以及所述可调电抗器的一端连接。

可选的，所述保护电阻的阻值为1000Ω。

可选的，所述连接导体采用管状结构。

可选的，所述保护装置还包括绝缘子；所述保护电阻的两端通过所述连接导体分别连接一组绝缘子；所述绝缘子的耐压强度为184kV。

可选的，所述保护电阻的两端分别连接一个均压环；所述均压环的耐压强度为184kV。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统，所述故障抑制系统包括同频同相试验电源、变压器、保护装置、可调电抗器、电压测量装置、电压互感器以及同频同相控制箱。本实用新型通过在与同频同相试验电源连接的变压器与可调电抗器之间串接一个保护装置，来达到同时限制击穿电压和击穿电流的目的，实现对耐压击穿故障的有效抑制。通过仿真分析可知，本实用新型所提出的故障抑制系统可以显著降低击穿电压和击穿电流，同时还能兼顾减少正常运行试验中的损耗问题，为三相共筒式GIS设备的同频同相耐压试验的保护提供了指导。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本实用新型提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的三相共筒式GIS耐压试验的保护装置的结构示意图；

图3为本实用新型提供的加装保护电阻前、后断口击穿电流对比示意图；其中图3(a)为加装保护电阻前断口处冲击电流的仿真示意图，图3(b)为加装保护电阻后断口处冲击电流的仿真示意图；

图4为本实用新型提供的加装保护电阻前、后断口击穿电压对比示意图；其中图4(a)为加装保护电阻前电网侧冲击电压的仿真示意图，图4(b)为加装保护电阻后电网侧冲击电压的仿真示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统，以避免三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验过程中发生击穿故障，对试验电源和电网造成较大的冲击。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型提供的三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统的结构示意图。参见图1，本实用新型所述故障抑制系统包括：380V三相电源、刀闸8、同频同相试验电源1、变压器2、保护装置3、可调电抗器4、电压测量装置5、电压互感器6以及同频同相控制箱7。

其中，380V三相电源通过所述刀闸8与所述同频同相试验电源1的三相电压输入端连接。所述同频同相试验电源1的电压输出端与所述变压器2的初级线圈并联。所述保护装置3的一端连接所述变压器2的次级线圈的一端；所述保护装置3的另一端连接所述可调电抗器4的一端。所述可调电抗器4的另一端连接所述三相共筒式GIS设备内部的隔离开关9的一端；所述隔离开关9的另一端连接电网运行母线。所述电压互感器6的第一端连接所述电网运行母线，所述电压互感器6的第二端接地。所述电压测量装置5的第一端连接所述次级线圈的另一端；所述电压测量装置5的第二端连接所述可调电抗器4的另一端。所述同频同相控制箱7的第一端连接所述电压互感器6的第三端；所述同频同相控制箱7的第二端连接所述电压测量装置5的第三端；所述同频同相控制箱7的第三端连接所述同频同相试验电源1的电压控制端。

所述的故障抑制系统中，通过调节可调电抗器4的电抗值实现串联谐振，作为串联谐振电源产生正弦稳态高压，构成整个系统的高压试验电源，隔离开关9为需要进行耐压测试的被试品。所述电压测量装置4用于实时监测串联谐振电源输出的高压端(即所述调节可调电抗器4的另一端)的电压的幅值和相位。所述电压互感器6用于测量电网运行母线侧的电压信号，作为电压相位基准信号，保证同频同相电源高压侧的信号相位与运行母线电压相位一致。所述同频同相控制箱7用于比较串联谐振电源输出的高压的相位与运行母线侧的电压相位，比较两个相位的差异，输出调节信号至同频同相试验电源1的电压控制端，保证串联谐振电源输出高压信号与运行母线侧的电压信号相位一致。

在实际应用中，所述电压测量装置5可采用SNA-7110型电压测试仪。所述电压互感器6可选用任意型号的110KV电压互感器或126KV干式互感器。所述同频同相控制箱7可采用AT89C51系列单片机实现，其中存储的相位比较和调节信号控制程序为本领域公知程序，在此不再赘述。

图2为本实用新型提供的三相共筒式GIS耐压试验保护装置的结构示意图。如图2所示的整个保护装置3串接于同频同相试验电源1与可调电抗器4之间，具体电路连接图如图1所示。

如图2所示，本实用新型针对三相共筒式GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘金属封闭式开关)设备同频同相耐压试验中可能出现的击穿故障，提出了一种抑制单相击穿故障的保护装置，所述保护装置3包括：保护电阻，均压环，绝缘子及保护电阻的连接导体。

其中，所述保护电阻的阻值选为1000Ω，这是本实用新型的最主要保护点，选用1000Ω的电阻可以实现对耐压击穿故障的有效抑制。所述保护电阻两端连接均压环，防止其在在试验过程中发生放电。

进一步的，所述保护电阻两端经过连接导体分别与试验电源1及被试品9连接。在实际电路连接方面，所述保护电阻的两端通过所述连接导体分别与所述次级线圈的一端以及所述可调电抗器4的一端连接。

所述保护装置3还包括绝缘子；所述保护电阻的两端通过所述连接导体分别连接一组绝缘子。整个保护装置通过绝缘架设，保证对地的良好绝缘。

所述连接导体采用管状结构，避免在试验过程中出现放电的情况。

整个试验系统是对GIS设备内部的隔离开关9进行耐压试验，可调电抗器4出口的电压为同频同相耐压试验的高压输出端，通过同频同相控制箱7的调节，保证其电压相位与运行母线电压相位相同，保证被试验的GIS设备内部隔离开关9承受的是试验电压与运行母线电压的瞬时电压值的差值。

并且由于本实用新型主要针对三相共筒式的GIS设备的耐压试验，而三相共筒式GIS设备主要是110kV电压等级所采用的设备，因此要求整个保护装置3的绝缘子耐压要承受最高184kV的耐压强度，均压环及连接导体保证在184kV下不发生电晕放电现象。

本实用新型中针对三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障保护装置，限定其保护电阻为1000Ω，可以较好地实现对同相击穿及异相击穿故障的有效抑制。为了验证保护电阻的效果，搭建了同频同相电压作用下，三相共筒式GIS设备击穿故障仿真模型，对存在保护电阻与否的故障电压及故障电流特性进行了仿真，图3和图4分别给出了加装保护电阻前、后的故障电流和故障电压的仿真结果图。图3横坐标为时间，单位毫秒；纵坐标为断口处冲击电流，单位为安培。图4横坐标为时间，单位毫秒；纵坐标为电网侧冲击电压，单位为千伏。如图3所示，其中图3(a)为加装保护电阻前故障电流的仿真图，可以看出5ms处出现了一个较大的冲击电流；图3(b)为加装1000Ω保护电阻后故障电流的仿真图，可以看出5ms处的冲击电流得到了有效抑制。如图4所示，图4(a)为加装保护电阻前三相故障电压的仿真图，可以看出5ms处出现了一个较大的冲击电压；图4(b)为加装1000Ω保护电阻后三相故障电压的仿真图，可以看出5ms处的冲击电压得到了有效抑制。从仿真结果中可以看出，通过在与同频同相试验电源与可调电抗器之间串接一个本实用新型提供的保护装置，可以实现故障特性的有效抑制。

本实用新型针对三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验中可能出现的击穿故障，提出了一种抑制单相击穿故障的保护装置，所述保护装置包括：保护电阻，绝缘子及保护电阻连接导线。本实用新型针对三相共筒式GIS设备隔离开关断口的同频同相耐压试验提出了串接1000Ω的保护措施，通过选用阻值为1000Ω的电阻来达到同时限制击穿电压和击穿电流的目的，通过仿真分析，本实用新型保护装置可以达到较好故障电压和故障电流抑制效果，可以为实际工程应用奠定较好的基础。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种三相共筒式GIS设备同频同相耐压试验的故障抑制系统，其特征在于，所述故障抑制系统包括：同频同相试验电源、变压器、保护装置、可调电抗器、电压测量装置、电压互感器以及同频同相控制箱；

所述同频同相试验电源的电压输出端与所述变压器的初级线圈并联；所述保护装置的一端连接所述变压器的次级线圈的一端；所述保护装置的另一端连接所述可调电抗器的一端；所述可调电抗器的另一端连接所述三相共筒式GIS设备内部的隔离开关的一端；所述隔离开关的另一端连接电网运行母线；所述电压互感器的第一端连接所述电网运行母线，所述电压互感器的第二端接地；所述电压测量装置的第一端连接所述次级线圈的另一端；所述电压测量装置的第二端连接所述可调电抗器的另一端；所述同频同相控制箱的第一端连接所述电压互感器的第三端；所述同频同相控制箱的第二端连接所述电压测量装置的第三端；所述同频同相控制箱的第三端连接所述同频同相试验电源的电压控制端。

2.根据权利要求1所述的故障抑制系统，其特征在于，所述故障抑制系统还包括：三相电源以及刀闸；所述三相电源通过所述刀闸与所述同频同相试验电源的三相电压输入端连接。

3.根据权利要求2所述的故障抑制系统，其特征在于，所述三相电源为380V三相电源。

4.根据权利要求1所述的故障抑制系统，其特征在于，所述保护装置包括保护电阻和连接导体；所述保护电阻的两端通过所述连接导体分别与所述次级线圈的一端以及所述可调电抗器的一端连接。

5.根据权利要求4所述的故障抑制系统，其特征在于，所述保护电阻的阻值为1000Ω。

6.根据权利要求4所述的故障抑制系统，其特征在于，所述连接导体采用管状结构。

7.根据权利要求4所述的故障抑制系统，其特征在于，所述保护装置还包括绝缘子；所述保护电阻的两端通过所述连接导体分别连接一组绝缘子；所述绝缘子的耐压强度为184kV。

8.根据权利要求4所述的故障抑制系统，其特征在于，所述保护电阻的两端分别连接一个均压环；所述均压环的耐压强度为184kV。

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