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HVSP-150型GIS同频同相耐压试验系统
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HVSP-150型GIS同频同相耐压试验系统

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产品编号
c01
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产品描述

1. 性能与用途
GIS 设备由于占地面积小、可靠性高、运行维护工作量少,在电力系统中应用越来越广,特别适合于城市变电站。随着近年来,投运的GIS  设备越来越多,其优点在充分体现的同时,也在推广采用GIS 设备的过程中出现了一些问题。突出表现在双母线接线的GIS 设备 间隔在扩建或检修后,为满足现场试验的条件,并且避免在母线隔离开关断口处发生试验电 压叠加母线反向运行相电压导致击穿进而危及GIS  运行设备的情况。因此,该电压等级的母线必须全部停电,这将给供电可靠性带来极大影响。
目前国内外对GIS的现场交流耐压试验主要采用的还是变频谐振法,通过改变试验电 压的频率使耐压试验回路发生谐振,从而将试验电压升到所需值。这种方式对电源容量的要求不高,便于现场实施,并且其耐压试验的效果与采用工频试验的效果相差不大。但是这种方式在对采用双母线的GIS变电站进行试验时,因试验电压的频率与运行电压的频率不同,因此必须全站停电,才能避免出现耐压回路隔离断口击穿导致GIS 设备损坏的情况。  
为了克服变频谐振法在双母线的GIS 变电站出现的问题,我们根据公式f0=1/ ,把f0设定为工频50Hz,用改变L或者C的补偿来满足工频谐振,再通过HVFP-150型电源设备进行频率、相位统调,达到试验目的,采用基于同频同相技术的 GIS现场交流耐压试验方法,即保障试验电压与运行电压同频同相位。


2. 特点及主要功能
●试验的等效性好。本装置输出即为正弦波,波形失真度小。波形畸变率 <3%,不同于其他类型的电源柜装置(其他类型的电源柜装置为方波输出,经过波形整形而成的正弦波)。所以,本装置在试验过程中,不需要测量峰值。
●采用光纤方式控制,彻底将高压和低压控制回路隔离。
●体积小、重量轻、搬运灵活、非常适合现场使用。
●操作简洁方便、接线简单,能够提高工作效率50%(相对于发电机组方式)。
●安全可靠,本装置内集合了多种保护。包括:放电击穿保护、过电压整定保护、输出短路保护、开机零位保护、桥臂放大回路保护、功率曲线保护等。当任何一种保护出现时,装置立即断开试验电压输出,切断主回路电源,确保试验人员、被试品以及试验系统的安全。
●本装置中的信号源由专用芯片产生,采用微机控制,输出频率稳定性高,可以到达0.01Hz。
●输出电压由ARM公司的高速微机控制,输出电压的不稳定度<1%。

3 .主要技术指标
3.1一般使用条件

●海拔高度:≤3000m
●环境温度: -5℃~40℃
●相对湿度:≤90%
●日照强度:0.1%W/cm2 
●最大日温差:<25℃
●无导电尘埃
●无火灾及爆炸危险
●不含有腐蚀金属和绝缘的气体存在
●设有一个可靠接地点
●放置位置倾斜度不大于5度
●存放地点:户内
●存放环境温度-20℃~40℃,相对湿度≤90%
3.2 性能参数
3.2.1 控制箱

●额定供电电源:    单相交流 220V±10%,50Hz
●供电源输入功率:  10W Max 
●分压器取样电压:   0---100V
●PT二次取样电压:   0---100V
●运行母线频率范围: 50.0±0.5Hz
●母线电压测量精度:  ±(1.5%读数+1d)
●试验电压测量精度:  ±(1.5%读数+1d)
●相位差测量精度:    ±(1.5%读数+1d)
●变比系数设置范围:    1~65535
3.2.2 电源柜
●额定输入电压:三相交流 380V±10%,50Hz
●单相输出
●额定输出功率:150kW
●输出电压:0~350V
●额定输出电流:0~428.6A
●频率范围:  50.0Hz
●频率稳定度:0.01Hz
●满负载下连续工作时间: 360分钟
●输出波形:标准正弦波
●输出正弦波畸变率: ≤1.0%
●输出电压不稳定度:≤1.0%
●输出电压测量精度:±(1.5%读数+1d)
●输出电流测量精度:±(1.5%读数+1d)
●电源柜重量: 600kg
●噪音水平:< 85dB


4.工作原理框图
电源装置的大功率输出采用逐级放大的原理(见图1)。从最初的微小功率信号源,经过多次放大,实现大功率输出,满足试验需要。
信号源用函数发生器产生一个标准的50.00Hz正弦波信号,经过数字电位器进行电压调节,此过程也是在试验过程中的频率和电压调节。电源输出频率与信号源的频率相同,电压的调节在信号源部分实现。信号源的输出直接推动“前级功放”使有初步功率输出,此“前级功放”输出分为两路,其中一路产生与试验频率相同的“同步电源”,供给局部放电测量仪器使用;另外一路用于推动“桥式功放电路”(见图2)。“桥式功放电路”也就是大功率产生的主要部分,在试验过程中其发热量很大,需要一个强迫风冷却系统来散热。

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图1  HVSP型GIS同频同相耐压试验系统工作原理流程图

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图2  HVSP型GIS同频同相耐压试验系统桥式放大电路原理图

图2中,Q1~Q 4为四个等效三极管,分别对应变电源的四个桥臂。每个桥臂由数千只三极管并联组成,并采取了有效的均衡电流措施。正半周时,前级放大信号通过推动变压器(T1~T4)作用于Q1~Q4三极管的基极,Q2,Q3截止;Q1,Q4导通,电流由Q1至负载再到Q4形成正弦波的正半周。负半周时模拟信号推动Q2,Q3的基极,Q1,Q4截止,Q2,Q3导通, 电流由Q3至负载再至Q2形成正弦波的负半周, 从而在负载上构成一个完整的正弦波。
“桥式功放电路”需要大功率的直流电源作为工作电源。本装置的电源直接取自三相380V交流电源,经具有过流和速断保护的真空开关送入三相桥式整流电路变成脉动直流,经滤波电感和滤波电容组成的滤波电路将脉动直流变为平滑的直流电源供给“桥式功放电路”。由于滤波电容的电容量达到数万微法,直接合闸,较大的充电电流可能造成总电源开关跳闸,采用预合闸回路先由小电流向滤波电容充电,待充电至80%左右时再合闸则不会产生较大的启动冲击电流。分闸后滤波电容上储存的电荷通过放电电阻缓慢地释放。本装置使用时,按动控制箱的“启动”按钮,装置的风扇启动、预合闸、合闸过程全部依次自动完成。
整个装置主回路由“快速过流保护”部分控制“桥式放大电路”的直流工作电源,当发生故障时可快速切断工作电源,保护后级回路。
“桥式功放电路”的输出端(OUT1、OUT2)与中间升压变压器的低压端相连,中间升压变压器的高压端与试验回路相连,试验回路与中间升压变压器不会造成开路状况。由于电源内部有一个大容量的续流回路,整个试验回路始终存在一个能量释放通道。因此,无论电源内部故障或外部电源突然停电,被试变压器或谐振回路并没有切断,与传统试验变压器完全不同,不存在电流强制过零而造成的过电压。

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图3  HVSP型GIS同频同相耐压试验系统框图

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