GIS耐壓測試方法

《GIS耐壓測試方法》涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種GIS耐壓測試方法。

GIS（GasInsu lated Switchgear，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)）設(shè)備，主要用于將一座變電站中除變壓器以外的一切設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計有機地組合成一個整體。由于GIS設(shè)備占地面積小、可靠性高、運行維護工作量少，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣，特別適合于城市變電站，尤其對用地緊張和可靠性要求高的情況其優(yōu)點更突出。因此，各大城市電網(wǎng)陸續(xù)投運了大量的GIS設(shè)備，大大提高了高壓開關(guān)設(shè)備的運行可靠性，顯著減少了設(shè)備運行維護工作量。

但在推廣應(yīng)用GIS設(shè)備的過程中出現(xiàn)了一些問題，特別是采用雙母線接線的GIS變電站，在間隔擴建或檢修后，為滿足現(xiàn)場試驗條件，并且避免母線隔離開關(guān)斷口不發(fā)生試驗電壓疊加母線反向運行相電壓擊穿而危及運行設(shè)備的情況，該電壓等級的母線必須全部停電，這將對互帶能力不強的電網(wǎng)的可靠供電造成很大影響，停電協(xié)調(diào)極其困難，尤其有些對供電可靠性要求特別高的用戶根本無法停電（如電鐵、煉鋼廠等），而根據(jù)《氣體絕緣金屬封閉電器現(xiàn)場耐壓試驗導(dǎo)則》（DL/T555-94）要求，GIS新安裝部分、擴建部分及解體檢修的部分均應(yīng)做絕緣耐壓試驗，《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場交接試驗規(guī)程》（DL/T618-1997）也對絕緣耐壓試驗進行了明確要求。

因此如何在雙母線接線的GIS變電站對試驗間隔進行交流耐壓試驗時避免變電站母線全部停電，是亟待解決的問題。

圖1為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的雙母線接線的GIS設(shè)備變電站的電氣連接示意圖；

圖2為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試系統(tǒng)的連接示意圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試方法的流程示意圖；

圖4為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種生成初級輸出電壓的流程示意圖；

圖5為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的另一種生成初級輸出電壓的流程示意圖；

圖6為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的另一種GIS耐壓測試方法的流程示意圖。

2018年12月20日，《GIS耐壓測試方法》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。

GIS耐壓測試方法操作內(nèi)容

圖1為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的雙母線接線的GIS設(shè)備變電站的電氣連接示意圖。

如圖1所示，圖中I和II為兩條母線，1621、1622為隔離開關(guān)，16260、16230、16240為接地開關(guān)，CT（CurrentTransformator）為電流互感器，2918、2028為隔離開關(guān)，20180、20280為接地開關(guān)，PT（PressureTransformator）為電壓互感器，圖中虛線框表示待測試間隔，待測試間隔可以為擴建后的間隔，也可以為檢修后的間隔。

圖2為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試系統(tǒng)的連接示意圖結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，該系統(tǒng)所選擇的母線可以為兩條母線中的任意一條，PT為設(shè)置在母線上的電壓互感器，PT的高壓繞組一端與母線相連接，另一端接地，并且PT具有至少一個低壓繞組，Cx為待測試間隔，并且在測試時，待測試間隔Cx內(nèi)的接地開關(guān)全部斷開，并且將除母線側(cè)隔離開關(guān)外的其他隔離開關(guān)全部閉合。

如圖2所示，同頻同相電源1、串聯(lián)諧振裝置2、分壓器3和示波器4，其中：

同頻同相電源1上的參考電壓輸入端與PT的一個低壓繞組相連接，用于獲取PT的一個低壓繞組上的電壓，并將獲取的電壓作為參考電壓；同頻同相電源1的反饋電壓輸入端與分壓器3的測試端相連接，接收一反饋電壓，并且電壓輸出端與串聯(lián)諧振裝置2的輸入端相連接。

同頻同相電源1的作用是根據(jù)參考電壓和反饋電壓，產(chǎn)生一與參考電壓同頻同相的輸出電壓并輸出到串聯(lián)諧振裝置2中。

串聯(lián)諧振裝置2的輸出端與待測試間隔Cx的出線套管相連接，串聯(lián)諧振裝置2與待測間隔Cx的等效電容形成串聯(lián)諧振的條件，使得該串聯(lián)諧振裝置2可以對輸出電壓進行變壓，向待測試間隔Cx上輸出高的試驗電壓。

分壓器3的高壓端與待測試間隔Cx的出線套管相連接，接地端接地，并且分壓器3的測試端與同頻同相電源1的反饋電壓輸入端相連接，分壓器3的作用是對待測試間隔Cx上的試驗電壓進行采樣，并將采樣后的電壓作為反饋電壓輸入到同頻同相電源1中。

示波器4與同頻同相電源1的同頻同相信號輸出端，用于顯示輸出電壓與參考電壓的頻率和相位關(guān)系。

GIS耐壓測試方法實施案例

• 實施例一：

圖3為《GIS耐壓測試方法》實施例提供的一種GIS耐壓測試方法的流程示意圖。

《GIS耐壓測試方法》實施例提供該GIS耐壓測試方法，在測試時，其中：待測間隔與原運行GIS設(shè)備之間的隔離開關(guān)斷開。

如圖3所示，該方法包括以下流程：

S100：獲取參考電壓。

在每一母線上均設(shè)置有電壓互感器，并且電壓互感器具有至少一個低壓繞組，其中：電壓互感器的高壓繞組一端與母線相連接，另一端接地。通過電壓互感器的低壓繞組，就可以獲取母線上的電壓，將該電壓作為參考電壓，以便對試驗電壓進行調(diào)節(jié)。

S200：獲取反饋電壓。

獲取所述待測間隔上的試驗電壓，并利用分壓器對所述試驗電壓進行采樣得到反饋電壓。

S300：比較參考電壓和反饋電壓，根據(jù)比較結(jié)果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，并將初級輸出電壓放大后作為輸出電壓輸出。

S400：將輸出電壓經(jīng)過由勵磁變壓器和電抗器組成的串聯(lián)諧振裝置輸出到待測試間隔上。

由于反饋電壓是通過分壓器獲取的待測試間隔上的試驗電壓，所以反饋電壓與試驗電壓的頻率相同、相位一致，因此在該步驟中，比較參考電壓和反饋電壓，就可以判斷出輸出到待測試間隔上的試驗電壓與參考電壓的頻率、相位關(guān)系。

根據(jù)比較結(jié)果將初級輸出電壓調(diào)節(jié)成與參考電壓的頻率相同、相位一致后，初級輸出電壓經(jīng)過放大后經(jīng)過串聯(lián)諧振回路作為試驗電壓輸出到待測試間隔上。因此，通過該步驟就可以保證在對待測試間隔進行測試時，輸出到待測試間隔上的試驗電壓與母線上的電壓的頻率相同、相位一致。

在《GIS耐壓測試方法》實施例中，如圖4所示，步驟S300具體包括：

S301：將參考電壓和反饋電壓相比較，得到一直流電壓。

將參考電壓和反饋電壓進行比較，得到兩者的相位差值，并將其轉(zhuǎn)換成一直流電壓來表示。這里得到的直流電壓正比于參考電壓和反饋電壓的相位差。

S302：對得到的直流電壓進行低通濾波。

對得到的直流脈沖電壓進行低通濾波，將直流電壓中的高壓干擾濾出，避免高壓干擾對后續(xù)測試的影響。

S303：將所述直流電壓作為控制電壓，控制壓控振蕩器生成一與參考電壓的頻率和相位均一致的電壓。

利用濾波后直流電壓控制壓控振蕩器，使得壓控振蕩器生成電壓與參考電壓的相位差縮小，且頻率與參考電壓一致，即對參考電壓的頻率和相位進行跟蹤，且生成的電壓與參考電壓達到一致時就鎖定。

S304：計算生成的所述電壓與所述參考電壓的頻率差和相位差。

通常情況下，壓控振蕩器生成電壓和參考電壓的頻率均為工業(yè)用電頻率50Hz，兩者的頻率不會出現(xiàn)較大的變化，但為了保證得到的待測是間隔上的試驗電壓與參考電壓為同頻同相，所以需要計算反饋電壓與參考電壓的頻率差。

S305：判斷頻率差是否為零，且判斷相位差是否大于1度。

試驗電壓與參考電壓的相位之間允許一定的相位差別，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，相位差允許在1度以內(nèi)（包括1度）。

S306：當頻率差為零且相位差大于1度，將生成的電壓作為反饋電壓并再次將參考電壓和反饋電壓相比較。

頻率差為零時，生成的電壓與參考電壓的頻率相同，而相位差大于1度，則表示生成的電壓的相位不符合同頻同相的要求，所以需要將本次生成的電壓作為反饋電壓再次與參考電壓進行比較，并持續(xù)對生成的電壓進行調(diào)整，直至頻率差為零，且相位差小于等于1度為止。

S307：當頻率差為零且相位差小于等于1度，將生成的電壓放大后作為輸出電壓輸出。

當相位差小于等于1度，即可認為生成的電壓與參考電壓為同頻同相，所以可以直接將生成的電壓信號放大后作為輸出電壓輸出。

此外，如圖5所示，步驟S300還可以包括：

S308：當頻率差不為零時，阻止將調(diào)節(jié)后的直流電壓放大后輸出。

當頻率差不為零時，即調(diào)節(jié)后的直流電壓與參考電壓的頻率不同，此時將調(diào)節(jié)后的直流電壓輸出的待測試間隔上，會導(dǎo)致待測試間隔上的試驗電壓的頻率與母線的電壓的頻率（即參考電壓）將會不相同，那么就會出現(xiàn)待測試間隔上的試驗電壓最大值與運行母線電壓最大值反相180度疊加，造成母線隔離開關(guān)斷口突然擊穿的危險，所以此時需要阻止將壓控振蕩器生成的電壓輸出到放大回路，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，具體步驟可以包括：

生成斷電信號并將斷電信號向監(jiān)護保護模塊發(fā)送，監(jiān)護控制模塊將放大電路的電源斷開，阻止將生成的電壓信號輸出到回路。

S309：當頻率差為零，且相位差小于等于1度，利用示波器或者指示燈進行指示。

為了方便測試人員可以直觀地知道試驗電壓是否與參考電壓同頻同相，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，還可以設(shè)置有示波器或指示燈，并且當頻率差為零，且相位差小于等于1度，利用示波器顯示，或者向指示燈供電，以便對同頻同相進行指示。

在實際應(yīng)用中，測試人員可以根據(jù)試驗條件不同，來操作待測試間隔內(nèi)的斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)閉，進而改變試驗條件，完成不同試驗條件對待測室間隔的耐壓測試。

• 實施例二：

上述實施例中，僅僅對待測間隔進行了一次加壓測試，為了對待測間隔進行更好地耐壓測試，在《GIS耐壓測試方法》實施例中，如圖6所示，在將生成的電壓放大后作為輸出電壓輸出后，該GIS耐壓測試方法還可以包括：

S500：判斷串聯(lián)諧振電路是否滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求。

這里滿足工頻串聯(lián)諧振要求是指串聯(lián)諧振電路達到或接近工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)。

當判斷結(jié)果為是時，進行步驟S600；當判斷結(jié)果為否時，進行步驟S700。

S600：改變對生成的初級輸出電壓的放大倍率，并將倍率放大后的電壓作為輸出電壓輸出。

改變對生成的初級輸出電壓的放大倍率，其目的是是為了提高待測間隔上的試驗電壓，以檢測待測間隔的耐壓程度。

S700：調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振電路的電感量，并再次判斷串聯(lián)諧振電路是否滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求。

當串聯(lián)諧振電路不接近工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)時，此時需要調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振電路中的可調(diào)感電抗器的電感量，來對串聯(lián)諧振電路的諧振狀態(tài)進行改變。

GIS耐壓測試方法專利目的

《GIS耐壓測試方法》實施例提供一種GIS耐壓測試方法，以實現(xiàn)在雙母線接線的GIS變電站對試驗間隔進行交流耐壓試驗時無需變電站母線全部停電。

GIS耐壓測試方法技術(shù)方案

《GIS耐壓測試方法》實施例提供的技術(shù)方案如下：

一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)GIS耐壓測試方法，應(yīng)用于雙母線接線的GIS設(shè)備變電站，其中：待測間隔與原運行GIS設(shè)備之間的隔離開關(guān)斷開，該方法包括以下步驟：

獲取所述雙母線接線的GIS設(shè)備變電站上任意一個母線上電壓互感器的低壓繞組上的電壓，且將該電壓作為參考電壓；

獲取所述待測間隔上的試驗電壓，并利用分壓器對所述試驗電壓進行采樣得到反饋電壓；

比較所述參考電壓和反饋電壓，根據(jù)比較結(jié)果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，并將所述初級輸出電壓放大后經(jīng)過由勵磁變壓器和電抗器組成的串聯(lián)諧振電路輸出到所述待測試間隔上。

優(yōu)選地，比較所述參考電壓和反饋電壓，根據(jù)比較結(jié)果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，具體包括：

將所述參考電壓和反饋電壓相比較，得到一直流電壓；

對所述直流電壓進行低通濾波；

將所述直流電壓作為控制電壓，控制壓控振蕩器生成一與參考電壓的頻率和相位均一致的電壓；

計算生成的所述電壓與所述參考電壓的頻率差和相位差；

判斷所述頻率差是否為零，且判斷所述相位差是否大于1度；

且當所述頻率差為零且所述相位差大于1度，將生成的所述電壓作為反饋電壓向所述相位比較器發(fā)送；

當所述頻率差為零且所述相位差小于等于1度，將生成的所述電壓作為初級輸出電壓并輸出。

優(yōu)選地，該方法進一步包括：

當所述頻率差不為零時，生成斷電信號，并向監(jiān)護保護模塊發(fā)送，阻止相所述待測試間隔上輸出電壓。

優(yōu)選地，該方法進一步包括：

當所述頻率差為零，且所述相位差小于等于1度，利用示波器或者指示燈進行指示。

優(yōu)選地，該方法進一步包括：

判斷串聯(lián)諧振電路是否滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求；

當所述串聯(lián)諧振電路滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求時，改變對調(diào)節(jié)后直流電壓的放大倍率，并將倍率放大后的直流電壓作為輸出電壓輸出；

當所述串聯(lián)諧振電路不滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求時，調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振電路的電感量，并再次判斷串聯(lián)諧振電路是否滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求。

GIS耐壓測試方法改善效果

《GIS耐壓測試方法》實施例提供的該GIS耐壓測試方法，通過采集母線上的參考電壓，并對待測試間隔上的試驗電壓進行取樣得到反饋電壓，然后將參考電壓和反饋電壓進行比較，生成一與參考電壓同頻同相的輸出電壓，并且將該輸出電壓經(jīng)過串聯(lián)諧振回路輸出到待測試間隔上。由于參考電壓為母線上的電壓，反饋電壓與試驗電壓的頻率相同，且相位一致，所以將參考電壓和反饋電壓比較，就可以判斷出輸出到待測試間隔上的試驗電壓的頻率和相位是否與參考電壓一致，根據(jù)判斷結(jié)果將與參考電壓同頻同相的輸出電壓輸出到待測試間隔上。

因此該方法可以保證在對待測試間隔進行測試時，輸出到待測試間隔上的測試電壓與母線的電壓頻率相同、相位一致。該方法可以在雙母線接線的GIS設(shè)備變電站中的兩條母線均運行的情況下對待測試間隔進行耐壓測試，避免了對待測試間隔進行測試時要求變電站母線全部停電的問題。

1.一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)GIS耐壓測試方法，應(yīng)用于雙母線接線的GIS設(shè)備變電站，其中：待測間隔與原運行GIS設(shè)備之間的隔離開關(guān)斷開，其特征在于，包括以下步驟：獲取所述雙母線接線的GIS設(shè)備變電站上任意一個母線上電壓互感器的低壓繞組上的電壓，且將該電壓作為參考電壓；獲取所述待測間隔上的試驗電壓，并利用分壓器對所述試驗電壓進行采樣得到反饋電壓；比較所述參考電壓和反饋電壓，根據(jù)比較結(jié)果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，并將所述初級輸出電壓放大后經(jīng)過由勵磁變壓器和電抗器組成的串聯(lián)諧振電路輸出到所述待測間隔上；比較所述參考電壓和反饋電壓，根據(jù)比較結(jié)果生成一與所述參考電壓的頻率相同、相位一致的初級輸出電壓，具體包括：將所述參考電壓和反饋電壓相比較，得到一直流電壓；對所述直流電壓進行低通濾波；將所述直流電壓作為控制電壓，控制壓控振蕩器生成一與參考電壓的頻率和相位均一致的電壓；計算生成的所述電壓與所述參考電壓的頻率差和相位差；判斷所述頻率差是否為零，且判斷所述相位差是否大于1度；且當所述頻率差為零且所述相位差大于1度，將生成的所述電壓作為反饋電壓向相位比較器發(fā)送；當所述頻率差為零且所述相位差小于等于1度，將生成的所述電壓作為初級輸出電壓并輸出；進一步包括：當所述頻率差不為零時，生成斷電信號，并向監(jiān)護保護模塊發(fā)送，阻止向所述待測間隔上輸出電壓；進一步包括：當所述頻率差為零，且所述相位差小于等于1度，利用示波器或者指示燈進行指示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括：判斷串聯(lián)諧振電路是否滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求；當所述串聯(lián)諧振電路滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求時，改變對調(diào)節(jié)后直流電壓的放大倍率，并將倍率放大后的直流電壓作為輸出電壓輸出；當所述串聯(lián)諧振電路不滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求時，調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振電路的電感量，并再次判斷串聯(lián)諧振電路是否滿足工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)要求。

參考了美國、英國、日本等國家關(guān)于風管性能測試的方法，結(jié)合我國實際情況提出在進行漏風量測試的同時還檢測風管的耐壓強度即管壁變形量和撓度值的風管耐壓強度及漏風量測試方法。這是對現(xiàn)行國家標準《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50243中4.2.5關(guān)于“風管必須通過工藝性的檢測或驗證要求”的技術(shù)支持。

本風管耐壓強度及漏風量測試方法主要適用于定型工藝制作的風管進行檢驗或抽查檢驗，以保證和控制風管的制作質(zhì)量，從而確保風管系統(tǒng)的安裝質(zhì)量。

本測試方法對測試裝置、測量儀表、測試方法以及測試參數(shù)的允許值均提出了具體的規(guī)定，并以此將我國風管制作的檢測方法統(tǒng)一在一個標準上。

本測試方法提出的金屬風管加載80Kg的負載試驗，是模擬可能產(chǎn)生各種負荷時的狀態(tài)，在安全防護上設(shè)定發(fā)生地震時產(chǎn)生垂直地震力和水平地震力作用風管時或者管道上加載了相當于一個人重量時的負荷情況；模擬風管法蘭在可能承受各種負荷，如空氣紊流產(chǎn)生的沖擊力、地震時產(chǎn)生作用力時，可能產(chǎn)生的法蘭變形或空氣泄漏。

現(xiàn)場試驗是檢驗GIS設(shè)備在運輸、儲存過程中出現(xiàn)缺陷和安裝質(zhì)量好壞的有效手段。GIS設(shè)備在包裝、運輸、儲存和安裝過程中可能發(fā)生零件松動、脫落、導(dǎo)電體表面刮傷，安裝錯位引起電極表面的缺陷、現(xiàn)場組裝時由于疏忽導(dǎo)致導(dǎo)電微粒的進入或?qū)⒐ぞ哌z忘在設(shè)備內(nèi)等問題。因此，GIS設(shè)備必須進行現(xiàn)場試驗 。

為保證人身和設(shè)備安全，GIS配電裝置的主回路、鋪助回路，設(shè)備構(gòu)架以及所有的金屬部分均應(yīng)接地。GIS配電裝置接地點較多，一般設(shè)置接地母線，將GIS的接地線與接地母線連接，接地母線與接地網(wǎng)多點連接。接地母線一般采用銅排，截面應(yīng)滿足動、熱穩(wěn)定的要求。