Gis设备试验装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种GIS设备试验装置及方法，该试验装置包括GIS设备壳体，设置在GIS设备壳体中的三根导体，导体上至少穿设有两个盆式绝缘子，与三根所述导体的端部电连接的交流电源，每根所述导体与所述交流电源的一相对应连接，以及与所述GIS设备外壳电连接的直流电源。本发明分别通过高压交流电源给GIS设备中的导体施加交流电压，通过高压直流电源给GIS设备外壳施加直流电压，从而实现给GIS设备施加交直流叠加电压，以测试GIS设备长期耐受交直流电压的能力。
【专利说明】GIS设备试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输电设备试验领域，特别涉及一种GIS设备试验装置及方法。
【背景技术】
[0002]柔性直流输电系统中，换流阀交流侧由于受直流极线电压不平衡的影响，在原交流电压应力下叠加了一个直流电压分量。柔性直流换流站由于目前容量较小，且多应用于环境要求较高的场合，一般采用户内紧凑型布置，这也要求设备选择上多采用GIS(GasInsulated Switchgear的简称，GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”)等紧凑型设备。而GIS设备承受直流电压能力较差，主要是在长期直流电压影响下，GIS内部盆式绝缘子表面会产生电荷积聚，当时间增加电荷量积聚到一定程度时，会破坏GIS设备内部的绝缘性能。
[0003]而在交直流电压同时作用下，理论上只要有电压过零点，对电荷的积聚情况会有利。但目前还没有相应的标准可以参照，只能通过试验来验证。对于试验电源装置，国内还没有试验机构有同时发生高压交直流电压波形的试验设备。由于柔性直流输电技术在国内外刚刚发展，对GIS设备承受交直流叠加作用的应用场合不多，未见有相关的试验方法。
【发明内容】
[0004]基于此，针对上述GIS设备没有承受交直流叠加作用的试验方案和相应试验装置的问题，本发明提出一种GIS设备试验装置及方法。
[0005]其技术方案如下:
[0006]一种GIS设备试验装置，包括GIS设备壳体，设置在所述GIS设备壳体中的三根导体，所述导体上穿设有至少两个绝缘子，与三根所述导体的端部电连接的交流电源，每根所述导体与所述交流电源的一相对应连接，以及与所述GIS设备外壳电连接的直流电源。
[0007]分别通过高压交流电源给GIS设备中的导体施加交流电压，通过高压直流电源给GIS设备外壳施加直流电压，从而实现给GIS设备施加交直流叠加电压，以测试GIS设备长期耐受交直流电压的能力，而无需研制特殊的试验电源发生器和采用换流变压器来给GIS设备施加叠加的交直流电压，既能利用现有的设备实现试验又能降低试验成本。同时避免了电压因为经过换流变压器后，波形发生畸变从而影响试验结果准确性的问题；另外也避免了因采用相关试验装置(如特殊的试验电源发生器)的研发制作工期长、费用高、方案的技术经济性较差的问题。
[0008]下面对其进一步技术方案进行说明:
[0009]优选的是，所述绝缘子为三相绝缘子，所述三相绝缘子上设置有三个安装孔，每根所述导体穿过一个所述安装孔。三根导体同时穿过一个三相绝缘子，试验装置能测试在这种情况下，GIS设备中的三相绝缘子在耐受交直流叠加电压作用下的电荷聚积情况，检测其绝缘性能。
[0010]优选的是，其中至少一根所述导体具有延伸段，所述延伸段上至少穿设有一个单相绝缘子。多根导体中的至少一根延伸穿过一个单相绝缘子，试验装置能测试在这种情况下，GIS设备中的单相绝缘子在耐受交直流叠加电压作用下的电荷聚积情况，能同时检测穿设在相同导体上的三相绝缘子和单相绝缘子的绝缘性能。
[0011]优选的是，所述绝缘子为单相绝缘子，每根所述导体上至少穿设有两个所述单相绝缘子。在这种情况下，各根导体设置在不同的空间中，每根导体在至少两处穿设有单相绝缘子，能检测Gis设备中的单相绝缘子在耐受交直流叠加电压作用下的的电荷聚积情况，以检测其绝缘性能。
[0012]优选的是,还包括绝缘座,所述绝缘座包括安设所述GIS设备壳体的安装平台，与所述安装平台连接的多个绝缘支柱，以及与所述绝缘支柱连接的安装底板。在一般情况下，GIS设备进行试验时需要接地，但是在本试验方案中，GIS设备外壳连接有高压直流电，因此需要设计特殊的绝缘座将GIS设备与地隔离开，同时在试验过程中，还必须采取必要的安全措施，以保证试验人员的安全。
[0013]本发明还提出一种GIS设备试验方法，包括如下步骤:
[0014]给GIS设备中的导体施加交流电压，给GIS设备壳体施加直流电压。即直接通过现有的交流电源给GIS设备中的导体施加高压交流电，直接通过现有的直流电源给GIS设备壳体施加高压直流电；
[0015]检测GIS设备中的盆式绝缘子表面的电荷积聚量。在对GIS设备施加叠加的交流电压和直流电压后，利用试验仪器观察GIS设备中的各种盆式绝缘子表面的电荷量，以观测其长期耐受高压交直流电压时的绝缘性能。
[0016]下面对其进一步技术方案进行说明:
[0017]优选的是，在试验末期，给GIS设备施加冲击电压。通过最后施加冲击电压，可检查GIS设备内部的绝缘性能有没有遭受破坏。
[0018]优选的是，通过交流电源发生器和升压变压器给GIS设备中的导体施加高压交流电压，同时通过直流电源发生器给GIS设备外壳施加高压直流电压。都是利用现有的交流电源和直流电源进行试验，不需要另外设计特殊的电源装置。
[0019]优选的是，试验进行前，将GIS设备安装在绝缘座上。高压试验时，要保障试验人员的人身安全。
[0020]本发明具有如下突出的优点:
[0021]1、能够利用现有试验设备产生试验所需的交直流叠加试验电压，保证试验结果的准确性；
[0022]2、避免研制和采购新的试验设备，节省工期和费用；
[0023]3、本试验方案的通用性好，对于类似工况的试验均可以采用这种试验方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例中所述GIS设备试验装置的剖视示意图；
[0025]图2是本发明实施例中所述GIS设备试验装置主剖视示意图；
[0026]图3是本发明实施例中所述GIS设备试验装置左视示意图。
[0027]附图标记说明:
[0028]100-GIS设备壳体，110-导体，120-三相绝缘子，130-单相绝缘子，200-绝缘座，210-安装平台，220-绝缘支柱，230-安装底板，300-交流电源，400-直流电源。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0030]如图1至图3所示，本发明提出一种GIS设备试验装置，包括GIS设备壳体100，设置在GIS设备壳体100中的三根导体110，导体110上至少穿设有两个盆式绝缘子，与三根导体110的端部电连接的交流电源300，每根导体110与交流电源300的一相对应连接，以及与GIS设备外壳100电连接的直流电源400。
[0031]分别通过高压交流电源300给GIS设备中的导体110施加交流电压，通过高压直流电源300给GIS设备外壳施加直流电压，从而实现给GIS设备中与导体110连接的盆式绝缘子施加交直流叠加电压的目的，以测试GIS设备长期耐受交直流电压的能力，而无需研制特殊的试验电源发生器和采用换流变压器来给GIS设备施加叠加的交直流电压，既能利用现有的设备实现试验又能降低试验成本。同时避免了电压因为经过换流变压器后，波形发生畸变从而影响试验结果准确性的问题；另外也避免了相关试验装置(如特殊的试验电源发生器)的研发制作工期长、费用高、方案的技术经济性较差的问题。
[0032]在一种情况下,各根导体110设置在不同的GIS设备壳体100空间中，每根导体110在至少两处(该部位一般靠近导体110的端部位置)分别穿设一个单相绝缘子130 (均为盆式绝缘子)，每根导体110穿过该单相绝缘子130的中心位置处，这样使电压在绝缘子上作用更合理均匀。且两个单相绝缘子130之间形成一个封闭空间，该空间中充有绝缘气体，形成绝缘隔离保护空间。在这种情况下，通过对在不同的空间中的单根导体110上穿设的单相绝缘子130施加交直流电压，能检测GIS设备中的单相绝缘子130在长期耐受交直流叠加电压作用下的电荷积聚情况，以检测其绝缘性能。
[0033]在第二种情况下，绝缘子为三相绝缘子120，该三相绝缘子120上设置有三个安装孔，该三个安装孔在三相绝缘子120上均匀布置，每根导体110穿过一个安装孔，使每根导体110受到的作用电压更均匀合理，三根导体110设置在GIS设备壳体100中的同一个空间中。叠加的交直流电施加在多根导体110同时穿过的三相绝缘子120上，试验装置能测试在这种情况下，GIS设备中的三相绝缘子120在长期耐受交直流叠加电压作用下的电荷积聚情况，检测其绝缘性能。
[0034]还有一种情况即GIS设备同时具有单根导体安装空间，和多根(即三根)导体安装空间时的情形，即在第二种情况的基础上，三根导体110其中至少一根导体110具有延伸段，该延伸段上至少在一个部位(一般靠近端部位置)处穿设有单相绝缘子130。在这种情况下，试验装置不仅能测试GIS设备中的单相绝缘子130在长期耐受交直流叠加电压作用下的电荷积聚情况，还能检测GIS设备中的多相绝缘子120在长期耐受交直流叠加电压作用下的电荷积聚情况，即能同时检测穿设在相同的导体110上的多相绝缘子120和单相绝缘子130的绝缘性能。
[0035]该GIS设备试验装置还包括绝缘座200，该绝缘座200包括安设GIS设备壳体100的安装平台210，与安装平台210连接的多个绝缘支柱220，以及与绝缘支柱220连接的安装底板230，通过安装底板230将整个装置固定在地面上。在一般情况下，GIS设备进行试验时需要接地，但是在本试验方案中，GIS设备外壳100连接有高压直流电，因此需要设计绝缘座将GIS设备与地隔离开，同时在试验过程中，还必须采取必要的安全措施，以保证试验人员的安全。
[0036]本发明还提出一种GIS设备试验方法，包括如下步骤:
[0037]试验进行前，将GIS设备安装在绝缘座200上。高压试验时，要使试验装置设备与地面绝缘，以保障试验人员的人身安全；
[0038]然后，给GIS设备中的导体110施加交流电压，给GIS设备壳体100施加直流电压。即直接通过现有的交流电源300给GIS设备中的导体110施加高压交流电，直接通过现有的直流电源400给GIS设备壳体100施加高压直流电。具体是通过交流电源发生器和升压变压器给GIS设备中的导体110施加高压交流电压，即可对与导体110连接的盆式绝缘子(包括单相绝缘子130和三相绝缘子120)施加交流电压，同时通过直流电源发生器给GIS设备外壳100施加高压直流电压，即可对与GIS设备外壳100和导体110连接的盆式绝缘子施加直流电压，从而实现对盆式绝缘子叠加施加交流电和直流电。这里均是利用现有的交流电源和直流电源进行试验，不需要另外设计特殊的电源装置；
[0039]使用试验仪器检测GIS设备中的盆式绝缘子(包括单相绝缘子130和三相绝缘子120)表面的电荷积聚量。在对GIS设备施加叠加的交流电压和直流电压后，利用试验仪器观察GIS设备中的绝缘子表面的电荷积聚量，以观测其长期耐受高压交直流电压时的绝缘性能。
[0040]在试验末期，给GIS设备施加冲击电压。通过最后施加冲击电压，可检查GIS设备内部的绝缘性能有没有遭受破坏。
[0041]具体地，选择在GIS设备上施加交流166KV电压并叠加直流14KV电压为例来介绍本发明方案，电压大小对本试验方案没有影响，仅仅以该等级电压做介绍。对三根导体施加166KV的交流电压(线电压)，即对单相导体施加95KV的交流电压，同时在GIS设备的壳体上施加14KV的直流电压，通过利用试验仪器观察盆式绝缘子(包括单相绝缘子130和三相绝缘子120)表面的电荷积聚量，检测其在长期交直流电叠加作用下的绝缘性能，发现这样对于试验所要检测的盆式绝缘子，就等效施加了 95KV的交流电压叠加14KV的直流电压，达到了试验目的。即可通过本试验方案验证理论上认为的在交直流电压同时作用下，只要有电压(此处为交直流叠加电压)过零点，盆式绝缘子上的电荷积聚情况会对其绝缘性能比较有利的情况。
[0042]以上所述实施例仅表达了本发明的【具体实施方式】，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种GIS设备试验装置，其特征在于，包括GIS设备壳体，设置在所述GIS设备壳体中的三根导体，所述导体上穿设有至少两个绝缘子，与三根所述导体的端部电连接的交流电源，每根所述导体与所述交流电源的一相对应连接，以及与所述GIS设备外壳电连接的直流电源。
2.根据权利要求1所述的GIS设备试验装置，其特征在于，所述绝缘子为三相绝缘子，所述三相绝缘子上设置有三个安装孔，每根所述导体穿过一个所述安装孔。
3.根据权利要求2所述的GIS设备试验装置，其特征在于，其中至少一根所述导体具有延伸段，所述延伸段上至少穿设有一个单相绝缘子。
4.根据权利要求1所述的GIS设备试验装置，其特征在于，所述绝缘子为单相绝缘子，每根所述导体上至少穿设有两个所述单相绝缘子。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的GIS设备试验装置，其特征在于，还包括绝缘座，所述绝缘座包括安设所述GIS设备壳体的安装平台，与所述安装平台连接的多个绝缘支柱，以及与所述绝缘支柱连接的安装底板。
6.一种GIS设备试验方法，其特征在于，包括如下步骤: 给GIS设备中的导体施加交流电压，给GIS设备壳体施加直流电压； 检测GIS设备中的盆式绝缘子表面的电荷积聚量。
7.根据权利要求6所述的GIS设备试验方法，其特征在于，在试验末期，给GIS设备施加冲击电压。
8.根据权利要求6所述的GIS设备试验方法，其特征在于，通过交流电源发生器和升压变压器给GIS设备中的导体施加高压交流电压，同时通过直流电源发生器给GIS设备外壳施加高压直流电压。
9.根据权利要求6所述的GIS设备试验方法，其特征在于，试验进行前，将GIS设备安装在绝缘座上。
【文档编号】G01R31/12GK103941165SQ201410163463
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】周敏, 贺艳芝, 陈冰, 张劲松, 冯晓东, 朱海华, 李扶中, 郭金川, 王宏斌 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院