GIS互感器传递过电压的测量规范

一、GIS互感器传递过电压的测量方案

2003年，IEC60044-2-1997标准要求，进行电力互感器传递过电压检测项目。GIS互感器厂，纷纷进行GIS电力互感器传递过电压测量，其方案可以归纳为三种^[4]。

方案一  

GIS电力互感器传递过电压测量接线和结果如图1。

(图1)

方案二

GIS电力互感器传递过电压测量接线和结果如图2。

(图2)

方案三    

GIS电力互感器传递过电压测量接线和结果如图3。

(图3)

以上三种方案均未达到国家标准<<< span="">GB 20840.1-2010>> 和IEC标准 <<< span=""> IEC 60044-2-1997>>要求；归纳有以下原因：

1) GIS互感器的传递过电压测量，缺乏合格的B类冲击波发生器，以及二次电压测量器具^[3]；

2) GIS互感器传递过电压测量是绝缘特性，有别于雷电冲击试验(绝缘强度) ；应采用标准<<极快速冲击高压试验技术>>^[2] ；

3) GIS互感器的传递过电压标准中B类冲击波波形过冲和震荡要给出限值，它直接影响二次电压。

二、GIS互感器传递过电压

2.1 GIS互感器传递过电压测量电路及测量要求

根据标准《GB 20840.1-2010 》对于GIS用互感器传递过电压的测量要求，应通过50Ω同轴电缆适配器将B类冲击波U1施加在任一一次端子与地之间，GIS外壳应按运行方式接地。测量电路如图4所示。

(图4 )

传递过电压U2应在开路的二次端子上测量，通过50Ω同轴电缆连接输入阻抗为50Ω且带宽不低于100MHz的示波器读取峰值。当被测互感器有多个二次绕组时，应一次对每一个二次绕组进行测量，在二次绕组具有中间抽头时，只需在绕组满匝数对应的出头上进行测量。

传递到二次绕组的过电压Us应按式（1）进行计算。

  （1）

当峰值处有震荡时，须绘制平均曲线，以此曲线的最大幅值作为U1的峰值计算传递过电压。传递过电压限值如表1所示。

表1  B类冲击波传递过电压标准

标准B类冲击波形如图5所示。

(图5 ) 

2.2 B类冲击波在GIS互感器中传递特性

B类冲击波的波形往往很复杂，但通常由四个分量组成：

1) 阶跃电压;

2) 由于波阻抗的多处微弱变化形成的甚高频范围f1分量(最高达100 MHz);

3) 由于波阻抗的显著变化引起反射而形成的高频范围f2分量(最高达30 MHz);

4) 由 于 外部的大电容设备，如电容式电压互感器或输电线载波系统的藕合电容器引起谐振而产生的低频范围f3分量(0.1 MHz--5 MHz) 。

图 6 由 隔 离 开 关 合 闸 引 起 的 内 部 陡 波 前 过 电 压 波形示例

(图 6)

三、实验室测量GIS互感器传递过电压基本条件

实验室测量GIS互感器传递过电压，按国标《GB 20840.1-2010 》进行；规定加在GIS互感器上的一次波为B类冲击波，基本条件如下：

3.1) 符合标准要求的B类冲击波发生器

本文制作B类冲击波发生器符合标准要求，详見五。

3.2)符合标准要求的B类冲击波测量系统

B类冲击波测量系统，按国标《GB 20840.1-2010 》要求进行。传递过电压U₂应在开路的二次端子上测量，通过50Ω同轴电缆连接输入阻抗为50Ω且带宽不低于100MHz的示波器读取峰值。当被测互感器有多个二次绕组时，应一次对每一个二次绕组进行测量，在二次绕组具有中间抽头时，只需在绕组满匝数对应的出头上进行测量。

四、影响GIS互感器传递过电压的因素

影响GIS互感器传递过电压的因素如下。

4.1)B类冲击波的过冲和振荡的影响

B类冲击波的过冲和振荡的影响如图7。图中黑线为正常B类冲击波及其二次电压波。图中红线为过冲和振荡的B类冲击波及其对应的二次电压波。

(图7)

4.2)测量电缆RLC参数的影响

测量电缆RLC参数的影响如图8。图中黑线为正常B类冲击波及其二次电压波。图中红线为测量电缆RLC参数影响的B类冲击波及其对应的二次电压波。

(图8)

4.3) 阻抗不匹配的影响

测量电缆阻抗不匹配的影响如图9。图中黑线为正常B类冲击波及其二次电压波。图中红线为测量电缆阻抗不匹配影响的B类冲击波及其对应的二次电压波。

(图9)

五、GIS互感器传递过电压的测量规范

5.1)GIS互感器传递过电压的测量线路

GIS互感器传递过电压的测量原理线路如图10。

(图10)  

GIS互感器传递过电压的测量实际线路如图11。

(图11) 

图中：A1—B类冲击波发生器，A2—50Ω同轴电电缆三通连接器，A3—1米的50Ω同轴电缆，A4—50Ω同轴电缆适配器，A5—传递过电压的测量系统，GIS—GIS互感器

5.2)GIS互感器传递过电压的测量现场照片

1）测量的产品

本文选用JDQXF-123ZHW型SF6电压互感器，绝缘等级为123/230/550kV，具体参数如表2所示：

表2：JDQXF-123ZHW型电压互感器参数

2)测量的环境

测量的地点为全屏蔽高压试验大厅，大厅内无其他设备运行，温度21℃,湿度70% 大气压力102.1kPa条件下进行。每60s进行一次传递过电压测量，手动记录和保存波形。GIS互感器传递过电压的测量现场照片如图12所示。

  (图12 ) 

5.3)GIS互感器传递过电压的典型波形

GIS互感器传递过电压的典型波形：单次测得的波形如图13所示，波头时间t₁=10.2ns波尾时间t₂>100ns。10次测得的波形如图14所示；测量GIS互感器传递过电压的不确定度小于2%，满足标准规定的试验要求。

(图13 ) 

(图14  ) 

参考文献    

[1]王彦金等.电力互感器传递过电压测量国内情况[内部资料]. WAYAJ智能制造工作室

 [2]GB/T 18134-2000极快速冲击高电压试验技术第一部分：气体绝缘变电站中陡波前过电压测量系统                   

[3]岳功昌，刘卫东，等.特高压气体绝缘组合开关设备中特快速瞬态过电压测量系统的标定[J].高电压技术 第2008,29（1）23—30.

作者简介 

王彦金，高级工程师，长期从事电力设备质检工作和试验仪的研制；现任gongkong认证专家，从事《智能制造论坛》服务工作。