專利名稱：：Gis套管式電流互感器分布式大電流升流方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于現(xiàn)場(chǎng)GIS套管式電流互感器準(zhǔn)確度試驗(yàn)和GIS斷路器、開(kāi)關(guān)大電流試驗(yàn)，特別涉及GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法。技術(shù)背景采用GIS(GasInsulationSwitchgear，SF6氣體絕緣全封閉組合電器)設(shè)備的變電站中，電流互感器安裝在GIS斷路器兩側(cè)，為套管式電流互感器，其額定電流為300A4kA。在電流互感器現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)(準(zhǔn)確度試驗(yàn))中，需對(duì)電流互感器一次回路施加1.2倍額定電流，最大試驗(yàn)電流值為4.8kA，近似取值5kA。大電流試驗(yàn)首先要求根據(jù)變電站電氣一次主接線結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)陌娏骰ジ衅髟趦?nèi)的一次電流環(huán)形閉合回路，針對(duì)環(huán)形回路的長(zhǎng)度和面積估算出大電流試驗(yàn)所需無(wú)功和有功試驗(yàn)容量，然后選擇足夠容量的電容器組進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，最后選擇適當(dāng)?shù)纳髌?、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源，并用導(dǎo)線正確連接，通過(guò)操作升流器在環(huán)形閉合回路輸出試驗(yàn)電流。大電流試驗(yàn)面臨的首要和關(guān)鍵的問(wèn)題是在GIS套管式電流互感器所在的GIS設(shè)備一次接線上尋找適當(dāng)?shù)碾娏髯⑷朦c(diǎn)和回流點(diǎn)，使得一次接線上電流環(huán)形閉合回路的長(zhǎng)度和面積最小。由于GIS設(shè)備全封閉性的特點(diǎn)，一次接線只有在線路、變壓器和電抗器出線套管頂部才有在空氣中的外露點(diǎn)，目前的升流方法是在這些外露點(diǎn)中選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娏髯⑷朦c(diǎn)和回流點(diǎn)，然后將升流器的大電流輸出端子用導(dǎo)線分別接入電流注入點(diǎn)和回流點(diǎn)，通過(guò)閉合相應(yīng)的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，必要時(shí)短接相關(guān)的外露點(diǎn)，從而與GIS設(shè)備中的一次接線構(gòu)成一個(gè)較長(zhǎng)的環(huán)形閉合大電流試驗(yàn)回路，這種大電流升流方法稱之為全回路升流法。由于GIS的金屬罐體尺寸龐大，較長(zhǎng)的一次大電流試驗(yàn)回路不僅存在回路電阻，消耗一定的有功功率，而且存在較大的回路電感，消耗很大的無(wú)功功率，環(huán)形回路包圍的長(zhǎng)度和面積越大，回路無(wú)功消耗越大，對(duì)升流器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源的容量要求也越大，造成一次回路大電流升流試驗(yàn)難度很大。文獻(xiàn)《750kV電流互感器大電流升流裝置的研制》指出，500kV及以上的GIS或帶電流互感器的罐式斷路器因試驗(yàn)回路阻抗較大，試驗(yàn)電流達(dá)到4kA，試驗(yàn)難度較大，電流互感器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)施加的電流很難達(dá)到4kA。國(guó)家電網(wǎng)公司武漢高壓研究院、山東電力試驗(yàn)研究院、四川電力試驗(yàn)研究院等單位在理論上、工程實(shí)施方案上做了大量的研究工作，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)已經(jīng)將500kVGIS試驗(yàn)回路電流提升到3kA,進(jìn)一步提升現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)回路電流的研究工作還在進(jìn)行。陜西電力科學(xué)研究院研制出大電流升流裝置，通過(guò)單臺(tái)或多臺(tái)升流器單元的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合方式，采用全回路升流法對(duì)GIS套管式電流互感器進(jìn)行5kA大電流準(zhǔn)確度試驗(yàn)。試驗(yàn)采用4臺(tái)升流器、1臺(tái)調(diào)壓器和若干臺(tái)無(wú)功補(bǔ)償電容器，單臺(tái)升流器容量為50kVA,單臺(tái)調(diào)壓器容量不低于200kVA，電容器無(wú)功補(bǔ)償總?cè)萘繛?00kvar。文獻(xiàn)《1000kVGIS套管式電流互感器試驗(yàn)方案的研究》介紹了1000kVGIS套管式電流互感器進(jìn)行的5kA大電流全回路升流方法。最大的環(huán)形閉合回路長(zhǎng)100m，寬10m，測(cè)算的5kA試驗(yàn)無(wú)功容量為1824kvar，有功容量為37.5kW，大電流升流試驗(yàn)需要2000kvar無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、10臺(tái)20kVA升流器和1臺(tái)250kVA調(diào)壓器。以上文獻(xiàn)介紹的針對(duì)GIS套管式電流互感器大電流試驗(yàn)方法均是在GIS進(jìn)出線套管兩端采用全回路升流法進(jìn)行一次大電流試驗(yàn)，由于GIS—次回路較長(zhǎng)，存在較大的回路電感，在大電流時(shí)消耗很大的無(wú)功功率，給一次升流試驗(yàn)帶來(lái)的困難有1)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償容量要求很大。5kA試驗(yàn)最大需要2000kvar無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，如采用單臺(tái)電容器參數(shù)為1000pF/400V，則需要上百臺(tái)電容器才能達(dá)到總?cè)萘恳螅?)對(duì)升流器容量要求很大。升流器總?cè)萘恳筮_(dá)到200kVA,單臺(tái)升流器由于受體積和重量限制，容量只能到2050kVA，必須使用多臺(tái)升流器串并聯(lián)組合使用才能達(dá)到總?cè)萘恳螅?)對(duì)調(diào)壓器容量要求很大。升流器配置的調(diào)壓器容量不低于升流器容量。考慮到商品化調(diào)壓器容量計(jì)算和試驗(yàn)工程計(jì)算上存在的差異，因此選擇的單臺(tái)調(diào)壓器標(biāo)稱容量至少為200kVA或250kVA。4)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)電源容量要求很大。如采用三相380V交流電源兩相供電，調(diào)壓器標(biāo)稱容量200kVA和250kVA對(duì)應(yīng)的電源電流為526A和658A。變電站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)電源箱的容量為380V，100A200A，不能滿足試驗(yàn)要求，試驗(yàn)時(shí)需要配置專用的試驗(yàn)電源車(chē)或用長(zhǎng)距離電纜連接所用變電源作為試驗(yàn)電源，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)難度較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法，針對(duì)GIS套管式電流互感器的5kA大電流準(zhǔn)確度試驗(yàn)，大大降低了試驗(yàn)的難度，節(jié)約了成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的在安裝有GIS套管式電流互感器的斷路器兩側(cè)，指定一側(cè)為左側(cè)，另一側(cè)為右側(cè)。在斷路器左側(cè)，按照與斷路器的相鄰距離，由近及遠(yuǎn)依次選擇兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)，分別記作接地開(kāi)關(guān)左一和接地開(kāi)關(guān)左二。在斷路器右側(cè)，同樣按照與斷路器的相鄰距離，由近及遠(yuǎn)依次選擇兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)，分別記作接地開(kāi)關(guān)右一和接地開(kāi)關(guān)右二。閉合斷路器、接地開(kāi)關(guān)左一、左二、右一和右二，斷開(kāi)接地開(kāi)關(guān)左一、左二與接地網(wǎng)的連接，給GIS套管式電流互感器施加5kA大電流分兩步進(jìn)行第1步接地開(kāi)關(guān)左一與主回路連接點(diǎn)作為第1個(gè)電流注入點(diǎn)，接地開(kāi)關(guān)右一與主回路連接點(diǎn)作為第1個(gè)電流回流點(diǎn)，注入點(diǎn)和回流點(diǎn)分別與第一組升流器的兩端連接，構(gòu)成環(huán)形閉合電流回路，然后連接無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源，通過(guò)第一組升流器輸出最大電流2.5kA;第2步接地幵關(guān)左二與主回路連接點(diǎn)作為第2個(gè)電流注入點(diǎn)，接地開(kāi)關(guān)右二與主回路連接點(diǎn)作為第2個(gè)電流回流點(diǎn)，注入點(diǎn)和回流點(diǎn)分別與第二組升流器的兩端連接，構(gòu)成環(huán)形閉合電流回路，然后連接無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源，通過(guò)第二組升流器輸出最大電流2.5kA;第一組升流器和第二組升流器同時(shí)輸出時(shí)，流經(jīng)GIS套管式電流互感器最大電流之和為5kA。對(duì)于升流器1和升流器2，可單獨(dú)或共同使用無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源。如果單臺(tái)試驗(yàn)電源容量不能滿足試驗(yàn)要求，升流器1和升流器2可就近選取各自的試驗(yàn)電源，配套的調(diào)壓器和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備也分別配置。各個(gè)閉合回路的電流回流點(diǎn)也可在斷路器右側(cè)的接地網(wǎng)上就近選擇。鑒于本發(fā)明的試驗(yàn)方法的電流注入點(diǎn)、電流回流點(diǎn)、升流器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源都是分布式布置的，彼此可以相互獨(dú)立，所以稱作分布式大電流升流方法。本發(fā)明提出的GIS套管式電流互感器分布式大電流升流試驗(yàn)方法，使一次大電流環(huán)形試驗(yàn)回路的長(zhǎng)度縮小到最小長(zhǎng)度，回路阻抗也隨之減小到最小值，相對(duì)全回路大電流升流方法，從根本上降低了大電流消耗的無(wú)功功率和有功功率，大大降低了大電流試驗(yàn)對(duì)升流器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源容量的要求，從而有效降低了試驗(yàn)難度。對(duì)于1000kVGIS套管式電流互感器5kA大電流升流試驗(yàn)，分別采用分布式升流方法和全回路升流方法進(jìn)行大電流試驗(yàn)的效果通過(guò)計(jì)算進(jìn)行比較，詳見(jiàn)表l。表15kA大電流試驗(yàn)的分布式升流方法和全回路升流方法效果比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>對(duì)于分布式升流方法，第1步大電流試驗(yàn)回路長(zhǎng)30m，寬3m，2.5kA試驗(yàn)無(wú)功容量為lllkvar，有功容量為3.8kW。第2步大電流試驗(yàn)回路長(zhǎng)40m，寬3m，2.5kA試驗(yàn)無(wú)功容量為147kvar，有功容量為4.7kW。兩組回路試驗(yàn)無(wú)功容量之和為258kvar，有功容量之和為8.5kW。對(duì)于全回路試驗(yàn)方法，文獻(xiàn)《1000kVGIS套管式電流互感器試驗(yàn)方案的研究》中大電流試驗(yàn)回路長(zhǎng)lOOrn，寬10m，5kA試驗(yàn)無(wú)功容量為1824kvar，有功容量為37.5kW。對(duì)同一臺(tái)電流互感器進(jìn)行的5kA升流試驗(yàn)，采用分布式升流方法相對(duì)全回路升流方法無(wú)功容量之比約為1/7，有功容量之比約為1/5，總試驗(yàn)容量之比約為1/7，試驗(yàn)容量大大降低。2009年7月，陜西電力科學(xué)研究院采用分布式升流方法對(duì)大唐彬長(zhǎng)發(fā)電廠750kV彬乾I、II線的12臺(tái)GIS套管式電流互感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確度試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)采用兩個(gè)大電流試驗(yàn)回路同時(shí)升流，第1步大電流試驗(yàn)回路長(zhǎng)16m，寬3m，第2步大電流試驗(yàn)回路長(zhǎng)19m，寬3m,每個(gè)回路各使用一臺(tái)升流器，兩臺(tái)升流器共用一組無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源，無(wú)功補(bǔ)償裝置連接在升流器輸入端。電流互感器一次額定電流為4kA，單臺(tái)升流器額定容量為50kVA，兩個(gè)回路共輸出最大試驗(yàn)電流為4.8kA，兩個(gè)回路電流值相差小于5%，試驗(yàn)電源實(shí)際最大輸出為30kVA。通過(guò)以上計(jì)算分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用分布式升流方法大大降低了環(huán)形電流試驗(yàn)回路消耗的無(wú)功功率和有功功率，因此顯著降低了升流器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器、試驗(yàn)電源容量，從而減少了設(shè)備數(shù)量，減輕了設(shè)備重量，大大降低了設(shè)備運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的難度。另外，分布式升流方法每組試驗(yàn)回路可使用各自獨(dú)立的試驗(yàn)電源，解決了現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)試驗(yàn)電源容量不能滿足總試驗(yàn)容量的問(wèn)題。具體實(shí)施例方式進(jìn)行GIS套管式電流互感器5kA大電流試驗(yàn)時(shí)，一次環(huán)形試驗(yàn)回路的電感和電阻引起的無(wú)功損耗和有功損耗極大，而減小環(huán)形試驗(yàn)回路的長(zhǎng)度和面積，可使回路的電感和電阻大大降低，有效降低試驗(yàn)的無(wú)功損耗和有功損耗，從而顯著降低試驗(yàn)設(shè)備需要的無(wú)功容量和有功容量。因此，降低試驗(yàn)容量的關(guān)鍵是在一次主接線上選擇一個(gè)包含GIS套管式電流互感器在內(nèi)的最小長(zhǎng)度和面積的大電流閉合環(huán)形試驗(yàn)回路。由于GIS套管式電流互感器結(jié)構(gòu)封閉性這一特點(diǎn)，在一次主接線上距離GIS套管式電流互感器兩側(cè)最近的外部接觸點(diǎn)是GIS套管式電流互感器所在斷路器兩側(cè)最近的接地開(kāi)關(guān)，將這兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)分別用大電流導(dǎo)線與升流器的電流輸出端和回流端連接，閉合斷路器和接地開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)一側(cè)接地開(kāi)關(guān)與接地網(wǎng)的連接，從而構(gòu)成最小長(zhǎng)度和面積的環(huán)形電流試驗(yàn)回路。最后連接無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源進(jìn)行大電流升流試驗(yàn)。接地開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和技術(shù)要求等同于2kA隔離開(kāi)關(guān)，其長(zhǎng)期通流能力可達(dá)到2kA,短時(shí)間通流能力可達(dá)到2.5kA。受接地開(kāi)關(guān)短時(shí)間通流能力的限制，上述環(huán)形電流試驗(yàn)回路電流最大值為2.5kA。由于GIS套管式電流互感器準(zhǔn)確度試驗(yàn)最大電流值要求達(dá)到5kA，而僅靠上述最小環(huán)形電流試驗(yàn)回路電流不能滿足要求，還應(yīng)該在一次主接線上再選擇第二個(gè)包含GIS套管式電流互感器在內(nèi)的環(huán)形試驗(yàn)回路，同樣輸出最大電流為2.5kA。同樣，為降低第二個(gè)環(huán)形回路的試驗(yàn)容量，其回路長(zhǎng)度和面積應(yīng)盡可能小，所以應(yīng)選擇除以上兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)外距離GIS套管式電流互感器兩側(cè)最近的外部接觸點(diǎn)，這兩個(gè)接觸點(diǎn)就是距離以上兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)最近的接地開(kāi)關(guān)。將這兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)分別用大電流導(dǎo)線與另一組升流器的電流輸出端和回流端連接，閉合斷路器和接地開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)與第一個(gè)環(huán)形回路同側(cè)接地開(kāi)關(guān)與接地網(wǎng)的硬連接條，從而構(gòu)成另一組長(zhǎng)度和面積較小的環(huán)形電流試驗(yàn)回路。最后連接無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源進(jìn)行大電流升流試驗(yàn)。兩個(gè)環(huán)形回路同時(shí)輸出2.5kA時(shí)，兩個(gè)回路通過(guò)GIS套管式電流互感器的電流疊加值為5kA。ii權(quán)利要求1、GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法，在安裝有GIS套管式電流互感器的斷路器兩側(cè)，指定一側(cè)為左側(cè)，另一側(cè)為右側(cè)，在斷路器左側(cè)，按照與斷路器的相鄰距離，由近及遠(yuǎn)依次選擇兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)，分別記作接地開(kāi)關(guān)左一和接地開(kāi)關(guān)左二，在斷路器右側(cè)，同樣按照與斷路器的相鄰距離，由近及遠(yuǎn)依次選擇兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)，分別記作接地開(kāi)關(guān)右一和接地開(kāi)關(guān)右二；閉合斷路器、接地開(kāi)關(guān)左一、左二、右一和右二，斷開(kāi)接地開(kāi)關(guān)左一、左二與接地網(wǎng)的連接，給GIS套管式電流互感器施加5kA大電流分兩步進(jìn)行第1步接地開(kāi)關(guān)左一與主回路連接點(diǎn)作為第1個(gè)電流注入點(diǎn)，接地開(kāi)關(guān)右一與主回路連接點(diǎn)作為第1個(gè)電流回流點(diǎn)，注入點(diǎn)和回流點(diǎn)分別與第一組升流器的兩端連接，構(gòu)成閉合環(huán)形電流回路，然后連接無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源，通過(guò)第一組升流器輸出最大電流2.5kA；第2步接地開(kāi)關(guān)左二與主回路連接點(diǎn)作為第2個(gè)電流注入點(diǎn)，接地開(kāi)關(guān)右二與主回路連接點(diǎn)作為第2個(gè)電流回流點(diǎn)，注入點(diǎn)和回流點(diǎn)分別與第二組升流器的兩端連接，構(gòu)成閉合環(huán)形電流回路，然后連接無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源，通過(guò)第二組升流器輸出最大電流2.5kA；第一組升流器和第二組升流器同時(shí)輸出時(shí)，流經(jīng)GIS套管式電流互感器最大電流之和為5kA。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法，其特征在于，各個(gè)閉合電流回路使用各自獨(dú)立的無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源或共用一組無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法，其特征在于，各個(gè)閉合電流回路獨(dú)自使用試驗(yàn)電源時(shí)，試驗(yàn)電源相別相同。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法，其特征在于，各個(gè)閉合電流回路的電流回流點(diǎn)在斷路器右側(cè)的接地網(wǎng)上就近選擇。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種GIS套管式電流互感器分布式大電流升流方法，在安裝有GIS套管式電流互感器的斷路器兩側(cè)，指定一側(cè)為左側(cè)，另一側(cè)為右側(cè)。在斷路器左側(cè)，按照與斷路器的相鄰距離，由近及遠(yuǎn)依次選擇兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)，分別記作接地開(kāi)關(guān)左一和接地開(kāi)關(guān)左二。在斷路器右側(cè)，同樣按照與斷路器的相鄰距離，由近及遠(yuǎn)依次選擇兩個(gè)接地開(kāi)關(guān)，分別記作接地開(kāi)關(guān)右一和接地開(kāi)關(guān)右二。本發(fā)明使一次大電流環(huán)形試驗(yàn)回路的長(zhǎng)度縮小到最小長(zhǎng)度，回路阻抗也隨之減小到最小值，相對(duì)全回路大電流升流方法，從根本上降低了大電流消耗的無(wú)功功率和有功功率，大大降低了大電流試驗(yàn)對(duì)升流器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓器和試驗(yàn)電源容量的要求，從而有效降低了試驗(yàn)難度。文檔編號(hào)G01R35/02GK101644751SQ20091002356公開(kāi)日2010年2月10日申請(qǐng)日期2009年8月11日優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日發(fā)明者宋曉林,楊曉西,王曉琪申請(qǐng)人:陜西電力科學(xué)研究院