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摘要：探讨了一种基于同频同相原理的GIS设备交流耐压试验新方法。双母线连接的GIS设备扩容或维修后进行交流耐压测试时，母线隔离开关断口上施加的测试电压和工作电压的频率和相位相同。断口处的电压幅值是两边的绝对电压值之间的差值，远低于隔离开关断口处的绝缘电平。
关键词：同频同相；交流耐压；危险点预控
GIS设备具有节约用地、简化运行维护等优点，在城市电网建设中得到了广泛的应用。随着供电负荷的增加和电网需求的优化，GIS设备的改扩建逐年增加，首批GIS设备的使用寿命延长，不少已进入检修周期。按照传统的压缩试验方法，必须中断母线上所有的GIS设备，克服困难，将其转换为电力和电网来承担风险。为了实现这一目标，更需要推广同频同相交流耐压试验技术，而不必完全停止GIS母线。
一、同频同相交流耐压试验原理
在压试验装置中，交流同频同相是一种新型的耐压装置。基于相同的原理，相同的频率和相位是相同的，除了新型耐压装置。母线的工作电压信号由Pt作为参考信号，通过锁相环，放大线线性推挽最终输出与运行母线相同试验电压、频率和相位，如图1所示。
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图1同频同相耐压试验接线原理图
输入信号经锁相环阻抗匹配、信号滤波、放大、参考信号提取级、相位比较器同时进行，经过连续调整，采样信号频率与PT二次信号一致，二者相差较小，整个系统被锁定在同一频率和同一相位。将保护监测实时监测试验电压应用于GIS断口。如发现保护定值与用户整定值或相位差异常，发出故障信号，立即停止变频电源输出，停止试压加压。
二、GIS设备母线隔离开关断口电压分析
根据规定，采用现有GIS设备现场交流耐压试验方法，在对同一电压等级的GIS进行试验时，所有设备必须断电。这是因为GIS设备扩容或大修间隔后，特别是GIS变电站的双母线接线，由于试验电压和工作电压是两个不同的系统，所以采用并联补偿电抗器进行串联谐振或现场交流耐压试验的方法，它们具有相同的频率和相位，并且与原操作部件的建立或修复只能通过隔离开关在母线之间，断开电压和试验电压以及工作电压，其值取决于试验的频率和相电压以及工作电压。它随时间变化，具有不确定性，通电试验可能导致孤立性断裂的突发性故障。为了在不停电的情况下对GIS设备进行交流耐压试验，必须清楚地分析绝缘断口上的电压变化。在GIS设备充电后，对新的断面压力进行了分析。假定母线和第二母线带电运行，GIS设备电压等级为非电源。当试验直接通过新间隔套管的压力时，如图2所示，接地和D1 D3断路器断开，隔离开关闭合，DS1、DS2和DS3断开，断路器CB1闭合。试验时，隔离开关DS2和DS3两端的电压为工作母线的相位差和耐压试验的电压差（矢量差）。
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2.试验电压和工作电压具有不同的频率和相位。当试验电压和工作电压处于不同的频率相时，隔离开关的分断电压为：
开关断口上的试验电压和电流与工作电压和工作电压同时变化。当隔离开关断口的试验电压与工作电压的幅值差，在电压最低和击穿断口处不会出现。通过以上分析可知，在GIS设备的现场交流耐压试验中，只要在试验电压和工作电压频率阶段，试验电压叠加在反向工作电压上，隔离试验过程中的电压极限条件。因此，传统的试验方法不能满足带电部分的交流耐压试验条件，只有在试验电压和工作电压频率阶段，隔离开关分断位置的操作耐压试验电压与母线电压（最小值）之差才不会出现破裂，而原有GIS操作部分的损坏不会影响新元件的使用。
三、GIS设备同频同相交流耐压试验过程危险点分析及预控措施
GIS设备母线在无停电情况下进行交流耐压试验前，应对危险点进行分析，制定相应的预控措施，确保试验过程中人员、设备和电网的安全。当GIS设备进行同频率、同相耐压试验时，耐压试验部分和先前操作部分只能由隔离开关操作。因此，设计人员应设计一套安全可靠的系统，以保证安全测试。该控制维护系统不仅能实时监测试验电压、工作电压、断口电压等电压，而且能实时监测相位差、频率等参数，具有三重保护功能。对于同频同相的GIS设备的检修，如果参考电压和试验电压的频率发生偏差，相位发生偏移，同频率、同相位的设备可以在规定的时间内修复，试验电压自动降低，然后停止压力；高压、过电压检修，当试验电压超过设定的保护整定值时，系统自动报警，发出信号，及时切断电源输出，然后停止升压；在高压闪络检修时，如果监测到试验电压和参考电压闪络，以及隔离区故障后，系统会自动报警，发出信号，并及时断电。
1.PT二次信号采样存在信号相位错误、端部不一致或短路等问题。预控措施：（1）每次试验前，应测量PT二次信号模拟单元两侧的直接电阻值和信号线的绝缘电阻，以保证其性能正常可靠；（2）PT二次采样信号线的高压端和接地端应明确标识；（3）PT二次信号应由供电局专职人员保证，并经双方确认。在实验中，还要有一个专门的人来防止意外碰撞。（4）测试系统还具有母线Pt采样信号丢失保护、母线Pt采样信号剧烈波动保护、母线Pt采样信号频率异常保护。一旦上述二次Pt信号异常，立即报警并启动相应的保护。
2.在耐压试验中，运行母线一侧的工具制动器气室绝缘击穿，可能导致运行母线接地故障。此时，如果母线差动保护或操作线间隔开关不动作，上级电源将跳闸，扩大事故范围。预控措施：在耐压试验停电检修方法一览表中，指出第二段相对运行线路的保护动作时间缩短；耐压试验前，变压器继电保护人员应检查母线差动保护是否正常。
3.母线隔离开关不到位，导致绝缘距离不够断开。预控措施：做好分闸标记，检查操作完成情况，确保分闸到位，必要时增加X射线成像，确保母线隔离开关就位。
4.母线隔离开关绝缘容量降低。预控措施：（1）试验前对GIS进行气体湿度、分解产物和局部放电试验，确保绝缘状态正常；（2）在升压过程中，对母线隔离开关进行局部放电和带电试验，并实时监测绝缘状况。一旦发现异常情况，应立即降低电压并停止试验
基于同频同相原理，将GIS设备交流耐压试验新方法应用于变电站试验工程。该测试方法突破了国内的技术瓶颈。为避免GIS设备扩容或全站仪检修间隔，交流耐压试验提供了有效的技术手段，大大提高了供电可靠性。综上所述，GIS设备采用同频同相交流耐压试验技术，安全可靠，应用广泛。可在不停电的情况下进行GIS设备扩容或解体检修的交流耐压试验，实施力强。测试技术的有效实施，不仅可以提高GIS变电站供电的安全性和可靠性，而且可以促进电网企业的可持续发展。
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