對GIS設備同頻同相交流耐壓試驗技術的探索

阮日寧

（廣西南寧拓能勞務有限責任公司 廣西南寧 530031）

對GIS設備同頻同相交流耐壓試驗技術的探索

阮日寧

（廣西南寧拓能勞務有限責任公司 廣西南寧 530031）

本文主要分析GIS設備同頻同相交流耐壓試驗技術，在雙母線接線的GIS設備處建立或是檢修之后，對其實行交流耐壓的試驗，且在母線與開關斷口的隔離處所進行的試驗電壓與運行電壓同頻同相，開關斷口上所承受的電壓幅值，即兩側電壓的差值，遠低于母線隔離開關斷口處的絕緣水平。

GIS設備；同頻同相；交流耐壓

前言

GIS設備因在運行時，具有操作簡便、節約資源等特點，被廣泛地應用于當前的城市電網建設當中。且隨著城市供電負荷漸漸提高，以及城市電網不斷優化，GIS設備的修建工程漸漸增加。而在GIS設備的運行初期，隨著運行的年限逐漸增長，大部分GIS設備都進入維修的周期。在大部分GIS設備的建設與維修中，為了配合GIS設備的耐壓試驗工作，工作人員需根據以往耐壓試驗的技術與方法，需要把GIS母線全停，同時也要克服轉電難的問題，所承受的電網風險較高。因此，為轉變GIS母線全停的狀態，有效地探索GIS設備同頻同相交流耐壓試驗技術具有非常重要的意義。

1 分析GIS設備同頻同相交流耐壓試驗的工作原理

GIS設備的同頻同相交流的耐壓試驗技術，主要利用相鄰的設備在運行過程中，將產生的電壓當做參考電壓，經調感串聯諧振的方法來形成試驗電壓，同時應用鎖相環方法，對電壓頻率與相位實行跟蹤，以便將試驗電壓與運行電壓頻率的相位保持在同頻同相的狀態下，在此種態之下，可將相位角控制在0.5～1°間，在GIS設備同頻同相的狀態之下，隔離開關斷口的電壓波形如圖1所示。

圖1 隔離開關斷口電壓波形圖

在同頻同相的狀態之下，GIS設備的運行部位與間隔的連接處隔離開關的斷口所承受的電壓，即試驗電壓U1與運行電壓U2的差值，所形成的差值遠遠小于隔離開關的斷口處的工頻擊穿形成的電壓，所以不會造成此隔離開關的斷口處發生擊穿，也不會影響到其他運行狀態下的GIS設備。

2 分析GIS設備母線隔離開關斷口的電壓

按照有關規定，應用GIS設備交流耐壓試驗技術時，在試驗中，同一個電壓等級GIS設備需全部停電，主要由于GIS設備在擴建或是檢修間隔之后，尤其是對雙母線連接的GIS變電站，應用串聯諧振或電抗器并聯的補償方式，對現場的交流耐壓進行試驗。因試驗電壓與運行電壓屬于兩個完全不一樣的系統，其運行頻率與相位有很大差異，而在新擴建或是檢修的部分和原先的運行部位間，僅僅經母線隔離的開關將其斷開，所以斷口電壓與試驗電壓都和運行電壓存在一定的聯系，其值取主要取決于試驗電壓與運行電壓在運行時，所產生的電壓頻率與相位，而且隨著時間的改變，具有很大的不確定性。

2.1 運行電壓與試驗電壓頻率一致，相位存在差異

若試驗電壓和運行電壓的頻率一致，相位存在差異，即：ω1=ω2=ω3，φ1≠φ2這時隔離開關斷口處的電壓可表示為：

如果φ1-φ2的絕對值為π，那么△U就能取得最大值，這時的△Umax=

2.2 運行電壓與試驗電壓頻率、相位一致

若運行電壓與試驗電壓頻率、相位一致，則位于同頻率同相位的試驗狀態之下，這時方便計算，假設 φ1≠φ2=0，而且 ω1=ω2=ω0，那么隔離開關的斷口處電壓可表示為：

2.3 運行電壓與試驗電壓的頻率相位存在差異

若試驗電壓與運行電壓的頻率相位存在差異，那隔離開關斷口處的電壓可表示為：

通常情況下，試驗電壓頻率在40～100Hz間，就會存在一個t值，取試驗電壓U1的最大值，運行電壓U2的最小值，即這時試驗電壓與母線運行時的電壓相位剛好呈反相，則隔離開關的斷口處承受到的電壓就是試驗電壓和母線在運行時的電壓幅值和。

3 分析GIS設備同頻同相耐壓試驗技術的安全性

GIS設備在進行同頻同相耐壓試驗的時候，耐壓試驗的部分和之前運行的部分只能經隔離開關將其分割，因而，設計人員應設計一套安全性及可靠性較高的系統，以便保證試驗的安全性。控制維護系統不僅能對試驗電壓、運行、斷口等電壓進行實時監控，還能對相位差及頻率等參數進行監控，且具備三重保護的功能。①GIS設備的同頻同相維護，若參考電壓、試驗電壓的頻率出現偏差，相位出現位移，且超出裝置所設置的定值時，同頻同相維護可在規定時間內進行動作，試驗的電壓會自動地降低，進而停止加壓；②高壓過電壓的維護，當試驗的電壓超出所設置的保護整定值的時候，系統會自動報警，發出信號，及時關閉電源的輸出，進而停止加壓；③高壓閃絡維護，如果監控的試驗電壓與參考電壓出現閃絡，以及監控隔離區域的斷口電壓出現擊穿，系統會自動報警，發出信號，及時將電源關閉。

4 分析同頻同相交流耐壓試驗的危險因素與解決對策

GIS設備在進行交流耐壓試驗之前，應仔細分析各項危險因素，制定解決對策，以保證試驗人員的安全性。

（1）PT的二次信號取樣存在問題，如選取信號的相別存在差異，不屬于同名端或是信號斷路等，解決對策：①試驗人員在進行試驗之前，都應先檢測PT二次信號模擬單元兩側的直阻值與信號線的絕緣電阻，以確保PT信號的正常傳輸；②在PT的二次信號線上，高壓端與地端存在標記，PT的二次信號取樣需由供電單位的專職人員實施，經雙方進行確認之后進行試驗，在試驗過程中，還要安排專門人員進行看護，以免出現誤碰；③在GIS設備母線的PT信號取樣發生錯誤，母線的PT信號取樣出現劇烈的波動以及信號頻率出現異常，一旦發現PT取樣的二次信號具有以上異情況發生，會立刻報警且啟動有關保護裝置。

（2）在GIS設備的耐壓試驗中，運行母線氣室的絕緣擊穿很可能會造成運行過程中，母線出現接地故障，這時若運行的線路的間隔開關發生拒動，則會導致上級的電源發生越級跳閘，進而擴大事故區域。解決對策：在耐壓試驗的停電檢修過程中，縮短運行路線對側II段的保護時間，而且在耐壓試驗之前，試驗人員應仔細檢查母差運行是否處于正常運行的狀態。

（3）母線隔離開關處的分閘發生故障，造成斷口處的絕緣距離較大。解決對策：試驗人員仔細查看分閘的標識是否到位，必要的時候可加大X射線的成像，以保證母線隔離開關處的分閘能夠到位。

（4）GIS設備母線的隔離開關處斷口的絕緣能力降低。解決對策：①試驗人員在試驗之前，對GIS設備的氣體濕度、氣體分解物等進行檢測，保證GIS設備母線絕緣處于正常狀態；②在加壓時，對母線隔離的開關實行局放的帶電檢測，以實施監控母線的絕緣情況，一旦出現異常，及時降低母線的電壓，進而停止試驗工作。

5 結語

總而言之，GIS設備同頻同相交流耐壓試驗技術的安全性與可靠性較高，適用的區域非常廣，能夠在不需要停電的情況之下，對GIS設備的擴建或是解體檢修的部分實行交流耐壓的試驗工作，其實行性強。而且，此項檢驗技術的有效實施，不僅能提升GIS變電站供電的安全性與可靠性，還能推行電網企業的可持續發展。

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TM595

A

1004-7344（2016）06-0079-02

2016-2-8

阮日寧（1983-），男，助理工程師，大專，主要從事電氣設備安裝及試驗工作。