吳偉

摘 要：探索應(yīng)用基于同頻同相原理的GIS設(shè)備交流耐壓試驗新方法，在雙母線接線GIS設(shè)備擴建或檢修后進行交流耐壓試驗時，施加在母線隔離開關(guān)斷口上的試驗電壓和運行電壓頻率相位均相同，斷口上承受的電壓幅值為兩側(cè)電壓絕對值之差，遠低于隔離開關(guān)斷口的絕緣水平。

關(guān)鍵詞：同頻同相；交流耐壓；危險點預控

GIS設(shè)備因在節(jié)約用地、簡化運維等方面有顯著的優(yōu)越性，在城市電網(wǎng)建設(shè)中大量應(yīng)用。隨著供電負荷不斷提升及電網(wǎng)的優(yōu)化需求，GIS設(shè)備改擴建工程逐年增多；早期投運的GIS設(shè)備運行年限的增長，大量GIS設(shè)備進入維修周期。在大量GIS設(shè)備擴建、大修工作中，為配合GIS設(shè)備耐壓試驗，按照傳統(tǒng)的耐壓試驗方法，我們須將GIS母線全停，需克服轉(zhuǎn)供電難的困難，承受高電網(wǎng)風險。為此，推廣應(yīng)用不需GIS母線全停的同頻同相交流耐壓試驗技術(shù)顯得尤為必要。

1 同頻同相交流耐壓試驗原理

同頻同相交流耐壓試驗裝置是在傳統(tǒng)的調(diào)感串聯(lián)諧振裝置的基礎(chǔ)上，基于同頻同相原理的新型耐壓裝置。由PT獲取運行母線的電壓信號作為試驗參考信號，通過鎖相環(huán)、線性推挽放大等技術(shù)，使得裝置最終輸出與運行母線電壓的頻率和相位相同的試驗電壓，接線原理如圖1所示。

鎖相環(huán)的輸入信號經(jīng)過阻抗匹配、信號濾波、放大后，提取相位參考信號，同時送入相位比較器，經(jīng)過不斷的調(diào)整，使得取樣信號的頻率與PT二次信號一致，兩者之間的相位差處于很小的范圍以內(nèi)，使整個系統(tǒng)進入了同頻同相的鎖定狀態(tài)。保護監(jiān)控實時監(jiān)控施加在GIS斷口上的試驗電壓，發(fā)現(xiàn)超過用戶設(shè)定的保護整定值或相位差異常，則發(fā)出故障信號，并立即關(guān)斷變頻電源的輸出，停止給試品加壓。

2 GIS設(shè)備母線隔離開關(guān)斷口電壓分析

根據(jù)規(guī)程規(guī)定，采用現(xiàn)有的GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗方法，試驗過程中同一電壓等級的GIS設(shè)備必須全部停電，這是因為在GIS設(shè)備擴建或檢修間隔后，特別是對于雙母線接線的GIS變電站，無論是采用串聯(lián)諧振或者利用電抗器并聯(lián)補償?shù)确椒ㄟM行現(xiàn)場交流耐壓試驗，由于試驗電壓和運行電壓是兩個不同的系統(tǒng)，他們的頻率和相位不一定相同，而新建或檢修部分與原有運行部分之間僅通過母線隔離開關(guān)斷開，斷口電壓與試驗電壓和運行電壓均有關(guān)系，其值取決于試驗電壓和運行電壓的頻率及相位，隨時間變化，具有不確定性，因而帶電試驗可能造成隔離斷口突發(fā)擊穿的情況。

如果要不停電地進行GIS設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓試驗，首先必須清楚地分析隔離斷口上電壓的變化情況。這里以GIS設(shè)備新建間隔后帶電進行耐壓的情況進行分析，此時假設(shè)I母線和II母線均帶電運行，同電壓等級的GIS設(shè)備不停電，試驗時直接通過套管對新建的間隔進行加壓，如圖2所示，接地刀閘D1～D3都斷開，隔離開關(guān)DS1閉合，DS2和DS3斷開，斷路器CB1閉合。在試驗過程中，隔離開關(guān)DS2和DS3斷口兩端承受的電壓為運行母線相電壓和耐壓試驗電壓差（向量差）。

2.1 試驗電壓和運行電壓頻率相位均不同

如果試驗電壓和運行電壓頻率相位不同，則隔離開關(guān)斷口電壓：

此時隔開開關(guān)斷口上電壓與試驗電壓和運行電壓一起變化，且當隔離開關(guān)斷口上電壓為試驗電壓與運行電壓幅值之差，如圖3-（b）所示（其中U1為耐壓試驗電壓，U2為母線運行電壓），其上所承受的電壓最低，斷口處將不會出現(xiàn)擊穿的情況。

通過上面的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，在對GIS設(shè)備進行現(xiàn)場不停電交流耐壓試驗時，只要試驗電壓和運行電壓頻率相位不一致，在試驗過程中必然出現(xiàn)試驗電壓疊加反向運行電壓，使隔離斷口出現(xiàn)電壓最大的情況，因此傳統(tǒng)的試驗方法不能滿足運行部分帶電進行交流耐壓試驗的條件；只有當試驗電壓與運行電壓頻率相位一致時，隔離開關(guān)斷口處所承受的電壓為試驗電壓和運行母線電壓之差（最小值），肯定不會出現(xiàn)斷口擊穿的情況，對原有的GIS運行部分和新建部分均不會產(chǎn)生影響，就可以解決必須全部停電才能進行試驗的難題。

3 GIS設(shè)備同頻同相交流耐壓試驗過程危險點分析及預控措施

GIS設(shè)備母線不停電交流耐壓試驗前須做好危險點的分析，并制定相應(yīng)的預控措施，確保試驗過程中人員、設(shè)備及電網(wǎng)的安全。

3.1 PT二次信號取樣有問題，例如所取信號相別不對、不是同名端或者短路等。預控措施：（1）每次試驗前都應(yīng)該先測量PT二次信號模擬單元兩側(cè)直阻值以及信號線絕緣電阻等，以保證其正常可靠；（2）PT二次取樣信號線的高壓端和地端有明顯標記；（3）PT二次取信號應(yīng)該由供電局現(xiàn)場的專職人員來保證，并需經(jīng)過雙方共同確認。試驗中還應(yīng)設(shè)專人看護，防止誤碰等情況發(fā)生；（4）試驗系統(tǒng)中還設(shè)有母線PT取樣信號缺失保護、母線PT取樣信號劇烈波動保護和母線PT取樣信號頻率異常保護，一旦發(fā)現(xiàn)所取PT二次信號有上述異常，會立刻報警并啟動相關(guān)保護。

3.2 耐壓試驗過程中，運行母線側(cè)刀閘氣室絕緣擊穿可能導致運行母線發(fā)生接地故障，此時如果母差保護或運行線路間隔開關(guān)拒動，將造成上級電源越級跳閘，擴大事故范圍。預控措施：耐壓試驗停電檢修方式單中，注明運行線路對側(cè)距離II段保護的動作時間縮短；耐壓試驗前，由變電繼保人員檢查母差保護運行正常。

3.3 母線隔離開關(guān)分閘不到位導致斷口絕緣距離不夠。預控措施：做好分閘到位標識、操作完檢查確保分閘到位，必要時增加X射線成像，確保母線隔離開關(guān)分閘到位。

3.4 母線隔離開關(guān)斷口絕緣能力下降。預控措施：（1）試驗前對GIS進行氣體濕度測試、氣體分解物測試及局放檢測，確保其絕緣狀態(tài)正常；（2）加壓過程中對母線隔離開關(guān)進行局放帶電測試，實時監(jiān)測其絕緣狀況，一旦發(fā)現(xiàn)異常立刻降低電壓、停止試驗。

4 結(jié)束語

基于同頻同相原理的GIS設(shè)備交流耐壓試驗新方法已在部分變電站進行了試點應(yīng)用，該試驗方法突破了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)瓶頸，為避免GIS設(shè)備擴建或檢修間隔后全站停電進行交流耐壓試驗提供了有效的技術(shù)手段，極大提高了供電可靠性。

參考文獻

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