一种回路电流相位可调的GIS/GIL全工况带电试验系统的制作方法

一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统
技术领域
1.本发明涉及一种gis/gil带电试验技术，特别是一种回路电流相位可调的gis/gil全工况长期带电试验系统。


背景技术：

2.现有的gis/gil带电试验技术存在的问题是：不能满足交流1100kv及以下gis/gil开关、电流互感器、敞开式隔离开关(ais)、sf6套管等全工况(运行电压、运行电流)长期带电试验模拟，且其回路试验电流相位不可调，不能模拟不同类型负载(感性负载、容性负载)的长期带电试验状况。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，以便能满足交流1100kv及以下gis/gil开关、电流互感器、敞开式隔离开关(ais)、sf6套管等的全工况(运行电压、运行电流)长期带电试验模拟，且其回路试验电流相位可调，能模拟不同类型负载(感性负载、容性负载)的长期带电试验状况。
4.本发明的目的是这样实现的，一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是：至少包括：
5.0.38kv滤波单元(1)用于为祛除电源系统中的高频干扰，确保后续交流移相调压器单元稳定工作；
6.交流移相调压器单元(2)用于调整升流单元输入电压幅值和相位可调；
7.有源电力滤波器(3)用于祛除交流移相调压器单元后的噪声干扰；
8.大电流升流单元(4)用于将经交流移相调压单元和apf滤波之后交流电压感应到大电流回路中，继而在大电流回路上建立电流；
9.高电位光纤电流表(5)将gis型ct套于gis工装上，测量试验回路电流通过光纤传输；
10.升流单元gil工装(6)用于配合安装升流单元，其内导体兼做升流单元二次绕组，其上可感应电压，进而建立大电流回路；
11.gil对接口(7)用于完成gil工装和试品的连接；
12.sf6出线套管(8)用于将交流电压引入；
13.被试gis(9)为试验考核对象，它承受全工况大电流和高电压；
14.柱式调压器(10)用于调节900kv/2asf6试验变压器的电压；
15.单相隔离变压器(11)它起隔离作用，用于地确保sf6试验变压器电源噪声水平较低，为后续局部放电监测提供保证；
16.10kv滤波单元(12)用于祛除工频电源系统中的高频干扰，确保后续工频试验变压器局放水平较低；
17.900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)，将电压通过gil口对口接入或sf6套管引出；
18.后级开关单元(14)用于配套10kv开关柜，起控制保护作用；
19.光纤通讯线(15)用于通过光纤将各个设备、子系统的控制、测量、保护信号集中；
20.试验测控单元(16)用于完成电压测量、电流测量、控制保护和数据记录。
21.一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验装置，其特征是，到少包括：0.38kv滤波单元(1)、交流移相调压器单元(2)、有源电力滤波器(3)、大电流升流单元(4)、高电位光纤电流表(5)、升流单元gil工装(6)、gil对接口(7)、sf6出线套管(8)、被试gis(9)、柱式调压器(10)、单相隔离变压器(11)、10kv滤波单元(12)、900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)、后级开关单元(14)、光纤通讯线(15)、试验测控单元(16)进行电连接；具有300kva功率容量的0.38kv的输入电压通过0.38kv滤波单元(1)后进入交流移相调压器单元(2)的输入端，对输入电压幅值和相位调节后，在通过有源电力滤波器(3)和大电流升流单元(4)进行滤波和升流，通过升流单元gil工装(6)和gil对接口(7)加截在被试gis(9)上；
22.在gil对接口(7)一端回路上套接有通过sf6出线套管(8)，通过sf6出线套管(8)将gil对接口(7)与900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)连接，900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)通过后级开关单元(14)与10kv滤波单元(12)、单相隔离变压器(11)、柱式调压器(10)构成的串联回路连接至10kv/900kva单相交流上；
23.试验测控单元(16)通过光纤通讯线(15)与900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)、被试gis(9)和交流移相调压器单元(2)进行通信，通过光纤通讯线(15)将900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)、被试gis(9)和交流移相调压器单元(2)的控制、测量、保护信号进行集中。
24.所述的交流移相调压器单元(2)由隔离升压变压器、整流器及逆变器三个部分组合而成，其中整流器采用三相不控整流桥，逆变器采用传统两电平结构，隔离升压变压器与主电源隔离，用于提高整流桥侧交流电压，保障逆变器输出电压达到设计要求。
25.所述的交流移相调压器单元(2)选用如下技术参数如下：
26.输入电压0.38kv，三相；输出电压0～5.5kv，单相；额定容量300kva；移相范围0～180
°
；过载能力350kva，1min。
27.所述的大电流升流单元(4)包括：一次绕组、二次绕组，一次绕组分为3组，由大截面铜线和铁心组成，二次绕组为配套gil工装内一次导体，它通过电磁感应原理将经交流移相调压单元和apf滤波之后交流电压感应到大电流回路，继而在大电流回路上建立电流。
28.所述的交流移相调压器单元(2)选用技术参数如下见：
29.gis型，共3组，每组输出电流0～2100a；
30.一次绕组额定电压：5.5kv；二次绕组感应电压：0.055kv；二次绕组感应电流：0～6300a连续可调；配套补偿电容器组：5.5kv，额定容量750kvar，分组可调；高电位光纤电流表5，gis型ct套于gis工装上，测量试验回路电流，其传输通过光纤；测量电流范围：0～8000a，精度0.5。
31.所述的升流单元gil工装(6)用于配合安装升流单元，其内导体兼做升流单元二次绕组，其上可感应电压，进而建立大电流回路，主要技术参数：额定电压1000kv，额定电流8000a，绝缘水平：工频：1100kv,1min、雷电2400kv，操作1800kv。
32.所述的gil对接口(7)由气隔绝缘子和大小法兰过渡盘、一小段gil母线等组成，用于回路的快速连接；sf6出线套管8技术参数：额定电压1000kv，额定电流6300a，绝缘介质
sf6，气体压力0.4mpa；被试gis9为试品，由隔离开关、断路器、快速接地开关、操作机构等组成，是试验考核对象，他承受大电流和高电压；试验参数：635kv，6300a全工况：
33.柱式调压器10，用于调节900kv/2asf6试验变压器的电压，其额定参数为：
34.型号：tydz-800/10/0～10.5，单相
35.额定容量：800kva
36.输入电压：10kv
37.输出电压：0～10.5kv
38.冷却方式：onan
39.调压方式：电动调压
40.空载损耗：小于1％sn
41.负载损耗：小于3％sn
42.波形畸变率：＜1.5％
43.阻抗电压：uk≤8％，在20～80％负载条件。
44.所述的单相隔离变压器(11)起隔离作用，一二次绕组中间带有接地屏障隔开，确保sf6试验变压器电源噪声水平较低，为后续局部放电监测提供保证；
45.所述的900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)包括工频试验变压器，其电压通过gil口对口接入或sf6套管引出，900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)至少包括：补偿电抗、电容分压器、耦合电容、测量装置、保护电阻，其主要参数为：
46.型号：ydsw-900/1800
47.额定电压：900kv
48.额定电流：2a
49.额定容量：1800kva
50.局放水平：＜3.0pc
51.配套补偿电抗器：额定容量：2000kva，连续可调
52.低压额定电压：10kv
53.配套分压器：900kv/800pf兼作局放耦合电容器
54.配套保护电阻：5kω
55.电流测量：具备高、低压绕组输出电流测量
56.配套sf6出线套管：电压引出900kv；
57.tpu保护装置：配备。
58.本发明的优点是：通过电压回路和电流回路、900kv/2a无局放试验变压器为试品提供交流高压，外接工频保护电阻，对于交流1000kv输电线路，其长期运行电压为635kv，回路实际试验时可模拟系统短时1.3p.u的过电压，利用电磁感应原理通过3组升流单元给被试gis通以0～6.3ka的电流，实现被试设备的全电压、全电流运行工况；为模拟不同负载(感性、容性)下的电压电流相位关系，升流单元中包括有交流移相调压单元，实现输出电压连续可调，输出相位0～180
°
可调。能模拟不同类型负载(感性负载、容性负载)的长期带电试验状况。
59.此外，回路还适用于敞开式隔离开关、电流互感器、gil等产品的长期带电试验。
附图说明
60.下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
61.图1是回路电流相位可调的gis/gil全工况长期带电试验系统原理图；
62.图2为交流移相调压单元原理图；
63.图3升流单元接线图及补偿原理图；
64.图4升流单元安装示意图；
65.图5升流单元结构图；
66.图6sf6出线套管；
67.图7隔离变压器原理;图8 900kv/2a无局放sf6试验变压器成套装置;图9 试验测控单元软件截面。
68.图中，1-0.38kv滤波单元、2-交流移相调压器单元、3-有源电力滤波器、4-大电流升流单元、5-高电位光纤电流表、6-升流单元gil工装、7-gil对接口、8-sf6出线套管、9-被试gis、10-柱式调压器、11-单相隔离变压器、12-10kv滤波单元、13-900kv/2a无局放sf6试验变压器、14-后级开关单元、15-光纤通讯线、16-试验测控单元。
具体实施方式
69.如图1所示，一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，包括：0.38kv滤波单元1、交流移相调压器单元2、有源电力滤波器3、大电流升流单元4、高电位光纤电流表5、升流单元gil工装6、gil对接口7、sf6出线套管8、被试gis9、柱式调压器10、单相隔离变压器11、10kv滤波单元12、900kv/2a无局放sf6试验变压器13、后级开关单元14、光纤通讯线15、试验测控单元16进行电连接；具有300kva功率容量的0.38kv的输入电压通过0.38kv滤波单元1后进入交流移相调压器单元2的输入端，对输入电压幅值和相位调节后，在通过有源电力滤波器3和大电流升流单元4进行滤波和升流，通过升流单元gil工装6和gil对接口7加截在被试gis9上。
70.在gil对接口7一端回路上套接有通过sf6出线套管8，通过sf6出线套管8将gil对接口7与900kv/2a无局放sf6试验变压器13连接，900kv/2a无局放sf6试验变压器13通过后级开关单元14与10kv滤波单元12、单相隔离变压器11柱式调压器10构成的串联回路连接至10kv/900kva单相交流上。
71.试验测控单元16通过光纤通讯线15与900kv/2a无局放sf6试验变压器13、被试gis9和交流移相调压器单元2进行通信，通过光纤通讯线15将900kv/2a无局放sf6试验变压器13、被试gis9和交流移相调压器单元2的控制、测量、保护信号进行集中。
72.0.38kv滤波单元1，用于为祛除电源系统中的高频干扰，确保后续交流移相调压器单元稳定工作，其技术参数为：在0.05～2mhz，插入损耗为70db，工作电压为0.38kv,额定容量为350kva。
73.如图2所示，交流移相调压器单元2由隔离升压变压器、整流器及逆变器三个部分组合而成，交流移相调压器单元2用于调整升流单元输入电压幅值和相位可调。其中整流器采用三相不控整流桥，逆变器采用传统两电平结构，igbt选择大功率模块(如5.5kv/1200a的igbt模块)。隔离升压变压器的主要作用是提高整流桥侧交流电压，保障逆变器输出电压
达到设计要求，同时起到与主电源隔离的作用。
74.交流移相调压器单元2主要技术参数见下表：
75.表1交流移相调压单元技术参数
[0076][0077]
有源电力滤波器(apf)3，由于交流移相调压单元工作过程中会产生固定相的5次、7次、9次、11次谐波，对升流单元电流波形造成畸变，同时还可能影响后续局部放电监测。故通过设置此有源电力滤波器(activepowerfilter)，将相应的干扰祛除、有源消除。考虑系统中15～25％左右的谐波容量，此apf装置技术参数为：
[0078]
额定电压：5.5kv，供电电源频率：50hz，可滤除谐波次数：2～50次，全响应时间：小于10ms，额定容量：75kva。
[0079]
如图3、图4和图5所示，大电流升流单元4，包括：一次绕组、二次绕组，一次绕组分为3组，由大截面铜线和铁心组成，二次绕组为配套gil工装内一次导体，它通过电磁感应原理将经交流移相调压单元和apf滤波之后交流电压感应到大电流回路，继而在大电流回路上建立电流。
[0080]
主要技术参数为：gis型，共3组，每组输出电流0～2100a
[0081]
一次绕组额定电压：5.5kv
[0082]
二次绕组感应电压：0.055kv
[0083]
二次绕组感应电流：0～6300a连续可调
[0084]
配套补偿电容器组：5.5kv，额定容量750kvar，分组可调。
[0085]
高电位光纤电流表5，gis型ct套于gis工装上，测量试验回路电流，其传输通过光纤。测量电流范围：0～8000a，精度0.5。
[0086]
升流单元gil工装6，用于配合安装升流单元，其内导体兼做升流单元二次绕组，其上可感应电压，进而建立大电流回路。主要技术参数：额定电压1000kv，额定电流8000a，绝缘水平：工频：1100kv,1min、雷电2400kv，操作1800kv。
[0087]
gil对接口7，用于完成gil工装和试品的连接。通常由气隔绝缘子和大小法兰过渡盘、一小段gil母线等组成。主要目的用于回路的快速连接。
[0088]
如图6所示，sf6出线套管8，用于将交流电压引入，其主要技术参数：额定电压1000kv，额定电流6300a，绝缘介质sf6，气体压力0.4mpa。
[0089]
被试gis9为试品，由隔离开关、断路器、快速接地开关、操作机构等组成，是试验考
核对象，他承受大电流和高电压。典型试验参数：635kv，6300a全工况。
[0090]
柱式调压器10，用于调节900kv/2asf6试验变压器的电压，其额定参数为：
[0091]
型号：tydz-800/10/0～10.5，单相
[0092]
额定容量：800kva
[0093]
输入电压：10kv
[0094]
输出电压：0～10.5kv
[0095]
冷却方式：onan
[0096]
调压方式：电动调压
[0097]
空载损耗：小于1％sn
[0098]
负载损耗：小于3％sn
[0099]
波形畸变率：＜1.5％
[0100]
阻抗电压：uk≤8％(20～80％负载条件下)。
[0101]
如图7所示，单相隔离变压器11，起隔离作用，一二次绕组中间带有接地屏障隔开。确保sf6试验变压器电源噪声水平较低，为后续局部放电监测提供保证。
[0102]
单相隔离变压器11技术参数为：额定电压：10/10kv，额定容量：800kva。
[0103]
10kv滤波单元12，作用为祛除工频电源系统中的高频干扰，确保后续工频试验变压器局放水平较低。其技术参数为：在0.05～2mhz，插入损耗为70db，工作电压为10kv,额定容量为800kva。
[0104]
900kv/2a无局放sf6试验变压器成套单元13，包括工频试验变压器，其电压可通过gil口对口接入或sf6套管引出。900kv/2a无局放sf6试验变压器成套单元13至少包括：补偿电抗、电容分压器、耦合电容、测量装置、保护电阻。其主要参数为：
[0105]
型号：ydsw-900/1800
[0106]
额定电压：900kv
[0107]
额定电流：2a
[0108]
额定容量：1800kva
[0109]
局放水平：＜3.0pc
[0110]
配套补偿电抗器：额定容量：2000kva，连续可调
[0111]
低压额定电压：10kv
[0112]
配套分压器：900kv/800pf兼作局放耦合电容器
[0113]
配套保护电阻：5kω
[0114]
电流测量：具备高、低压绕组输出电流测量
[0115]
配套sf6出线套管：900kv(电压引出)
[0116]
tpu保护装置：配备。
[0117]
后级开关单元14，用于配套10kv开关柜，起控制保护作用。
[0118]
光纤通讯线15，gis/gil全工况长期带电试验系统的主要通讯方式，通过光纤将各个设备、子系统的控制、测量、保护信号集中。
[0119]
试验测控单元16，包括电压测量、电流测量、控制保护和数据记录等功能。

技术特征：
1.一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是：至少包括：0.38kv滤波单元(1)用于为祛除电源系统中的高频干扰，确保后续交流移相调压器单元稳定工作；交流移相调压器单元(2)用于调整升流单元输入电压幅值和相位可调；有源电力滤波器(3)用于祛除交流移相调压器单元后的噪声干扰；大电流升流单元(4)用于将经交流移相调压单元和apf滤波之后交流电压感应到大电流回路中，继而在大电流回路上建立电流；高电位光纤电流表(5)将gis型ct套于gis工装上，测量试验回路电流通过光纤传输；升流单元gil工装(6)用于配合安装升流单元，其内导体兼做升流单元二次绕组，其上可感应电压，进而建立大电流回路；gil对接口(7)用于完成gil工装和试品的连接；sf6出线套管(8)用于将交流电压引入；被试gis(9)为试验考核对象，它承受全工况大电流和高电压；柱式调压器(10)用于调节900kv/2asf6试验变压器的电压；单相隔离变压器(11)它起隔离作用，用于地确保sf6试验变压器电源噪声水平较低，为后续局部放电监测提供保证；10kv滤波单元(12)用于祛除工频电源系统中的高频干扰，确保后续工频试验变压器局放水平较低；900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)，将电压通过gil口对口接入或sf6套管引出；后级开关单元(14)用于配套10kv开关柜，起控制保护作用；光纤通讯线(15)用于通过光纤将各个设备、子系统的控制、测量、保护信号集中；试验测控单元(16)用于完成电压测量、电流测量、控制保护和数据记录。2.一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验装置，其特征是，到少包括：0.38kv滤波单元(1)、交流移相调压器单元(2)、有源电力滤波器(3)、大电流升流单元(4)、高电位光纤电流表(5)、升流单元gil工装(6)、gil对接口(7)、sf6出线套管(8)、被试gis(9)、柱式调压器(10)、单相隔离变压器(11)、10kv滤波单元(12)、900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)、后级开关单元(14)、光纤通讯线(15)、试验测控单元(16)进行电连接；具有300kva功率容量的0.38kv的输入电压通过0.38kv滤波单元(1)后进入交流移相调压器单元(2)的输入端，对输入电压幅值和相位调节后，在通过有源电力滤波器(3)和大电流升流单元(4)进行滤波和升流，通过升流单元gil工装(6)和gil对接口(7)加截在被试gis(9)上；在gil对接口(7)一端回路上套接有通过sf6出线套管(8)，通过sf6出线套管(8)将gil对接口(7)与900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)连接，900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)通过后级开关单元(14)与10kv滤波单元(12)、单相隔离变压器(11)、柱式调压器(10)构成的串联回路连接至10kv/900kva单相交流上；试验测控单元(16)通过光纤通讯线(15)与900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)、被试gis(9)和交流移相调压器单元(2)进行通信，通过光纤通讯线(15)将900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)、被试gis(9)和交流移相调压器单元(2)的控制、测量、保护信号进行集中。3.根据权利要求2所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验装置，其特征是，所述的交流移相调压器单元(2)由隔离升压变压器、整流器及逆变器三个部分组合而
成，其中整流器采用三相不控整流桥，逆变器采用传统两电平结构，隔离升压变压器与主电源隔离，用于提高整流桥侧交流电压，保障逆变器输出电压达到设计要求。4.根据权利要求2所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验装置，其特征是，所述的交流移相调压器单元(2)选用如下技术参数如下：输入电压0.38kv，三相；输出电压0～5.5kv，单相；额定容量300kva；移相范围0～180
°
；过载能力350kva，1min。5.根据权利要求1所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是，所述的大电流升流单元(4)包括：一次绕组、二次绕组，一次绕组分为3组，由大截面铜线和铁心组成，二次绕组为配套gil工装内一次导体，它通过电磁感应原理将经交流移相调压单元和apf滤波之后交流电压感应到大电流回路，继而在大电流回路上建立电流。6.根据权利要求2所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验装置，其特征是：所述的交流移相调压器单元(2)选用技术参数如下见：gis型，共3组，每组输出电流0～2100a；一次绕组额定电压：5.5kv；二次绕组感应电压：0.055kv；二次绕组感应电流：0～6300a连续可调；配套补偿电容器组：5.5kv，额定容量750kvar，分组可调；高电位光纤电流表5，gis型ct套于gis工装上，测量试验回路电流，其传输通过光纤；测量电流范围：0～8000a，精度0.5。7.根据权利要求1所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是：所述的升流单元gil工装(6)用于配合安装升流单元，其内导体兼做升流单元二次绕组，其上可感应电压，进而建立大电流回路，主要技术参数：额定电压1000kv，额定电流8000a，绝缘水平：工频：1100kv,1min、雷电2400kv，操作1800kv。8.根据权利要求1所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是：所述的gil对接口(7)由气隔绝缘子和大小法兰过渡盘、一小段gil母线等组成，用于回路的快速连接；sf6出线套管8技术参数：额定电压1000kv，额定电流6300a，绝缘介质sf6，气体压力0.4mpa；被试gis9为试品，由隔离开关、断路器、快速接地开关、操作机构等组成，是试验考核对象，他承受大电流和高电压；试验参数：635kv，6300a全工况：柱式调压器10，用于调节900kv/2asf6试验变压器的电压，其额定参数为：型号：tydz-800/10/0～10.5，单相额定容量：800kva输入电压：10kv输出电压：0～10.5kv冷却方式：onan调压方式：电动调压空载损耗：小于1％sn负载损耗：小于3％sn波形畸变率：＜1.5％阻抗电压：uk≤8％，在20～80％负载条件。9.根据权利要求1所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是：所述的单相隔离变压器(11)起隔离作用，一二次绕组中间带有接地屏障隔开，确保
sf6试验变压器电源噪声水平较低，为后续局部放电监测提供保证。10.根据权利要求1所述的一种回路电流相位可调的gis/gil全工况带电试验系统，其特征是：所述的900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)包括工频试验变压器，其电压通过gil口对口接入或sf6套管引出，900kv/2a无局放sf6试验变压器(13)至少包括：补偿电抗、电容分压器、耦合电容、测量装置、保护电阻，其主要参数为：型号：ydsw-900/1800额定电压：900kv额定电流：2a额定容量：1800kva局放水平：＜3.0pc配套补偿电抗器：额定容量：2000kva，连续可调低压额定电压：10kv配套分压器：900kv/800pf兼作局放耦合电容器配套保护电阻：5kω电流测量：具备高、低压绕组输出电流测量配套sf6出线套管：电压引出900kv；tpu保护装置：配备。

技术总结
本发明涉及一种GIS/GIL带电试验技术，特别是一种回路电流相位可调的GIS/GIL全工况长期带电试验系统，其特征是：0.38kV滤波单元(1)用于为祛除电源系统中的高频干扰，确保后续交流移相调压器单元稳定工作；交流移相调压器单元(2)用于调整升流单元输入电压幅值和相位可调；有源电力滤波器(3)用于祛除交流移相调压器单元后的噪声干扰；大电流升流单元(4)用于将经交流移相调压单元和APF滤波之后交流电压感应到大电流回路中，继而在大电流回路上建立电流；高电位光纤电流表(5)将GIS型CT套于GIS工装上，测量试验回路电流通过光纤传输。它能模拟不同类型负载(感性负载、容性负载)的长期带电试验状况。带电试验状况。带电试验状况。


技术研发人员：李华良 于胜斌 张乐 庞明明 吴耿博 王丁 姜明丽 赵红伟 吉小振
受保护的技术使用者：中国启源工程设计研究院有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/22