Gis設(shè)備試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置及方法，該試驗(yàn)裝置包括GIS設(shè)備殼體，設(shè)置在GIS設(shè)備殼體中的三根導(dǎo)體，導(dǎo)體上至少穿設(shè)有兩個(gè)盆式絕緣子，與三根所述導(dǎo)體的端部電連接的交流電源，每根所述導(dǎo)體與所述交流電源的一相對(duì)應(yīng)連接，以及與所述GIS設(shè)備外殼電連接的直流電源。本發(fā)明分別通過高壓交流電源給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加交流電壓，通過高壓直流電源給GIS設(shè)備外殼施加直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)給GIS設(shè)備施加交直流疊加電壓，以測(cè)試GIS設(shè)備長(zhǎng)期耐受交直流電壓的能力。
【專利說明】GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電設(shè)備試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性直流輸電系統(tǒng)中，換流閥交流側(cè)由于受直流極線電壓不平衡的影響，在原交流電壓應(yīng)力下疊加了一個(gè)直流電壓分量。柔性直流換流站由于目前容量較小，且多應(yīng)用于環(huán)境要求較高的場(chǎng)合，一般采用戶內(nèi)緊湊型布置，這也要求設(shè)備選擇上多采用GIS(GasInsulated Switchgear的簡(jiǎn)稱，GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，國(guó)際上稱為“氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備”)等緊湊型設(shè)備。而GIS設(shè)備承受直流電壓能力較差，主要是在長(zhǎng)期直流電壓影響下，GIS內(nèi)部盆式絕緣子表面會(huì)產(chǎn)生電荷積聚，當(dāng)時(shí)間增加電荷量積聚到一定程度時(shí)，會(huì)破壞GIS設(shè)備內(nèi)部的絕緣性能。
[0003]而在交直流電壓同時(shí)作用下，理論上只要有電壓過零點(diǎn)，對(duì)電荷的積聚情況會(huì)有利。但目前還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可以參照，只能通過試驗(yàn)來驗(yàn)證。對(duì)于試驗(yàn)電源裝置，國(guó)內(nèi)還沒有試驗(yàn)機(jī)構(gòu)有同時(shí)發(fā)生高壓交直流電壓波形的試驗(yàn)設(shè)備。由于柔性直流輸電技術(shù)在國(guó)內(nèi)外剛剛發(fā)展，對(duì)GIS設(shè)備承受交直流疊加作用的應(yīng)用場(chǎng)合不多，未見有相關(guān)的試驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，針對(duì)上述GIS設(shè)備沒有承受交直流疊加作用的試驗(yàn)方案和相應(yīng)試驗(yàn)裝置的問題，本發(fā)明提出一種GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置及方法。
[0005]其技術(shù)方案如下:
[0006]一種GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，包括GIS設(shè)備殼體，設(shè)置在所述GIS設(shè)備殼體中的三根導(dǎo)體，所述導(dǎo)體上穿設(shè)有至少兩個(gè)絕緣子，與三根所述導(dǎo)體的端部電連接的交流電源，每根所述導(dǎo)體與所述交流電源的一相對(duì)應(yīng)連接，以及與所述GIS設(shè)備外殼電連接的直流電源。
[0007]分別通過高壓交流電源給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加交流電壓，通過高壓直流電源給GIS設(shè)備外殼施加直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)給GIS設(shè)備施加交直流疊加電壓，以測(cè)試GIS設(shè)備長(zhǎng)期耐受交直流電壓的能力，而無需研制特殊的試驗(yàn)電源發(fā)生器和采用換流變壓器來給GIS設(shè)備施加疊加的交直流電壓，既能利用現(xiàn)有的設(shè)備實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)又能降低試驗(yàn)成本。同時(shí)避免了電壓因?yàn)榻?jīng)過換流變壓器后，波形發(fā)生畸變從而影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的問題；另外也避免了因采用相關(guān)試驗(yàn)裝置(如特殊的試驗(yàn)電源發(fā)生器)的研發(fā)制作工期長(zhǎng)、費(fèi)用高、方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較差的問題。
[0008]下面對(duì)其進(jìn)一步技術(shù)方案進(jìn)行說明:
[0009]優(yōu)選的是，所述絕緣子為三相絕緣子，所述三相絕緣子上設(shè)置有三個(gè)安裝孔，每根所述導(dǎo)體穿過一個(gè)所述安裝孔。三根導(dǎo)體同時(shí)穿過一個(gè)三相絕緣子，試驗(yàn)裝置能測(cè)試在這種情況下，GIS設(shè)備中的三相絕緣子在耐受交直流疊加電壓作用下的電荷聚積情況，檢測(cè)其絕緣性能。
[0010]優(yōu)選的是，其中至少一根所述導(dǎo)體具有延伸段，所述延伸段上至少穿設(shè)有一個(gè)單相絕緣子。多根導(dǎo)體中的至少一根延伸穿過一個(gè)單相絕緣子，試驗(yàn)裝置能測(cè)試在這種情況下，GIS設(shè)備中的單相絕緣子在耐受交直流疊加電壓作用下的電荷聚積情況，能同時(shí)檢測(cè)穿設(shè)在相同導(dǎo)體上的三相絕緣子和單相絕緣子的絕緣性能。
[0011]優(yōu)選的是，所述絕緣子為單相絕緣子，每根所述導(dǎo)體上至少穿設(shè)有兩個(gè)所述單相絕緣子。在這種情況下，各根導(dǎo)體設(shè)置在不同的空間中，每根導(dǎo)體在至少兩處穿設(shè)有單相絕緣子，能檢測(cè)Gis設(shè)備中的單相絕緣子在耐受交直流疊加電壓作用下的的電荷聚積情況，以檢測(cè)其絕緣性能。
[0012]優(yōu)選的是,還包括絕緣座,所述絕緣座包括安設(shè)所述GIS設(shè)備殼體的安裝平臺(tái)，與所述安裝平臺(tái)連接的多個(gè)絕緣支柱，以及與所述絕緣支柱連接的安裝底板。在一般情況下，GIS設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需要接地，但是在本試驗(yàn)方案中，GIS設(shè)備外殼連接有高壓直流電，因此需要設(shè)計(jì)特殊的絕緣座將GIS設(shè)備與地隔離開，同時(shí)在試驗(yàn)過程中，還必須采取必要的安全措施，以保證試驗(yàn)人員的安全。
[0013]本發(fā)明還提出一種GIS設(shè)備試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0014]給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加交流電壓，給GIS設(shè)備殼體施加直流電壓。即直接通過現(xiàn)有的交流電源給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加高壓交流電，直接通過現(xiàn)有的直流電源給GIS設(shè)備殼體施加高壓直流電；
[0015]檢測(cè)GIS設(shè)備中的盆式絕緣子表面的電荷積聚量。在對(duì)GIS設(shè)備施加疊加的交流電壓和直流電壓后，利用試驗(yàn)儀器觀察GIS設(shè)備中的各種盆式絕緣子表面的電荷量，以觀測(cè)其長(zhǎng)期耐受高壓交直流電壓時(shí)的絕緣性能。
[0016]下面對(duì)其進(jìn)一步技術(shù)方案進(jìn)行說明:
[0017]優(yōu)選的是，在試驗(yàn)?zāi)┢冢oGIS設(shè)備施加沖擊電壓。通過最后施加沖擊電壓，可檢查GIS設(shè)備內(nèi)部的絕緣性能有沒有遭受破壞。
[0018]優(yōu)選的是，通過交流電源發(fā)生器和升壓變壓器給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加高壓交流電壓，同時(shí)通過直流電源發(fā)生器給GIS設(shè)備外殼施加高壓直流電壓。都是利用現(xiàn)有的交流電源和直流電源進(jìn)行試驗(yàn)，不需要另外設(shè)計(jì)特殊的電源裝置。
[0019]優(yōu)選的是，試驗(yàn)進(jìn)行前，將GIS設(shè)備安裝在絕緣座上。高壓試驗(yàn)時(shí)，要保障試驗(yàn)人員的人身安全。
[0020]本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、能夠利用現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生試驗(yàn)所需的交直流疊加試驗(yàn)電壓，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；
[0022]2、避免研制和采購(gòu)新的試驗(yàn)設(shè)備，節(jié)省工期和費(fèi)用；
[0023]3、本試驗(yàn)方案的通用性好，對(duì)于類似工況的試驗(yàn)均可以采用這種試驗(yàn)方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中所述GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置的剖視示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中所述GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置主剖視示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中所述GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置左視示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:
[0028]100-GIS設(shè)備殼體，110-導(dǎo)體，120-三相絕緣子，130-單相絕緣子，200-絕緣座，210-安裝平臺(tái)，220-絕緣支柱，230-安裝底板，300-交流電源，400-直流電源。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]如圖1至圖3所示，本發(fā)明提出一種GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，包括GIS設(shè)備殼體100，設(shè)置在GIS設(shè)備殼體100中的三根導(dǎo)體110，導(dǎo)體110上至少穿設(shè)有兩個(gè)盆式絕緣子，與三根導(dǎo)體110的端部電連接的交流電源300，每根導(dǎo)體110與交流電源300的一相對(duì)應(yīng)連接，以及與GIS設(shè)備外殼100電連接的直流電源400。
[0031]分別通過高壓交流電源300給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體110施加交流電壓，通過高壓直流電源300給GIS設(shè)備外殼施加直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)給GIS設(shè)備中與導(dǎo)體110連接的盆式絕緣子施加交直流疊加電壓的目的，以測(cè)試GIS設(shè)備長(zhǎng)期耐受交直流電壓的能力，而無需研制特殊的試驗(yàn)電源發(fā)生器和采用換流變壓器來給GIS設(shè)備施加疊加的交直流電壓，既能利用現(xiàn)有的設(shè)備實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)又能降低試驗(yàn)成本。同時(shí)避免了電壓因?yàn)榻?jīng)過換流變壓器后，波形發(fā)生畸變從而影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的問題；另外也避免了相關(guān)試驗(yàn)裝置(如特殊的試驗(yàn)電源發(fā)生器)的研發(fā)制作工期長(zhǎng)、費(fèi)用高、方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較差的問題。
[0032]在一種情況下,各根導(dǎo)體110設(shè)置在不同的GIS設(shè)備殼體100空間中，每根導(dǎo)體110在至少兩處(該部位一般靠近導(dǎo)體110的端部位置)分別穿設(shè)一個(gè)單相絕緣子130 (均為盆式絕緣子)，每根導(dǎo)體110穿過該單相絕緣子130的中心位置處，這樣使電壓在絕緣子上作用更合理均勻。且兩個(gè)單相絕緣子130之間形成一個(gè)封閉空間，該空間中充有絕緣氣體，形成絕緣隔離保護(hù)空間。在這種情況下，通過對(duì)在不同的空間中的單根導(dǎo)體110上穿設(shè)的單相絕緣子130施加交直流電壓，能檢測(cè)GIS設(shè)備中的單相絕緣子130在長(zhǎng)期耐受交直流疊加電壓作用下的電荷積聚情況，以檢測(cè)其絕緣性能。
[0033]在第二種情況下，絕緣子為三相絕緣子120，該三相絕緣子120上設(shè)置有三個(gè)安裝孔，該三個(gè)安裝孔在三相絕緣子120上均勻布置，每根導(dǎo)體110穿過一個(gè)安裝孔，使每根導(dǎo)體110受到的作用電壓更均勻合理，三根導(dǎo)體110設(shè)置在GIS設(shè)備殼體100中的同一個(gè)空間中。疊加的交直流電施加在多根導(dǎo)體110同時(shí)穿過的三相絕緣子120上，試驗(yàn)裝置能測(cè)試在這種情況下，GIS設(shè)備中的三相絕緣子120在長(zhǎng)期耐受交直流疊加電壓作用下的電荷積聚情況，檢測(cè)其絕緣性能。
[0034]還有一種情況即GIS設(shè)備同時(shí)具有單根導(dǎo)體安裝空間，和多根(即三根)導(dǎo)體安裝空間時(shí)的情形，即在第二種情況的基礎(chǔ)上，三根導(dǎo)體110其中至少一根導(dǎo)體110具有延伸段，該延伸段上至少在一個(gè)部位(一般靠近端部位置)處穿設(shè)有單相絕緣子130。在這種情況下，試驗(yàn)裝置不僅能測(cè)試GIS設(shè)備中的單相絕緣子130在長(zhǎng)期耐受交直流疊加電壓作用下的電荷積聚情況，還能檢測(cè)GIS設(shè)備中的多相絕緣子120在長(zhǎng)期耐受交直流疊加電壓作用下的電荷積聚情況，即能同時(shí)檢測(cè)穿設(shè)在相同的導(dǎo)體110上的多相絕緣子120和單相絕緣子130的絕緣性能。
[0035]該GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置還包括絕緣座200，該絕緣座200包括安設(shè)GIS設(shè)備殼體100的安裝平臺(tái)210，與安裝平臺(tái)210連接的多個(gè)絕緣支柱220，以及與絕緣支柱220連接的安裝底板230，通過安裝底板230將整個(gè)裝置固定在地面上。在一般情況下，GIS設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需要接地，但是在本試驗(yàn)方案中，GIS設(shè)備外殼100連接有高壓直流電，因此需要設(shè)計(jì)絕緣座將GIS設(shè)備與地隔離開，同時(shí)在試驗(yàn)過程中，還必須采取必要的安全措施，以保證試驗(yàn)人員的安全。
[0036]本發(fā)明還提出一種GIS設(shè)備試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0037]試驗(yàn)進(jìn)行前，將GIS設(shè)備安裝在絕緣座200上。高壓試驗(yàn)時(shí)，要使試驗(yàn)裝置設(shè)備與地面絕緣，以保障試驗(yàn)人員的人身安全；
[0038]然后，給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體110施加交流電壓，給GIS設(shè)備殼體100施加直流電壓。即直接通過現(xiàn)有的交流電源300給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體110施加高壓交流電，直接通過現(xiàn)有的直流電源400給GIS設(shè)備殼體100施加高壓直流電。具體是通過交流電源發(fā)生器和升壓變壓器給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體110施加高壓交流電壓，即可對(duì)與導(dǎo)體110連接的盆式絕緣子(包括單相絕緣子130和三相絕緣子120)施加交流電壓，同時(shí)通過直流電源發(fā)生器給GIS設(shè)備外殼100施加高壓直流電壓，即可對(duì)與GIS設(shè)備外殼100和導(dǎo)體110連接的盆式絕緣子施加直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)盆式絕緣子疊加施加交流電和直流電。這里均是利用現(xiàn)有的交流電源和直流電源進(jìn)行試驗(yàn)，不需要另外設(shè)計(jì)特殊的電源裝置；
[0039]使用試驗(yàn)儀器檢測(cè)GIS設(shè)備中的盆式絕緣子(包括單相絕緣子130和三相絕緣子120)表面的電荷積聚量。在對(duì)GIS設(shè)備施加疊加的交流電壓和直流電壓后，利用試驗(yàn)儀器觀察GIS設(shè)備中的絕緣子表面的電荷積聚量，以觀測(cè)其長(zhǎng)期耐受高壓交直流電壓時(shí)的絕緣性能。
[0040]在試驗(yàn)?zāi)┢?，給GIS設(shè)備施加沖擊電壓。通過最后施加沖擊電壓，可檢查GIS設(shè)備內(nèi)部的絕緣性能有沒有遭受破壞。
[0041]具體地，選擇在GIS設(shè)備上施加交流166KV電壓并疊加直流14KV電壓為例來介紹本發(fā)明方案，電壓大小對(duì)本試驗(yàn)方案沒有影響，僅僅以該等級(jí)電壓做介紹。對(duì)三根導(dǎo)體施加166KV的交流電壓(線電壓)，即對(duì)單相導(dǎo)體施加95KV的交流電壓，同時(shí)在GIS設(shè)備的殼體上施加14KV的直流電壓，通過利用試驗(yàn)儀器觀察盆式絕緣子(包括單相絕緣子130和三相絕緣子120)表面的電荷積聚量，檢測(cè)其在長(zhǎng)期交直流電疊加作用下的絕緣性能，發(fā)現(xiàn)這樣對(duì)于試驗(yàn)所要檢測(cè)的盆式絕緣子，就等效施加了 95KV的交流電壓疊加14KV的直流電壓，達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康摹＜纯赏ㄟ^本試驗(yàn)方案驗(yàn)證理論上認(rèn)為的在交直流電壓同時(shí)作用下，只要有電壓(此處為交直流疊加電壓)過零點(diǎn)，盆式絕緣子上的電荷積聚情況會(huì)對(duì)其絕緣性能比較有利的情況。
[0042]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括GIS設(shè)備殼體，設(shè)置在所述GIS設(shè)備殼體中的三根導(dǎo)體，所述導(dǎo)體上穿設(shè)有至少兩個(gè)絕緣子，與三根所述導(dǎo)體的端部電連接的交流電源，每根所述導(dǎo)體與所述交流電源的一相對(duì)應(yīng)連接，以及與所述GIS設(shè)備外殼電連接的直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述絕緣子為三相絕緣子，所述三相絕緣子上設(shè)置有三個(gè)安裝孔，每根所述導(dǎo)體穿過一個(gè)所述安裝孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，其特征在于，其中至少一根所述導(dǎo)體具有延伸段，所述延伸段上至少穿設(shè)有一個(gè)單相絕緣子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述絕緣子為單相絕緣子，每根所述導(dǎo)體上至少穿設(shè)有兩個(gè)所述單相絕緣子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括絕緣座，所述絕緣座包括安設(shè)所述GIS設(shè)備殼體的安裝平臺(tái)，與所述安裝平臺(tái)連接的多個(gè)絕緣支柱，以及與所述絕緣支柱連接的安裝底板。
6.一種GIS設(shè)備試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟: 給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加交流電壓，給GIS設(shè)備殼體施加直流電壓； 檢測(cè)GIS設(shè)備中的盆式絕緣子表面的電荷積聚量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)方法，其特征在于，在試驗(yàn)?zāi)┢?，給GIS設(shè)備施加沖擊電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)方法，其特征在于，通過交流電源發(fā)生器和升壓變壓器給GIS設(shè)備中的導(dǎo)體施加高壓交流電壓，同時(shí)通過直流電源發(fā)生器給GIS設(shè)備外殼施加高壓直流電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GIS設(shè)備試驗(yàn)方法，其特征在于，試驗(yàn)進(jìn)行前，將GIS設(shè)備安裝在絕緣座上。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK103941165SQ201410163463
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】周敏, 賀艷芝, 陳冰, 張勁松, 馮曉東, 朱海華, 李扶中, 郭金川, 王宏斌 申請(qǐng)人:中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院