[发明专利]GIS套管式电流互感器分布式大电流升流方法

说明书

技术领域

本发明属于现场GIS套管式电流互感器准确度试验和GIS断路器、开关大电流试验，特别涉及GIS套管式电流互感器分布式大电流升流方法。

背景技术

采用GIS(Gas Insulation Switchgear，SF₆气体绝缘全封闭组合电器)设备的变电站中，电流互感器安装在GIS断路器两侧，为套管式电流互感器，其额定电流为300A～4kA。在电流互感器现场交接试验(准确度试验)中，需对电流互感器一次回路施加1.2倍额定电流，最大试验电流值为4.8kA，近似取值5kA。

大电流试验首先要求根据变电站电气一次主接线结构，选择适当的包含电流互感器在内的一次电流环形闭合回路，针对环形回路的长度和面积估算出大电流试验所需无功和有功试验容量，然后选择足够容量的电容器组进行无功补偿，最后选择适当的升流器、调压器和试验电源，并用导线正确连接，通过操作升流器在环形闭合回路输出试验电流。

大电流试验面临的首要和关键的问题是在GIS套管式电流互感器所在的GIS设备一次接线上寻找适当的电流注入点和回流点，使得一次接线上电流环形闭合回路的长度和面积最小。由于GIS设备全封闭性的特点，一次接线只有在线路、变压器和电抗器出线套管顶部才有在空气中的外露点，目前的升流方法是在这些外露点中选择一个适当的电流注入点和回流点，然后将升流器的大电流输出端子用导线分别接入电流注入点和回流点，通过闭合相应的断路器和隔离开关，必要时短接相关的外露点，从而与GIS设备中的一次接线构成一个较长的环形闭合大电流试验回路，这种大电流升流方法称之为全回路升流法。

由于GIS的金属罐体尺寸庞大，较长的一次大电流试验回路不仅存在回路电阻，消耗一定的有功功率，而且存在较大的回路电感，消耗很大的无功功率，环形回路包围的长度和面积越大，回路无功消耗越大，对升流器、无功补偿装置、调压器和试验电源的容量要求也越大，造成一次回路大电流升流试验难度很大。

文献《750kV电流互感器大电流升流装置的研制》指出，500kV及以上的GIS或带电流互感器的罐式断路器因试验回路阻抗较大，试验电流达到4kA，试验难度较大，电流互感器现场试验施加的电流很难达到4kA。国家电网公司武汉高压研究院、山东电力试验研究院、四川电力试验研究院等单位在理论上、工程实施方案上做了大量的研究工作，现场试验已经将500kV GIS试验回路电流提升到3kA，进一步提升现场试验回路电流的研究工作还在进行。陕西电力科学研究院研制出大电流升流装置，通过单台或多台升流器单元的串联、并联或串并联混合方式，采用全回路升流法对GIS套管式电流互感器进行5kA大电流准确度试验。试验采用4台升流器、1台调压器和若干台无功补偿电容器，单台升流器容量为50kVA，单台调压器容量不低于200kVA，电容器无功补偿总容量为800kvar。

文献《1000kV GIS套管式电流互感器试验方案的研究》介绍了1000kVGIS套管式电流互感器进行的5kA大电流全回路升流方法。最大的环形闭合回路长100m，宽10m，测算的5kA试验无功容量为1824kvar，有功容量为37.5kW，大电流升流试验需要2000kvar无功补偿设备、10台20kVA升流器和1台250kVA调压器。

以上文献介绍的针对GIS套管式电流互感器大电流试验方法均是在GIS进出线套管两端采用全回路升流法进行一次大电流试验，由于GIS一次回路较长，存在较大的回路电感，在大电流时消耗很大的无功功率，给一次升流试验带来的困难有：

1)对无功补偿容量要求很大。5kA试验最大需要2000kvar无功补偿设备，如采用单台电容器参数为1000μF/400V，则需要上百台电容器才能达到总容量要求；

2)对升流器容量要求很大。升流器总容量要求达到200kVA，单台升流器由于受体积和重量限制，容量只能到20～50kVA，必须使用多台升流器串并联组合使用才能达到总容量要求；

3)对调压器容量要求很大。升流器配置的调压器容量不低于升流器容量。考虑到商品化调压器容量计算和试验工程计算上存在的差异，因此选择的单台调压器标称容量至少为200kVA或250kVA。