一种增压式防止临近套管被击穿的交流耐压试验设备

技术领域

本发明涉及交流耐压试验设备，尤其是涉及一种增压式防止临近套管被击穿的交流耐压试验设备。

背景技术

高压电力设备在交接试验和大修后都需要开展交流耐压试验。由于500kV及以上电压等级的试验变压器体积大，不便运输，因此目前在高电压交流耐压试验中通常采用串联谐振试验装置。串联谐振装置又分为调感型和调频型，由于调感型试验装置存在制造难度大，使用寿命短，体积大等缺陷，因此目前通常采用变频串联谐振试验装置。

近年来，国内技术标准的现场试验要求逐步提高，目前现场交接试验电压值已提高到100％出厂试验值。在现场交接试验电压值提高后，对GIS设备内部断口间的电气隔离没有明显影响，且目前已有比较成熟的同频同相试验技术；但是试验值的提高对外部安全距离的影响较大。由于变电站典型设计中HGIS的布置和距离没有增加，因此现场试验时高压部分与临近设备之间的绝缘裕度减少。特别是扩建工程进行耐压试验时，由于现场已投运设备布置紧密，在有限空间下进行耐压试验存在空气间隙被击穿的风险，500kV电压等级HGIS设备交流耐压时绝缘裕度不足的问题尤其严重。

一般而言，500kV设备不停电时的安全距离为5米。相关文献认为，550kV GIS或者HGIS设备交流耐压试验时，高压引线、高压电容分压器等设备对地电气距离按不小于5米考虑。

但是很多500kV HGIS试验场景无法满足这个要求。比如，某变电站已有5012间隔，然后扩建5013间隔时需要对5013间隔进行耐压测试，如图1所示。试验时扩建的5013间隔中的套管电压应为740kV，已有的5012间隔套管可以接地或者悬浮电位。新老间隔相邻套管的空气净距只有约3.5米。在这种有限空间下相邻套管之间的空气间隙绝缘距离不足，可能造成未达到试验电压时套管之间的空气间隙就发生击穿的情况。击穿电压不但会影响临近套管，而且无法正常完成耐压试验。

目前，为了保证试验安全，往往采用降低试验电压的方法。但是这样就导致实际试验电压与要求不符，而且降低了交流耐压试验对GIS设备的质量考核效果。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种增压式防止临近套管被击穿的交流耐压试验设备，可以广泛应用在临近套管安全距离不足，以及其他非接地临近设备安全距离不足条件下的现场交流耐压试验。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种增压式防止临近套管被击穿的交流耐压试验设备，包括变频柜、励磁变压器、升压变压器、电抗器组、分压器、被试验装置，以及被试验装置旁边的临近装置，所述变频柜的输出端分别连接至励磁变压器和升压变压器的输入端，所述励磁变压器的输出端连接至电抗器组的低压侧，所述电抗器组的高压侧连接至分压器的高压侧和被试验装置的套管，所述升压变压器的输出端连接至临近装置的套管顶部。

所述分压器的低压侧接地，用于测量试验系统的高电压。

所述变频柜的输入端连接至交流电源。

所述升压变压器的原边线圈额定电压与励磁变压器的原边线圈额定电压相同。

所述升压变压器的副边线圈额定电压一般为励磁变压器的副边线圈额定电压的10～20倍。

所述电抗器组通过扩径导线连接到分压器的高压侧和被试验装置的套管顶部。

所述升压变压器的输入端与励磁变压器的输入端并联。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、使用范围广：可以广泛应用在临近套管安全距离不足，以及其他非接地临近设备安全距离不足条件下的现场交流耐压试验。

2、电压增加值可靠明确：增加的电压由升压变压器输出端直接连接到临近装置的套管上，电压值由升压变压器的变比和电源直接决定，电压值稳定可靠，便于提前计算确定。

3、实现方便：只需要在现有的串联谐振试验设备的基础上增加一台升压变压器，将变压器的输出高电压引入临近装置的套管顶部，或者其他非接地临近设备即可。升压变压器是常见的试验设备，只需要利用现有的变压器即可，无需额外购置新的设备。

4、可以解决在现场耐压试验时，临近套管，以及非接地的临近设备试验安全距离不足的问题，保证现场试验安全顺利进行。

附图说明

图1为扩建时间隔不足的示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的等效电路示意图；

其中：1、被试验装置，2、临近装置，S、交流电源，V、变频柜，T1、励磁变压器，T2、升压变压器，L、电抗器组，C1、临近装置等效电容，C2、被试验装置等效电容，C3、分压器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

试验时，采用励磁变压器T1激发串联谐振回路，调节变频柜V的输出频率，使回路电感和电容串联谐振，谐振电压即为加到被试品上的电压。高压设备一般包括分压器C3和电抗器组L。

本申请的构思如下：当被试验装置和临近装置的套管之间的间隙较小，无法满足试验安全距离时，采用给临近套管增加一个中间电位的办法来降低间隙之间的电压，从而保证间隙不被击穿。

具体的，如图2和图3所示，一种增压式防止临近套管被击穿的交流耐压试验设备，包括变频柜V、励磁变压器T1、升压变压器T2、电抗器组L、分压器C3、被试验装置1，以及被试验装置旁边的临近装置2，所述变频柜V的输出端分别连接至励磁变压器T1和升压变压器T2的输入端，所述励磁变压器T1的输出端连接至电抗器组L的低压侧，所述电抗器组L的高压侧连接至分压器C3的高压侧和被试验装置1的套管，所述升压变压器T2的输出端连接至临近装置2的套管顶部。

除了常规的串联谐振试验装置以外，增加了一台升压变压器T2。升压变压器T2和励磁变压器T1都接在同一个输出变频柜V上，这样升压变压器T2和励磁变压器T1的一次(原边)绕组为同相位电源，二次输出(副边)绕组也是更高输出电压的同相位电压。选择合适变比的升压变压器T2，如高压侧为180kV/220kV的单相试验变压器，使得耐压试验时升压变压器T2的输出电压为试验电压的一部分，一般升压变压器T2的输出电压为整个试验电压值的1/5～1/3，即U

被试验装置1的临近装置2上设有套管，升压变压器T2的输出端连接至该套管上。将升压变压器T2的输出电压直接施加到临近套管上，这样临近套管上的电压就是升压变压器T2的输出电压U

变频柜V的输入端连接至交流电源S。

分压器C3的低压侧接地，用于测量试验系统的高电压。

升压变压器T2的原边线圈额定电压与励磁变压器的原边线圈额定电压相同。

升压变压器T2的副边线圈额定电压一般为励磁变压器的副边线圈额定电压的10～20倍。某些实施例中，升压变压器为高压侧额定电压110kV～220kV的单相试验变压器

电抗器组通过扩径导线连接到分压器的高压侧和被试验装置的套管顶部。

升压变压器的输入端与励磁变压器的输入端并联。

具体的试验过程如下：准备串联谐振试验装置，包括交流电源S、变频柜V、励磁变压器T1、电抗器组L、分压器C3，并按照串联谐振原理完成试验接线。其中电抗器组L顶部通过扩径导线接到被试验装置1套管的顶部和分压器C3的顶部，电抗器组L顶部的谐振电压即为施加在被试品上的电压U

额外再准备一台升压变压器T2，将升压变压器T2的一次绕组接在变频柜V的输出端，使升压变与励磁变为同一个电源。

再用扩径导线将升压变输出绕组的高压输出端接到临近套管顶部，那么临近套管上的电压即为升压变的输出电压U

试验时，随着变频柜V输出电压的升高，被试品上的电压U

励磁变的输出电压与升压变的输出电压U

由于U

发明通过在变频柜V输出侧并联一台升压变压器T2获得一个同频率同相位的高电压，再将此电压施加到临近套管，使临近套管具有一个增加的中间电位，从而降低了被试品与临近套管之间的电压，降低了空气间隙被击穿、无法正常开展耐压试验的风险。

采用本申请对某500kV HGIS设备进行现场交流耐压试验时，试验电压740kV。不采用此方法，临近HGIS设备接地时，则被试品和临近套管之间的电压为740kV。

利用一台额定输入电压350V，额定输出电压200kV的升压变作为升压变压器T2，在电抗器组L回路谐振电压达到740kV时，升压变的输出电压为140kV。则被试品和临近设备之间的电压为740kV-140kV＝600kV，大大降低了间隙之间的电位差，减少了间隙间的电场强度，保证试验安全。