浙中1100kVGIS耐压试验方案改进研究

李文吴猛张国强

李文吴猛张国强

（华东送变电工程有限公司上海嘉定201803）

摘要：本文通过研究GIS串联谐振升压原理，对浙中1000kV特高压交流变电站中的GIS耐压试验方案进行分析。根据现场9个间隔断路器、6回进出线和两段母线的拓扑，重新划分被试验设备区域。通过估算被试验区域设备电容量和相关参数计算，制定新的耐压试验方案，并利用Pspice仿真软件对谐振电路进行仿真分析，验证了新方案的可行性。

关键词：GIS耐压试验；串联谐振；特高压建设；试验方案

引言

中国特高压的发展正处于黄金时期，截止2015年，我国建成以特高压为骨干输电网络的“三纵三横”的输电网络，预计至2020年将全面完成“五纵五横”完整的输电网络系统。届时国家电网将依托交流电网组建“三华”电网同步运行，解决我国能源分布不均。本文主要分析和研究电网工程建设中特高压GIS设备耐压试验方案，旨在总结出最优试验方案，以缩短电网工程建设的工期，节省人力、物力及财力。

1谐振原理

在由电阻、电感和电容元件组成的电路中，电路两端的电压和电流存在相位差，当调节电路元件参数或电源的输出频率使得电流与电源电压同相位，这时电路对外呈现纯电阻特性，则此时电路工作在谐振状态。谐振是正弦交流电路中特定的现象，该电路被广泛应用于电子和通信工程中，谐振又可分为串联谐振和并联谐振。

1.1串联谐振原理

串联谐振电路模型如图1所示，图1的右边为RLC串联电路，左边为电路各元件的电压电流矢量图。由矢量图可以发现，当电容电压与电感电压的摸相等时，回路阻抗为最小值，并呈现纯阻性特征，此时即为串联谐振状态[2]。

图1串联谐振电路模型图2GIS耐压试验电路模型

试验设备由变频电源、升压励磁变压器、高压电抗器及分压器组成，试验电源取施工电源380V交流电，当被试验设备容量较大时，低压侧输入电流过大时，则可使用双变频电源同步工作以增大输出功率。串联谐振则是由高压电抗器和被试验GIS构成的LC谐振电路，如上图2所示。

1000kV浙中站1100kVGIS设备共9个间隔，6回进线；避雷器、电压互感器回路采用常规敞开式设备，断路器采用3/2接线法，确保任何一个断路器都可随时退出运行，进行检修。两段母线将9个间隔分成三部分，首尾相连，结构紧凑合理。

3原GIS耐压试验方案分析

如图3所示，浙中1000kV特高压交流变电站的1100kVGIS以及进线和出线拓扑，综合考虑耐压设备的容量和现场GIS拓扑制定了GIS耐压试验方案，原方案分为四个阶段，每个阶段参与耐压试验的设备和分支如图中不同虚线包围的范围所示。

4.GIS耐压试验改进方案

经过对现场9个GIS间隔拓扑的分析和电容量的估算，对试验区域进行重新分割。新方案试验区域分布如图4所示，由虚线包围的设备分别为三个试验区域。

图3GIS耐压试验原方案

4GIS耐压试验新案图5pspice串联谐振仿真电压波形

由于A相电容量最大，计算A相设备试验谐振频率为：F=69.30Hz，由数据分析，该频率也符合试验设备固有要求，并且也在合理范围内。计算证明耐压试验新方案可行。

6基于Pspice软件进行电路仿真

根据现场耐压试验设备建立Pspice仿真电路模型（如图2所示）。利用计算机进行仿真得到GIS设备上电压波形如上图5所示。谐振输出最高电压为1100kV，满足被试验设备电压要求。

7结语

本文对1100kVGIS设备的耐压试验方案进行分析，经过研究串联谐振升压原理，根据现场设备拓扑情况和精准数据计算，并通过电路仿真分析制定新的耐压试验方案，新方案只需要三个阶段即可完成全部的GIS耐压试验任务，减少了GIS在安装时重复性耐压试验，提高了变电站建设的经济效益，同时保障电气设备投运时的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]刘勇，何湘宁.脉冲密度调制串联谐振型塑料薄膜表面处理电源的研制.《中国电机工程学报》，2005，25（16）：158-162.

[2]苏建仓，王利民.串联谐振充电电源分析及设计.《强激光与粒子束》2004，16（12）：1611-1614.

[3]刘维罡，董慧芬.串联谐振逆变器在无接触电能传输技术中的研究与应用.《国外电子测量技术》，2004，23（5）：29-32.

[4]熊杰.现场调频式串联谐振GIS耐压试验的分析.《云南电力技术》，2008，36（5）：10-12.