GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)工作原理功能特點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)用范圍
GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)工作原理功能特點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)用范圍
1、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)應(yīng)用范圍
GIS 設(shè)備由于占地面積小、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)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。隨著近年來，投運(yùn)的GIS 設(shè)備越來越多，其優(yōu)點(diǎn)在充分體現(xiàn)的同時，也在推廣采用GIS 設(shè)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(shè)備間隔在擴(kuò)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(guān)斷口處發(fā)生試驗電 壓疊加母線反向運(yùn)行相電壓導(dǎo)致?lián)舸┻M(jìn)而危及GIS 運(yùn)行設(shè)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(nèi)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(jìn)行試驗時，因試驗電壓的頻率與運(yùn)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(dǎo)致GIS 設(shè)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(shè)定為工頻50Hz，用改變L或者C的補(bǔ)償來滿足工頻諧振，再通過電源設(shè)備進(jìn)行頻率、相位統(tǒng)調(diào)，達(dá)到試驗?zāi)康?，采用基于同頻同相技術(shù)的GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗方法，即保障試驗電壓與運(yùn)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(diǎn)
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(jīng)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(yùn)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(jī)組方式）。
5）安全可靠，本裝置內(nèi)集合了多種保護(hù)。包括：放電擊穿保護(hù)、過電壓整定保護(hù)、輸出短路保護(hù)、開機(jī)零位保護(hù)、橋臂放大回路保護(hù)、功率曲線保護(hù)等。當(dāng)任何一種保護(hù)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(chǎn)生，采用微機(jī)控制，輸出頻率穩(wěn)定性高，可以到達(dá)0.01Hz。
7）輸出電壓由國外的高速微機(jī)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(shù)指標(biāo)
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(qiáng)度：0.1%W/cm2
zui大日溫差：<25℃
無導(dǎo)電塵埃
無火災(zāi)及爆炸危險
不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體存在
設(shè)有一個可靠接地點(diǎn)
放置位置傾斜度不大于5度
存放地點(diǎn)：戶內(nèi)
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(yùn)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(shè)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(fù)載下連續(xù)工作時間: 360分鐘
輸出波形：標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)的50.00Hz正弦波信號，經(jīng)過數(shù)字電位器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，此過程也是在試驗過程中的頻率和電壓調(diào)節(jié)。電源輸出頻率與信號源的頻率相同，電壓的調(diào)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(chǎn)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(chǎn)生的主要部分，在試驗過程中其發(fā)熱量很大，需要一個強(qiáng)迫風(fēng)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(yīng)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(dǎo)通，電流由Q1至負(fù)載再到Q4形成正弦波的正半周。負(fù)半周時模擬信號推動Q2，Q3的基極，Q1，Q4截止,Q2，Q3導(dǎo)通, 電流由Q3至負(fù)載再至Q2形成正弦波的負(fù)半周, 從而在負(fù)載上構(gòu)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(jīng)具有過流和速斷保護(hù)的真空開關(guān)送入三相橋式整流電路變成脈動直流，經(jīng)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(dá)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(guān)跳閘，采用預(yù)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(chǎn)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(fēng)扇啟動、預(yù)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(hù)”部分控制“橋式放大電路”的直流工作電源，當(dāng)發(fā)生故障時可快速切斷工作電源，保護(hù)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(nèi)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(nèi)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(qiáng)制過零而造成的過電壓。
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1、GIS同頻同相耐壓試驗系統(tǒng)應(yīng)用范圍
GIS 設(shè)備由于占地面積小、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)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。隨著近年來，投運(yùn)的GIS 設(shè)備越來越多，其優(yōu)點(diǎn)在充分體現(xiàn)的同時，也在推廣采用GIS 設(shè)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(shè)備間隔在擴(kuò)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(guān)斷口處發(fā)生試驗電 壓疊加母線反向運(yùn)行相電壓導(dǎo)致?lián)舸┻M(jìn)而危及GIS 運(yùn)行設(shè)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(nèi)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(jìn)行試驗時，因試驗電壓的頻率與運(yùn)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(dǎo)致GIS 設(shè)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(shè)定為工頻50Hz，用改變L或者C的補(bǔ)償來滿足工頻諧振，再通過電源設(shè)備進(jìn)行頻率、相位統(tǒng)調(diào)，達(dá)到試驗?zāi)康?，采用基于同頻同相技術(shù)的GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗方法，即保障試驗電壓與運(yùn)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(diǎn)
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(jīng)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(yùn)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(jī)組方式）。
5）安全可靠，本裝置內(nèi)集合了多種保護(hù)。包括：放電擊穿保護(hù)、過電壓整定保護(hù)、輸出短路保護(hù)、開機(jī)零位保護(hù)、橋臂放大回路保護(hù)、功率曲線保護(hù)等。當(dāng)任何一種保護(hù)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(chǎn)生，采用微機(jī)控制，輸出頻率穩(wěn)定性高，可以到達(dá)0.01Hz。
7）輸出電壓由國外的高速微機(jī)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(shù)指標(biāo)
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(qiáng)度：0.1%W/cm2
zui大日溫差：<25℃
無導(dǎo)電塵埃
無火災(zāi)及爆炸危險
不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體存在
設(shè)有一個可靠接地點(diǎn)
放置位置傾斜度不大于5度
存放地點(diǎn)：戶內(nèi)
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(yùn)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(shè)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(fù)載下連續(xù)工作時間: 360分鐘
輸出波形：標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)的50.00Hz正弦波信號，經(jīng)過數(shù)字電位器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，此過程也是在試驗過程中的頻率和電壓調(diào)節(jié)。電源輸出頻率與信號源的頻率相同，電壓的調(diào)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(chǎn)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(chǎn)生的主要部分，在試驗過程中其發(fā)熱量很大，需要一個強(qiáng)迫風(fēng)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(yīng)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(dǎo)通，電流由Q1至負(fù)載再到Q4形成正弦波的正半周。負(fù)半周時模擬信號推動Q2，Q3的基極，Q1，Q4截止,Q2，Q3導(dǎo)通, 電流由Q3至負(fù)載再至Q2形成正弦波的負(fù)半周, 從而在負(fù)載上構(gòu)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(jīng)具有過流和速斷保護(hù)的真空開關(guān)送入三相橋式整流電路變成脈動直流，經(jīng)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(dá)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(guān)跳閘，采用預(yù)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(chǎn)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(fēng)扇啟動、預(yù)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(hù)”部分控制“橋式放大電路”的直流工作電源，當(dāng)發(fā)生故障時可快速切斷工作電源，保護(hù)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(nèi)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(nèi)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(qiáng)制過零而造成的過電壓。
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