GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)工作原理功能特點技術指標應用范圍
GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)工作原理功能特點技術指標應用范圍
1、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)應用范圍
GIS 設備由于占地面積小、可靠性高、運行維護工作量少，在電力系統(tǒng)中應用越來越廣，特別適合于城市變電站。隨著近年來，投運的GIS 設備越來越多，其優(yōu)點在充分體現(xiàn)的同時，也在推廣采用GIS 設備的過程中出現(xiàn)了一些問題。突出表現(xiàn)在雙母線接線的GIS 設備間隔在擴建或檢修后，為滿足現(xiàn)場試驗的條件，并且避免在母線隔離開關斷口處發(fā)生試驗電 壓疊加母線反向運行相電壓導致?lián)舸┻M而危及GIS 運行設備的情況。因此，該電壓等級的母線必須全部停電，這將給供電可靠性帶來極大影響。
目前國內外對GIS的現(xiàn)場交流耐壓試驗主要采用的還是變頻諧振法，通過改變試驗電壓的頻率使耐壓試驗回路發(fā)生諧振，從而將試驗電壓升到所需值。這種方式對電源容量的要求不高，便于現(xiàn)場實施，并且其耐壓試驗的效果與采用工頻試驗的效果相差不大。但是這種方式在對采用雙母線的GIS變電站進行試驗時，因試驗電壓的頻率與運行電壓的頻率不同，因此必須全站停電，才能避免出現(xiàn)耐壓回路隔離斷口擊穿導致GIS 設備損壞的情況。
為了克服變頻諧振法在雙母線的GIS 變電站出現(xiàn)的問題，把F設定為工頻50Hz，用改變L或者C的補償來滿足工頻諧振，再通過電源設備進行頻率、相位統(tǒng)調，達到試驗目的，采用基于同頻同相技術的GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗方法，即保障試驗電壓與運行電壓同頻同相位。
2、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)功能特點
1）試驗的等效性好。本裝置輸出即為正弦波，波形失真度小。波形畸變率 ＜3％，不同于其他類型的電源柜裝置（其他類型的電源柜裝置為方波輸出，經過波形整形而成的正弦波）。所以，本裝置在試驗過程中，不需要測量峰值。
2）采用光纖方式控制，徹底將高壓和低壓控制回路隔離。
3）體積小、重量輕、搬運靈活、非常適合現(xiàn)場使用。
4）操作簡潔方便、接線簡單，能夠提高工作效率50％（相對于發(fā)電機組方式）。
5）安全可靠，本裝置內集合了多種保護。包括：放電擊穿保護、過電壓整定保護、輸出短路保護、開機零位保護、橋臂放大回路保護、功率曲線保護等。當任何一種保護出現(xiàn)時，裝置立即斷開試驗電壓輸出，切斷主回路電源，確保試驗人員、被試品以及試驗系統(tǒng)的安全。
6）本裝置中的信號源由專用芯片產生，采用微機控制，輸出頻率穩(wěn)定性高，可以到達0.01Hz。
7）輸出電壓由國外的高速微機控制，輸出電壓的不穩(wěn)定度＜1%。
3 、SP-150型GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)技術指標
1）一般使用條件
海拔高度：≤3000m
環(huán)境溫度：－5℃～40℃
相對濕度：≤90%
日照強度：0.1%W/cm2
zui大日溫差：<25℃
無導電塵埃
無火災及爆炸危險
不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體存在
設有一個可靠接地點
放置位置傾斜度不大于5度
存放地點：戶內
存放環(huán)境溫度－20℃～40℃，相對濕度≤90%
2） 性能參數(shù)
控制箱
額定供電電源：單相交流 220V±10%，50Hz
供電源輸入功率：10W Max
分壓器取樣電壓：0---100V
PT二次取樣電壓：0---100V
運行母線頻率范圍：50.0±0.5Hz
母線電壓測量精度： ±(1.5%讀數(shù)+1d)
試驗電壓測量精度： ±(1.5%讀數(shù)+1d)
相位差測量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
變比系數(shù)設置范圍：1~65535
電源柜
額定輸入電壓：三相交流 380V±10%，50Hz
單相輸出
額定輸出功率：150kW
輸出電壓：0～350V
額定輸出電流：0～428.6A
頻率范圍： 50.0Hz
頻率穩(wěn)定度：0.01Hz
滿負載下連續(xù)工作時間: 360分鐘
輸出波形：標準正弦波
輸出正弦波畸變率: ≤1.0%
輸出電壓不穩(wěn)定度：≤1.0%
輸出電壓測量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
輸出電流測量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
噪音水平：< 85dB
4、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)工作原理
電源裝置的大功率輸出采用逐級放大的原理（見圖）。從zui初的微小功率信號源,經過多次放大，實現(xiàn)大功率輸出，滿足試驗需要。
信號源用函數(shù)發(fā)生器產生一個標準的50.00Hz正弦波信號，經過數(shù)字電位器進行電壓調節(jié)，此過程也是在試驗過程中的頻率和電壓調節(jié)。電源輸出頻率與信號源的頻率相同，電壓的調節(jié)在信號源部分實現(xiàn)。信號源的輸出直接推動“前級功放”使有初步功率輸出，此“前級功放”輸出分為兩路，其中一路產生與試驗頻率相同的“同步電源”，供給局部放電測量儀器使用；另外一路用于推動“橋式功放電路”（見圖）。“橋式功放電路”也就是大功率產生的主要部分，在試驗過程中其發(fā)熱量很大，需要一個強迫風冷卻系統(tǒng)來散熱。
圖中，Q1～Q 4為四個等效三極管，分別對應變電源的四個橋臂。每個橋臂由數(shù)千只三極管并聯(lián)組成，并采取了有效的均衡電流措施。正半周時，前級放大信號通過推動變壓器（T1～T4）作用于Q1～Q4三極管的基極，Q2，Q3截止；Q1，Q4導通，電流由Q1至負載再到Q4形成正弦波的正半周。負半周時模擬信號推動Q2，Q3的基極，Q1，Q4截止,Q2，Q3導通, 電流由Q3至負載再至Q2形成正弦波的負半周, 從而在負載上構成一個完整的正弦波。
“橋式功放電路”需要大功率的直流電源作為工作電源。本裝置的電源直接取自三相380V交流電源，經具有過流和速斷保護的真空開關送入三相橋式整流電路變成脈動直流，經濾波電感和濾波電容組成的濾波電路將脈動直流變?yōu)槠交闹绷麟娫垂┙o“橋式功放電路”。由于濾波電容的電容量達到數(shù)萬微法，直接合閘，較大的充電電流可能造成總電源開關跳閘，采用預合閘回路先由小電流向濾波電容充電，待充電至80％左右時再合閘則不會產生較大的啟動沖擊電流。分閘后濾波電容上儲存的電荷通過放電電阻緩慢地釋放。本裝置使用時，按動控制箱的“啟動”按鈕，裝置的風扇啟動、預合閘、合閘過程全部依次自動完成。
整個裝置主回路由“快速過流保護”部分控制“橋式放大電路”的直流工作電源，當發(fā)生故障時可快速切斷工作電源，保護后級回路。
“橋式功放電路”的輸出端（OUT1、OUT2）與中間升壓變壓器的低壓端相連，中間升壓變壓器的高壓端與試驗回路相連，試驗回路與中間升壓變壓器不會造成開路狀況。由于電源內部有一個大容量的續(xù)流回路，整個試驗回路始終存在一個能量釋放通道。因此，無論電源內部故障或外部電源突然停電，被試變壓器或諧振回路并沒有切斷，與傳統(tǒng)試驗變壓器完全不同，不存在電流強制過零而造成的過電壓。
信息整理：GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)供應商揚州拓普電氣科技有限公司
1、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)應用范圍
GIS 設備由于占地面積小、可靠性高、運行維護工作量少，在電力系統(tǒng)中應用越來越廣，特別適合于城市變電站。隨著近年來，投運的GIS 設備越來越多，其優(yōu)點在充分體現(xiàn)的同時，也在推廣采用GIS 設備的過程中出現(xiàn)了一些問題。突出表現(xiàn)在雙母線接線的GIS 設備間隔在擴建或檢修后，為滿足現(xiàn)場試驗的條件，并且避免在母線隔離開關斷口處發(fā)生試驗電 壓疊加母線反向運行相電壓導致?lián)舸┻M而危及GIS 運行設備的情況。因此，該電壓等級的母線必須全部停電，這將給供電可靠性帶來極大影響。
目前國內外對GIS的現(xiàn)場交流耐壓試驗主要采用的還是變頻諧振法，通過改變試驗電壓的頻率使耐壓試驗回路發(fā)生諧振，從而將試驗電壓升到所需值。這種方式對電源容量的要求不高，便于現(xiàn)場實施，并且其耐壓試驗的效果與采用工頻試驗的效果相差不大。但是這種方式在對采用雙母線的GIS變電站進行試驗時，因試驗電壓的頻率與運行電壓的頻率不同，因此必須全站停電，才能避免出現(xiàn)耐壓回路隔離斷口擊穿導致GIS 設備損壞的情況。
為了克服變頻諧振法在雙母線的GIS 變電站出現(xiàn)的問題，把F設定為工頻50Hz，用改變L或者C的補償來滿足工頻諧振，再通過電源設備進行頻率、相位統(tǒng)調，達到試驗目的，采用基于同頻同相技術的GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗方法，即保障試驗電壓與運行電壓同頻同相位。
2、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)功能特點
1）試驗的等效性好。本裝置輸出即為正弦波，波形失真度小。波形畸變率 ＜3％，不同于其他類型的電源柜裝置（其他類型的電源柜裝置為方波輸出，經過波形整形而成的正弦波）。所以，本裝置在試驗過程中，不需要測量峰值。
2）采用光纖方式控制，徹底將高壓和低壓控制回路隔離。
3）體積小、重量輕、搬運靈活、非常適合現(xiàn)場使用。
4）操作簡潔方便、接線簡單，能夠提高工作效率50％（相對于發(fā)電機組方式）。
5）安全可靠，本裝置內集合了多種保護。包括：放電擊穿保護、過電壓整定保護、輸出短路保護、開機零位保護、橋臂放大回路保護、功率曲線保護等。當任何一種保護出現(xiàn)時，裝置立即斷開試驗電壓輸出，切斷主回路電源，確保試驗人員、被試品以及試驗系統(tǒng)的安全。
6）本裝置中的信號源由專用芯片產生，采用微機控制，輸出頻率穩(wěn)定性高，可以到達0.01Hz。
7）輸出電壓由國外的高速微機控制，輸出電壓的不穩(wěn)定度＜1%。
3 、SP-150型GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)技術指標
1）一般使用條件
海拔高度：≤3000m
環(huán)境溫度：－5℃～40℃
相對濕度：≤90%
日照強度：0.1%W/cm2
zui大日溫差：<25℃
無導電塵埃
無火災及爆炸危險
不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體存在
設有一個可靠接地點
放置位置傾斜度不大于5度
存放地點：戶內
存放環(huán)境溫度－20℃～40℃，相對濕度≤90%
2） 性能參數(shù)
控制箱
額定供電電源：單相交流 220V±10%，50Hz
供電源輸入功率：10W Max
分壓器取樣電壓：0---100V
PT二次取樣電壓：0---100V
運行母線頻率范圍：50.0±0.5Hz
母線電壓測量精度： ±(1.5%讀數(shù)+1d)
試驗電壓測量精度： ±(1.5%讀數(shù)+1d)
相位差測量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
變比系數(shù)設置范圍：1~65535
電源柜
額定輸入電壓：三相交流 380V±10%，50Hz
單相輸出
額定輸出功率：150kW
輸出電壓：0～350V
額定輸出電流：0～428.6A
頻率范圍： 50.0Hz
頻率穩(wěn)定度：0.01Hz
滿負載下連續(xù)工作時間: 360分鐘
輸出波形：標準正弦波
輸出正弦波畸變率: ≤1.0%
輸出電壓不穩(wěn)定度：≤1.0%
輸出電壓測量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
輸出電流測量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
噪音水平：< 85dB
4、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)工作原理
電源裝置的大功率輸出采用逐級放大的原理（見圖）。從zui初的微小功率信號源,經過多次放大，實現(xiàn)大功率輸出，滿足試驗需要。
信號源用函數(shù)發(fā)生器產生一個標準的50.00Hz正弦波信號，經過數(shù)字電位器進行電壓調節(jié)，此過程也是在試驗過程中的頻率和電壓調節(jié)。電源輸出頻率與信號源的頻率相同，電壓的調節(jié)在信號源部分實現(xiàn)。信號源的輸出直接推動“前級功放”使有初步功率輸出，此“前級功放”輸出分為兩路，其中一路產生與試驗頻率相同的“同步電源”，供給局部放電測量儀器使用；另外一路用于推動“橋式功放電路”（見圖）。“橋式功放電路”也就是大功率產生的主要部分，在試驗過程中其發(fā)熱量很大，需要一個強迫風冷卻系統(tǒng)來散熱。
圖中，Q1～Q 4為四個等效三極管，分別對應變電源的四個橋臂。每個橋臂由數(shù)千只三極管并聯(lián)組成，并采取了有效的均衡電流措施。正半周時，前級放大信號通過推動變壓器（T1～T4）作用于Q1～Q4三極管的基極，Q2，Q3截止；Q1，Q4導通，電流由Q1至負載再到Q4形成正弦波的正半周。負半周時模擬信號推動Q2，Q3的基極，Q1，Q4截止,Q2，Q3導通, 電流由Q3至負載再至Q2形成正弦波的負半周, 從而在負載上構成一個完整的正弦波。
“橋式功放電路”需要大功率的直流電源作為工作電源。本裝置的電源直接取自三相380V交流電源，經具有過流和速斷保護的真空開關送入三相橋式整流電路變成脈動直流，經濾波電感和濾波電容組成的濾波電路將脈動直流變?yōu)槠交闹绷麟娫垂┙o“橋式功放電路”。由于濾波電容的電容量達到數(shù)萬微法，直接合閘，較大的充電電流可能造成總電源開關跳閘，采用預合閘回路先由小電流向濾波電容充電，待充電至80％左右時再合閘則不會產生較大的啟動沖擊電流。分閘后濾波電容上儲存的電荷通過放電電阻緩慢地釋放。本裝置使用時，按動控制箱的“啟動”按鈕，裝置的風扇啟動、預合閘、合閘過程全部依次自動完成。
整個裝置主回路由“快速過流保護”部分控制“橋式放大電路”的直流工作電源，當發(fā)生故障時可快速切斷工作電源，保護后級回路。
“橋式功放電路”的輸出端（OUT1、OUT2）與中間升壓變壓器的低壓端相連，中間升壓變壓器的高壓端與試驗回路相連，試驗回路與中間升壓變壓器不會造成開路狀況。由于電源內部有一個大容量的續(xù)流回路，整個試驗回路始終存在一個能量釋放通道。因此，無論電源內部故障或外部電源突然停電，被試變壓器或諧振回路并沒有切斷，與傳統(tǒng)試驗變壓器完全不同，不存在電流強制過零而造成的過電壓。
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