1. 性能與用途
GIS 設(shè)備由于占地面積小、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)工作量少，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣，特別適合于城市變電站。隨著近年來(lái)，投運(yùn)的GIS  設(shè)備越來(lái)越多，其優(yōu)點(diǎn)在充分體現(xiàn)的同時(shí)，也在推廣采用GIS 設(shè)備的過(guò)程中出現(xiàn)了一些問題。突出表現(xiàn)在雙母線接線的GIS 設(shè)備 間隔在擴(kuò)建或檢修后，為滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的條件，并且避免在母線隔離開關(guān)斷口處發(fā)生試驗(yàn)電 壓疊加母線反向運(yùn)行相電壓導(dǎo)致?lián)舸┻M(jìn)而危及GIS  運(yùn)行設(shè)備的情況。因此，該電壓等級(jí)的母線必須全部停電，這將給供電可靠性帶來(lái)極大影響。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)GIS的現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)主要采用的還是變頻諧振法，通過(guò)改變?cè)囼?yàn)電 壓的頻率使耐壓試驗(yàn)回路發(fā)生諧振，從而將試驗(yàn)電壓升到所需值。這種方式對(duì)電源容量的要求不高，便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，并且其耐壓試驗(yàn)的效果與采用工頻試驗(yàn)的效果相差不大。但是這種方式在對(duì)采用雙母線的GIS變電站進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，因試驗(yàn)電壓的頻率與運(yùn)行電壓的頻率不同，因此必須全站停電，才能避免出現(xiàn)耐壓回路隔離斷口擊穿導(dǎo)致GIS 設(shè)備損壞的情況。  
為了克服變頻諧振法在雙母線的GIS 變電站出現(xiàn)的問題，我們根據(jù)公式f0=1/ ，把f0設(shè)定為工頻50Hz，用改變L或者C的補(bǔ)償來(lái)滿足工頻諧振，再通過(guò)HVFP-150型電源設(shè)備進(jìn)行頻率、相位統(tǒng)調(diào)，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模捎没谕l同相技術(shù)的 GIS現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)方法，即保障試驗(yàn)電壓與運(yùn)行電壓同頻同相位。

2. 特點(diǎn)及主要功能
●試驗(yàn)的等效性好。本裝置輸出即為正弦波，波形失真度小。波形畸變率 ＜3％，不同于其他類型的電源柜裝置（其他類型的電源柜裝置為方波輸出，經(jīng)過(guò)波形整形而成的正弦波）。所以，本裝置在試驗(yàn)過(guò)程中，不需要測(cè)量峰值。
●采用光纖方式控制，徹底將高壓和低壓控制回路隔離。
●體積小、重量輕、搬運(yùn)靈活、非常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。
●操作簡(jiǎn)潔方便、接線簡(jiǎn)單，能夠提高工作效率50％（相對(duì)于發(fā)電機(jī)組方式）。
●安全可靠，本裝置內(nèi)集合了多種保護(hù)。包括：放電擊穿保護(hù)、過(guò)電壓整定保護(hù)、輸出短路保護(hù)、開機(jī)零位保護(hù)、橋臂放大回路保護(hù)、功率曲線保護(hù)等。當(dāng)任何一種保護(hù)出現(xiàn)時(shí)，裝置立即斷開試驗(yàn)電壓輸出，切斷主回路電源，確保試驗(yàn)人員、被試品以及試驗(yàn)系統(tǒng)的安全。
●本裝置中的信號(hào)源由專用芯片產(chǎn)生，采用微機(jī)控制，輸出頻率穩(wěn)定性高，可以到達(dá)0.01Hz。
●輸出電壓由ARM公司的高速微機(jī)控制，輸出電壓的不穩(wěn)定度＜1%。

3 .主要技術(shù)指標(biāo)
3．1一般使用條件
●海拔高度：≤3000m
●環(huán)境溫度： －5℃～40℃
●相對(duì)濕度：≤90%
●日照強(qiáng)度：0.1%W/cm2 
●最大日溫差：<25℃
●無(wú)導(dǎo)電塵埃
●無(wú)火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)
●不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體存在
●設(shè)有一個(gè)可靠接地點(diǎn)
●放置位置傾斜度不大于5度
●存放地點(diǎn)：戶內(nèi)
●存放環(huán)境溫度－20℃～40℃，相對(duì)濕度≤90%
3．2 性能參數(shù)
3.2.1 控制箱
●額定供電電源：    單相交流 220V±10%，50Hz
●供電源輸入功率：  10W Max 
●分壓器取樣電壓：   0---100V
●PT二次取樣電壓：   0---100V
●運(yùn)行母線頻率范圍： 50.0±0.5Hz
●母線電壓測(cè)量精度:  ±(1.5%讀數(shù)+1d)
●試驗(yàn)電壓測(cè)量精度:  ±(1.5%讀數(shù)+1d)
●相位差測(cè)量精度:    ±(1.5%讀數(shù)+1d)
●變比系數(shù)設(shè)置范圍:    1~65535
3.2.2 電源柜
●額定輸入電壓：三相交流 380V±10%，50Hz
●單相輸出
●額定輸出功率：150kW
●輸出電壓：0～350V
●額定輸出電流：0～428.6A
●頻率范圍：  50.0Hz
●頻率穩(wěn)定度：0.01Hz
●滿負(fù)載下連續(xù)工作時(shí)間: 360分鐘
●輸出波形：標(biāo)準(zhǔn)正弦波
●輸出正弦波畸變率: ≤1.0%
●輸出電壓不穩(wěn)定度：≤1.0%
●輸出電壓測(cè)量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
●輸出電流測(cè)量精度：±(1.5%讀數(shù)+1d)
●電源柜重量： 600kg
●噪音水平：< 85dB

4.工作原理框圖
電源裝置的大功率輸出采用逐級(jí)放大的原理（見圖1）。從最初的微小功率信號(hào)源,經(jīng)過(guò)多次放大，實(shí)現(xiàn)大功率輸出，滿足試驗(yàn)需要。
信號(hào)源用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的50.00Hz正弦波信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字電位器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，此過(guò)程也是在試驗(yàn)過(guò)程中的頻率和電壓調(diào)節(jié)。電源輸出頻率與信號(hào)源的頻率相同，電壓的調(diào)節(jié)在信號(hào)源部分實(shí)現(xiàn)。信號(hào)源的輸出直接推動(dòng)“前級(jí)功放”使有初步功率輸出，此“前級(jí)功放”輸出分為兩路，其中一路產(chǎn)生與試驗(yàn)頻率相同的“同步電源”，供給局部放電測(cè)量?jī)x器使用；另外一路用于推動(dòng)“橋式功放電路”（見圖2）。“橋式功放電路”也就是大功率產(chǎn)生的主要部分，在試驗(yàn)過(guò)程中其發(fā)熱量很大，需要一個(gè)強(qiáng)迫風(fēng)冷卻系統(tǒng)來(lái)散熱。

圖1  HVSP型ＧＩＳ同頻同相耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)工作原理流程圖

圖2  HVSP型GIS同頻同相耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)橋式放大電路原理圖

圖2中，Q1～Q 4為四個(gè)等效三極管，分別對(duì)應(yīng)變電源的四個(gè)橋臂。每個(gè)橋臂由數(shù)千只三極管并聯(lián)組成，并采取了有效的均衡電流措施。正半周時(shí)，前級(jí)放大信號(hào)通過(guò)推動(dòng)變壓器（T1～T4）作用于Q1～Q4三極管的基極，Q2，Q3截止；Q1，Q4導(dǎo)通，電流由Q1至負(fù)載再到Q4形成正弦波的正半周。負(fù)半周時(shí)模擬信號(hào)推動(dòng)Q2，Q3的基極，Q1，Q4截止,Q2，Q3導(dǎo)通, 電流由Q3至負(fù)載再至Q2形成正弦波的負(fù)半周, 從而在負(fù)載上構(gòu)成一個(gè)完整的正弦波。
“橋式功放電路”需要大功率的直流電源作為工作電源。本裝置的電源直接取自三相380V交流電源，經(jīng)具有過(guò)流和速斷保護(hù)的真空開關(guān)送入三相橋式整流電路變成脈動(dòng)直流，經(jīng)濾波電感和濾波電容組成的濾波電路將脈動(dòng)直流變?yōu)槠交闹绷麟娫垂┙o“橋式功放電路”。由于濾波電容的電容量達(dá)到數(shù)萬(wàn)微法，直接合閘，較大的充電電流可能造成總電源開關(guān)跳閘，采用預(yù)合閘回路先由小電流向?yàn)V波電容充電，待充電至80％左右時(shí)再合閘則不會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)沖擊電流。分閘后濾波電容上儲(chǔ)存的電荷通過(guò)放電電阻緩慢地釋放。本裝置使用時(shí)，按動(dòng)控制箱的“啟動(dòng)”按鈕，裝置的風(fēng)扇啟動(dòng)、預(yù)合閘、合閘過(guò)程全部依次自動(dòng)完成。
整個(gè)裝置主回路由“快速過(guò)流保護(hù)”部分控制“橋式放大電路”的直流工作電源，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)可快速切斷工作電源，保護(hù)后級(jí)回路。
“橋式功放電路”的輸出端（OUT1、OUT2）與中間升壓變壓器的低壓端相連，中間升壓變壓器的高壓端與試驗(yàn)回路相連，試驗(yàn)回路與中間升壓變壓器不會(huì)造成開路狀況。由于電源內(nèi)部有一個(gè)大容量的續(xù)流回路，整個(gè)試驗(yàn)回路始終存在一個(gè)能量釋放通道。因此，無(wú)論電源內(nèi)部故障或外部電源突然停電，被試變壓器或諧振回路并沒有切斷，與傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器完全不同，不存在電流強(qiáng)制過(guò)零而造成的過(guò)電壓。

圖3  HVSP型GIS同頻同相耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)框圖