多接口组合电器试验装置的设计及应用

多接口组合电器试验装置的设计及应用

翁镇豪1肖政军2

（1.广州西电高压电气制造有限公司广东广州511455；

2.西安西电开关电气有限公司陕西西安710077）

摘要：气体绝缘金属封闭开关设备GIS（GasInsulatedSwitchgear）即气体绝缘全封闭组合电器在生产制造过程中，需要在厂内完成一系列的出厂试验验证，特别是高压绝缘试验，笔者结合产品生产过程的试验需求，设计一种覆盖多电压等级及多接口的用于组合电器出厂绝缘试验的试验装置，对相关技术实施关键点进行了着重说明。

关键词：气体绝缘金属封闭开关设备；GIS；多电压等级；多接口；绝缘试验装置

1引言

GIS产品具有占地少、可靠性高、无污染、维护方便、使用周期长等优点，与众多传统敞开式开关设备相比，其具有的优势无可比拟，被国内外电力用户所青睐，是国内外输配电行业开关设备中最尖端和最有竞争力的设备。

GIS中各元件要达到一定的绝缘强度才能保证电气安全，故而在产品出厂前进行耐压测试是不可或缺的程序，根据国家电网、南方电网公司的最新技术规定，对于220千伏及以上电压等级的GIS，还需要追加进行雷电冲击试验。为加快生产效率，提升产品试验质量，某公司利用在组合电器产品领域的技术积累，自主研制应用了多接口组合电器绝缘试验装置。

试验装置可实现多个GIS间隔分段或同时进行耐压试验或雷电冲击试验，以实现耐压试验和雷电冲击试验的便利性，同时应用一体化在线监测技术，具备故障自诊断功能排除设备自身故障造成的试验不通过的原因，可减少多个间隔在不同试验之间相互切换的时间，通过优化配置提高生产效率。

2试验装置的设计思路

2.1装置的主接线及结构的确定

装置包含冲击电压发生装置，采用大电压覆盖小电压的工作原理，设置了包括雷电引入套管、800kV串联谐振变压器、800kV接口转550kV接口转换工装、550kV母线、七台隔离开关、七台接地开关、四台三相转换开关、两个252kV三相接口、两个126kV三相接口、一个550单相接口。可实现同时进行550kV、220kV、110kV等产品的工频耐压及雷电冲击试验，试验效率较传统试验装置提升至3倍以上工作效率。具体主接线及产品结构布置如下图所示：

附图一

附图二

2.2主绝缘设计

出厂绝缘试验主要分为雷电冲击及工频耐压，为满足550kV产品的雷电冲击及工频耐压，试验装置采用了550kV产品复合硅橡胶材料套管，绝缘裕度满足1675kV以上的雷电冲击电压，在工频耐压方面，为了降低投入成本，分支采用单相550kV产品，接口采用220kV三相共箱式转换接口，常规条件下可满足220kV及以下电压等级GIS产品的自由切换，特殊情况可对接口进行更换，以满足更高电压等级绝缘试验的要求。

220kV三相转换工装示意图

550kV单相试验套管及分支

2.3母线中心距设计

因不同产品的母线中心距存在差异，产品母线中心距与试验接口的对接问题是本装置的关键设计，为满足通用产品的试验要求，试验接口的中心距按产量最高的126kV产品进行设计，接口中心距高度距地面约为750（下限接近），针对中心距较高的252kV产品，在产品底架上加装磁性调节垫片可实现高度一致，针对中心距较低的其他产品，经公司技术人员多次尝试，采用了Z型旋转接口，实现了试验接口中心距的降低，至此满足了不同母线中心距的产品应用需求。

2.4相关的智能监测方面的设计

试验装置投入应用后，承担了公司绝大部分的试验任务，对生产进度影响较大，因此，持续可靠且高质量运行是必然要求，设计人员除在绝缘方面加大裕度外，增加在线微水、气体压力传感器、智能控制柜等装置。其中在线微水、气体压力传感器为一体集成式，设置于每个独立气室，测试数据通过信号线传输到在线监测控制柜实现数据收集分析，数据超标时可发出报警信号，智能控制柜则可根据报警装置快速判断相关的故障位置。同时设置的各类电气联锁条件可有效防止因设备电气故障、误操作等造成的试验问题。

Z型旋转接口侧视图Z型旋转接口俯视图

2.5关键技术点

2.5.1根据GIS产品性能参数要求，设计与之相配套的多个试验接口，绝缘性能和开断能力满足试验要求，并可同时对接126kV、252kV和550kV电压等级的GIS产品。可同时或分段做耐压试验或雷电冲击试验，试验效率提升三倍以上。

2.5.2各个隔离开关和接地开关可以单独分合，实现母线与接口的连接和隔离，从而实现对一个或多个产品进行试验，并且不会影响连接在试验装置上的雷电发生器或串联谐振变压器的功能。

2.5.3试验装置集合控制、监控、诊断及报警功能，试验装置通过在线监测实时反映设备运行状态，可有效减少因装置自身故障造成的试验不通过。结合气体成分分析仪可快速判断试验放电的区间，锁定检修范围。

2.5.4试验装置处于固定位置，试验时只需吊装GIS与本试验装置对接，避免试验装置反复移动与吊装，增加了试验装置的使用寿命。

2.5.5Z型旋转接口满足了对接不同母线中心距产品的需求。

3具体实施方式

在进行126kVGIS耐压试验时：

DS1、DS5、DS6闭合，DS2、DS3、DS4、DS7断开，ES1、ES5、ES6断开，ES2、ES3、ES4、ES7闭合。串联谐振变压器升压至额定工频电压，保持90s，完成单相耐压试验。再通过三相转换开关换相完成所有相序的耐压试验。

在进行252kVGIS耐压试验时：

DS1、DS3、DS4闭合，DS2、DS5、DS6、DS7断开，ES1、ES3、ES4断开，ES2、ES5、ES6、ES7闭合。串联谐振变压器升压至额定工频电压，保持90s，完成单相耐压试验。再通过三相转换开关换相完成所有相序的耐压试验。

在进行252kVGIS雷电冲击试验时：

DS2、DS3、DS4闭合，DS1、DS5、DS6、DS7断开，ES2、ES3、ES4断开，ES1、ES5、ES6、ES7闭合。冲击电压发生器升压至1050kV，对连接在试验装置上的两个252kVGIS进行雷电冲击试验。

以上试验方式可通过对主接线各个元件的切换，可灵活实现对不同电压等级不同接口产品的试验验证。

4结论

本文结合设计实例介绍了一种多接口组合电器试验装置，对试验装置的思路、设计方法及相关关键技术点进行了说明，通过试验装置的应用，较原来提升了3倍以上的试验效率，可在相关领域方面进行推广应用。

参考文献

[1]黎斌，SF6高压电器设计[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]GB7674-2008，额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属开关设备[S].

作者简介

翁镇豪（1985-），男，广东揭阳人，工程师，研究方向为高压电器产品研发与应用。

肖政军（1981-），男，陕西渭南人，工程师，研究方向为高压电器产品研发与应用。