关键词：一体化;交流耐压;安全快捷;单车试验
Research and Development of AC Withstand Voltage and Partial Discharge Test Equipment for Integrated Power Grid Main Equipment
LI Lianshi1 WANG Zhiming1 WANG Lili2 LI Jicun1 BAO Zhenghong2
SHI Jingi1 MA Yongfu2 LINWande2 CHEN Yao2
（1.Qinghai Electric Power Research Technology Co.， Ltd.， Xining， Qinhai Province， 810008 China;
2.Electric Power Research Institute of State Grid Qinghai Electric Power Company， Xining， Qinhai Province， 810008 China ）
Abstract： An integrated power grid main equipment AC withstand voltage and partial discharge test device is designed， which is composed of test car body， console， test equipment， system protection device， etc. The test equipment can be adjusted according to the specific test items， which solves the tedious operation problems in the past. In addition， the test device can meet the requirements of the field experiment under the conditions of the highest voltage level， different altitudes and complex natural environment， which can make the whole experiment process safer and faster. The vehicle integration is truly realized， and all the equipment and accessories required for the test are integrated by single vehicle， which facilitates the test.
Key Words： Integration; AC withstand voltage; Safe and fast; Bicycle test
0 引言
随着电力工业的快速发展以及国内高压输/变电站规模的迅速增长，用于对电网主设备进行相关性能测试的试验装置的需求也越来越大。电力系统中，为了检验电力设备的安全性和高效性，通常选择高压试验的方式，测试一次设备及电缆是否满足投运标准，以保障电力设备安全稳定运行[1-3]。
目前，高压试验现场使用的试验装置普遍具有重量和体积较大、高度较高、运输困难等特点，因此多采用通过多组部件发运、现场组装的方法构建特高压交直流设备现场诊断平台，但现场构建的诊断平台技术指标多数达不到试验要求[4-6]。本项目针对110kV等级交流绝缘试验电压高、空间狭小、无现场专用试验装置的难题，研制了一套110kV紧凑型一体式主变压器感应耐压带局部放电检测及主设备交流耐压试验装置。满足了目前最高电压等级、不同海拔、复杂自然环境条件下的现场试验需求，填补了行业空白。
1 试验装置整体设计方案
1.1研究背景及存在问题
局部放电试验和交流耐压试压是鉴定电力设备绝缘性能和可靠性的一种最直接、有效的方法。随着电力工业的快速发展以及国内高压输/变电站规模的迅速增长，用于对电网主设备进行相关性能测试的试验装置的需求也越来越大。但现有技术方案，存在下述几方面的问题。
1、一般的试验装置通常仅为一种特定测试项目而设计，即局部放电试验装置只能用于开展电力变压器的局部放电试验，交流耐压试验装置只能用于开展电气主设备、电缆等的交流耐压试验。
2、一般的试验装置不具备车载试验功能，运输时需要采用吊车进行吊装，到达试验现场后仍需吊车将试验平台吊装至试验地面，进而完成试验。该过程不仅成本高、所需试验场地较大，而且由于试验现场往往存在较多的高压设备，吊车吊装会存在一定的安全风险。
3交流耐压试验装置设计
交流耐压试验对绝缘的考验是相当严格的，通过这项试验，可以发现很多绝缘缺陷，尤其是对集中性绝缘缺陷的检查更为有效。其可以鉴定电气设备的耐电强度，判断电气设备能否继续运行。交流耐压试验是保证电气设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。
此外，由于分层介质在交、直流电压下的电压分布是不相同的，交流电压是按介质的电容成反比分布，直流电压是按介质的电阻成正比分布。因此，交流耐压试验符合设备绝缘实际运行情况，能更有效地发现绝缘缺陷。所以说，交流耐压试验在电气设备绝缘的各项试验中，是一项具有决定意义的试验。本装置可满足交流电缆的交流耐压试验以及110kV电气主设备的交流耐压试验。
绝缘现场交流耐压试验是GIS设备完成装配过程在投运前的最重要的交接试验之一，是检验GIS设备内部是否有故障隐患，绝缘性能是否良好的重要性试验。GIS耐压试验时要考虑由于突然击穿对原有部分造成的损坏时应采取的措施，因为在GIS 扩建或增容的间隔部分，不管用串联谐振的接线方法来进行试验还是利用电抗器进行并联补偿的接线方法来试验，都不能保证交流耐压试验电压和母线运行电压在幅值上的绝对一致。在交流耐压试验中，一般有工频耐压试验和变频串联谐振耐压试验。相比而言，变频串联谐振试验采用串联谐振的方式获取试验电压检验被试设备的耐压能力具有如下优势：
1）变频电源输入为工频电压，通过整流逆变输出标准正弦波形的非工频电压，防止了谐波产生的过电压的影响。
2）串联谐振电路在变频电源输出电压频率为谐振频率时，电路中的能量仅消耗于电路的等效电阻，大大降低了所需电源容量。此外，在试验过程中一旦被试设备发生了闪络或绝缘击穿，高电压瞬间消失，因电源容量不大，断路后的初始短路电流值不大且迅速下降为零，降低损害。
3）试验原理简单，需要的设备较少，试验接线方便。
本试验装置工作过程中，首先，400V三相供电电源通过电缆输入至试验用变频电源;其次，变频电源通过交-直-交线性推挽放大电路，将供电电源逆变为频率和幅度均可调整的交流三相/单相电源，共给升压用励磁变压器进行系统谐振激励;接着，采用串联谐振电路拓扑结构，补偿电抗器用于串联谐振回路。然后，电容分压器并联与试品的高压端，用于测量试品端对地之间施加的高压电压值;最后，供电电缆用于系统电源供给，均压环用于高压电压均压及抑制尖端放电。
4 小结
本文所开发的一体化试验装置可分别完成感应耐压试验、局部放电试验以及主设备交流耐压试验;试验装置可实现自动扩展和现场车载试验功能，无需采用吊车吊装，消除了安全隐患;试验装置采用液压、机械化展开和电气化控制，操作简便，有效缩短测试准备时间，试验装置表面无裸露接线，所有线路连接均在车载平台底部隐蔽布线，更加安全可靠。本试验装置可以在高海拔等复杂环境下进行推广使用。
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