CN103336188A

CN103336188A - 一种适用于gis设备用升流装置

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Publication number: CN103336188A
Application number: CN2013102086163A
Authority: CN
Inventors: 康钧; 李渊; 张海宁; 钱进; 沈洁; 沈杨; 柴元德; 邓大勇; 谢彭盛; 曲全磊; 于鑫龙; 包正红
Original assignee: QINGDAO ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE; QINGHAI DIANYAN TECHNOLOGY Co Ltd; QINGHAI ELECTRIC POWER CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: QINGDAO ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE; QINGHAI DIANYAN TECHNOLOGY Co Ltd; QINGHAI ELECTRIC POWER CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明提供一种适用于GIS设备用升流装置，其特征在于：包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器；柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧，并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感，升流穿心器的穿心结构套在GIS管母外壳处，在主回路中感生电流。本发明整套升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装升流器使升流装置达到升流的目的；可以应用于GIS设备故障仿真试验系统中，利用升流装置升至额定电流，来模型GIS设备在现场的运行工况，并进行相关的故障复现试验研究。

Description

一种适用于GIS设备用升流装置

技术领域

本发明涉及一种适用于GIS设备用升流装置，属于变压器技术领域。

背景技术

升流技术具有升流速度快、测量误差小、体积小，容易安装和拆卸、性能稳定，操作简单，不会对其他设备产生任何影响等特点，对提高GIS设备现场检测及实验室的试验研究具有重要的作用。

因此，研发一套利用50Hz工频电源的成套升流装置，利用该套装置模型GIS设备现场的运行工况，并进行相关试验研究，得出电流对GIS内部缺陷的影响情况具有重要的作用。有鉴于此，有必要提供一种适用于GIS设备用升流装置，以满足电力系统的工作需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于GIS设备用升流装置，可以满足在运行工况下模拟各种典型缺陷开展带电检测研究。

本发明的技术方案是：一种适用于GIS设备用升流装置，其特征在于：包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器；柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧，并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感，升流装置的穿心结构套在GIS管母外壳处，在主回路中感生电流。

如上所述的适用于GIS设备用升流装置，其特征在于，所述侧面斜开口穿心升流器由硅钢片、玻璃丝包铜线、夹件、穿心拉杆、导电杆以及补偿电容组成互为连接关系的整体结构，采用硅钢片叠装而成，再辅以高强度铁心夹件以及穿心拉杆紧固；线圈采用双玻璃丝包铜线，同时采用线圈与铁心耦合结构，能减小漏抗的产生；穿心升流器底板上安装升缩杆做支撑。由此带来的技术效果是：体积小，容易安装和拆卸、性能稳定，操作简单，不会对其他设备产生影响。

如上所述的适用于GIS设备用升流装置，其特征在于，所述柱式电动调压器由6只线圈并联组成，装有输入、输出电压表，输出电流表。由此带来的技术效果是：相比其他调压器具有起始电压低，波形失真小，效率高，功耗小，过载能力强等优点。

如上所述的适用于GIS设备用升流装置，其特征在于，所述自愈式电容器为长方体结构，采用单相连线方式，内置放电电阻。

本发明的有益效果是：本发明的升流装置主要具备以下几方面的特征：1、整套升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装升流器使升流装置达到升流的目的；2、整套升流装置采用原边电容补偿的方式在原边并入2个补偿电感，平衡回路中的感性无功使试验电源盒调压器的容量大大减小；3、整套升流装置的电流满足GIS设备额定工况下电流的需求，还可研究电流的变化对GIS内部电场的影响情况。

它还具有如下优点：侧面斜开口穿心升流器体积小，容易安装和拆卸、性能稳定，操作简单，不会对其他设备产生任何影响；柱式电动调压器，相比其他调压器具有起始电压低，波形失真小，效率高，功耗小，过载能力强等优点，整套升流装置的各主要组成部分均装有吊具，方便现场进行拆装移动。

附图说明

图1 是本发明GIS 电流互感器试验升流原理图。

图2是本发明 GIS设备试验线路图。

图3是本发明升流器原边并联电容器的试验原理图。

图4是本发明穿心升流器装置结构。

图5是本发明升流装置实际接线图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

本发明提供的一种适用于GIS设备用升流装置，其特征在于：包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器。升流装置各器件连接如图1所示，其中：YT为柱式电动调压器，ST为穿心升流器，TA为气体绝缘封闭式组合电器电流互感器，R为气体绝缘封闭式组合电器回路的等效电阻，Z_L为回路的等效电感，C为自愈式电容器；柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧，并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感。穿心升流器的穿心结构套在GIS管母外壳处，在主回路中感生电流。

侧面斜开口穿心升流器：为一种大电流产生设备。由以下部分组成：主要由硅钢片、玻璃丝包铜线，夹件，穿心拉杆，导电杆以及补偿电容组成互为连接关系的整体结构。采用优质、轻薄的硅钢片叠装而成，再辅以高强度铁心夹件以及穿心拉杆紧固，线圈使用了双玻璃丝包铜线，选取比较大的截面以保证设备在长期运行下不会发热，同时采用独特的线圈与铁心耦合结构，能大大减小漏抗的产生。铁心开口作特殊处理，使整套设备的有功损耗更低，符合节能环保的要求。穿心升流器底板上安装升缩杆做支撑。采用穿心结构套在GIS管母外壳处，在主回路中感生电流。优点表现在体积小，容易安装和拆卸、性能稳定，操作简单，不会对其他设备产生任何影响。

整套升流装置采用电磁感应原理在GIS管母外壳处套装升流器达到升流的目的，在带电检测过程中，升流装置电流可升至额定运行电流。

柱式调压器是一种适用与高压试验调压的产品，它由6只线圈并联组成，装有输入、输出电压表，输出电流表。主要功能有开机自动回零，升、降压按钮，升、降压指示，回零指示等功能。相比其他调压器具有起始电压低，波形失真小，效率高，功耗小，过载能力强等优点。

自愈式电容器为长方体结构，采用单相连线方式，内置放电电阻。

本发明的工作原理及主要参数的计算过程（以实验室363kV GIS设备为例）：

（1） GIS组合电器回路电感的计算方法验证

试验线路图（见图2）：母排长度L≈11米，母排截面积：1200mm²，试验回路近似为圆形，母排所围截面积S≈8.2m²

试验参数：直流电阻R=0.0005835Ω

试验电压	试验电流	计算阻抗	计算电感
				1.85V	600A	0.0030Ω	9.4μH
3.1V	1000A	0.0031	9.7μH
				4.78V	1500A	0.0032	10μH

结论：

根据公式：回路等效电感L=μN2S/L，N，S，L分别为匝数，面积，和长度，在N，S，L一定的情况下，电感量是固定不变的。而在现场的模拟仿真中，试验数据得到的电感量也基本符合公式的计算。

（2）采用升流器原边电容补偿

在现场试验中，根据现场的具体情况，由于回路较短，等效电感较小，采用升流器原边电容补偿形式。用升流器原边并联电容的容性无功将回路中的感性无功完全平衡掉，可使试验电源和调压器的容量大大减小。

在试验中，试验回路阻抗参数在安装前进行检定，试验回路仅为11m。回路直流电阻为0.0005835Ω，回路电感为10μH。则回路感抗计算得为：

XL=ωL=3.1mΩ

Z = (0.5835+ j3.1) mΩ。当回路中需要流过3.15 kA 的电流I时，回路消耗的复功率P + jQ ≈ (5.9 + j30.76)kVA。

可以看出，由于回路的感抗远大于回路的电阻，回路电阻消耗的有功功率P 只有5.9 kVA，而回路消耗的无功功率Q 为30.76 kVA。如果按照这种方式升流，在不考虑线路损耗以及调压器和升流器自身损耗的情况下，需要的调压器和升流器的容量大为增加。根据回路感抗远大于电阻的特点，利用并联电容或者串联电容的方法进行无功补偿，当电容量的大小调节达到谐振时，能够使得感性无功和容性无功互相平衡，从而大大降低对电源、调压器以及升流器的容量要求。计算过程为：

穿心升流器的匝数比n=380V/12V≈32

因此，折算至升流器原边的感抗XL’=n2*XL≈3.2Ω

当XL’=ωL=1/ωC时，并联电容C的容性无功能平衡感性无功。

所以，需要的C=1/ωXL’=1000μF，根据计算结果，需要两个500μF的电容并联可获得满足要求的补偿电容量。

在升流器原边并联电容器的试验原理如图3所示，其中：YT为调压器，ST为升流器，R为回路的等效电阻，Z_L为回路的等效感抗，C为并联补偿电容。

因此，采用升流器原边电容补偿形式，由于并联补偿电容的容性无功与回路的感性无功相平衡，使得电源容量和调压器的容量只需要提供回路的有功消耗。但是对于升流器来说，由于并联补偿电容在其原边，对升流器副边(输出侧)整个回路的感性无功无法进行补偿，升流器的输入容量仍然是S=P+jQ，升流器的输出电压也会很高。

升流器原边并联电容器：减小了调压器的输入容量，升流器仍需要按实际容量考虑。适用于回路阻抗较小、大电流回路是高压的回路。

本发明实施例主要参数：（以适用于实验室363kV GIS设备为例）

（a）穿心升流器技术参数

序号	名称	单位	数值
				1	产品型号	－	CXB-60
2	线圈温升	℃	≤55/158
				3	铁心温升	℃	≤60
4	铁芯窗口尺寸	Mm	430×415
				5	开口位置	°	45
6	多台并联运行	－	可以
				7	一次绕组导线电流密度	A/mm2	≤2.3
8	额定励磁电流	A	≤10
				9	额定电压下磁密	T	≤1.5
10	绕组对地绝缘电阻	MΩ	≥100
				11	变压比		38/32
12	噪声	dB	≤60
				13	工频短时耐受电压	kV	2kV，1 min，不击穿

使用条件

序号	名称	单位	参数
				1	输入电压	V	380（最高工作电压420V）
2	输入电流	A	158
				3	频率	Hz	50
4	开口输出电压	V	10/11.9
				5	二次输出电流	A	6000
6	环境温度	℃	-10～+45
				7	相对湿度	%	30～95
8	使用地点		户外

执行的标准

穿心变压器是电力电缆加热系统配套用的专用设备之一，目前还没有该产品的国家标准或行业标准，产品的性能遵循本技术协议规定的技术要求，文件中没有规定的性能满足下述标准的最新版本。

GB/T 1094－1985 电力变压器

GB/T 7328－1987 变压器和电抗器的声级测定

电力系统情况：

输入电压：380V

开口输出电压：10V/11.9V

系统额定频率： 50 HZ

(b)电流发生装置性能要求

序号	名称	单位	标准参数值
				一	升流器
1	结构		穿心结构
				2	额定容量	kVA	600
3	变比		400/10 和400/12且任意两台偏差≤0.5%
				4	二次额定电流	A	6000(400/10) 5000(400/12)
5	空载电流	A	≤4，且任意两台偏差≤10%
				二	补偿电容
1	型号		BKMJ0.86-117-1
				2	额定电压	V	860
3	容量	kVar	117
				4	电容量	uF	1000

150kVA柱式电动调压器技术参数

采用本发明实施例装置对GIS设备进行升流达到额定电流，具体试验步骤如下：

第一步：将GIS设备装置气室相应回路隔离开关闭合，使GIS装置处于通流状态。

第二步：检查GIS设备接地性，确保GIS设备只有一点接地。

第三步：按照实际接线图接线：

（1）将柱式电动调压器下方输入端A，X用大电流导线接380V实验室电源；将两台穿心升流器上方两边标记“0v ”，“10V ”的输入端子并联后接入柱式电动调压器下方输出端a，x；

（2）自愈式电容器并联在一次侧升流器输入端，即将两台自愈式并联电容器的端子分别并联至两台穿心升流器“0v ”,“10V ”的输入端子；

（3）将CT二次侧的端子短接，选择合适的变压比（如1#，2#短接，即选择1000:1 的变压比），用精密电流表监测测量二次电流I1。

第四步：调节柱式电动调压器的输出电压，使实验回路缓慢升流至各电流档位。并记录实验数据。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种适用于GIS设备用升流装置，其特征在于：包括侧面斜开口穿心升流器、柱式电动调压器及自愈式电容器；柱式电动调压器与穿心升流器链接组成升流装置的一次侧，并联自愈式电容器用来平衡回路的等效电感，升流穿心器的穿心结构套在GIS管母外壳处，在主回路中感生电流。

2.根据权利要求1所述的适用于GIS设备用升流装置，其特征在于，所述侧面斜开口穿心升流器由硅钢片、玻璃丝包铜线、夹件、穿心拉杆、导电杆以及补偿电容组成互为连接关系的整体结构，采用硅钢片叠装而成，再辅以高强度铁心夹件以及穿心拉杆紧固；线圈采用双玻璃丝包铜线，同时采用线圈与铁心耦合结构，能减小漏抗的产生；穿心升流器底板上安装升缩杆做支撑。

3.根据权利要求1所述的适用于GIS设备用升流装置，其特征在于，所述柱式电动调压器由6只线圈并联组成，装有输入、输出电压表，输出电流表。

4.根据权利要求1所述的适用于GIS设备用升流装置，其特征在于，所述自愈式电容器为长方体结构，采用单相连线方式，内置放电电阻。