徐偉++羅志遠(yuǎn)++湯金興++沈波

摘 要：通過對目前廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)配電領(lǐng)域的10 kV/20 kV中置式高壓開關(guān)柜手車動、靜觸頭接觸不可靠可能造成的嚴(yán)重后果，新增開關(guān)柜投產(chǎn)驗收工作中手車接觸行程驗證項目的重要性以及實施現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)闡述，提出了一種適用于中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證的輔助裝置。對該裝置的實現(xiàn)方法、工作原理、具體性能及現(xiàn)場應(yīng)用進(jìn)行了描述。該裝置首次將視頻實時監(jiān)控的概念應(yīng)用于中置式開關(guān)柜手車接觸行程的驗收工作中，不僅提高了中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，也提升了中置式開關(guān)柜運行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；中置式開關(guān)柜；接觸行程；視頻監(jiān)控

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.126

在電力系統(tǒng)中，10 kV/20 kV高壓開關(guān)柜是一種被廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)的電氣裝置，用于電能的接收和分配，并對線路進(jìn)行控制、測量、調(diào)整和保護(hù)，可以閉合、開斷正常的電力線路，成為電力系統(tǒng)中必不可少的受電和配電設(shè)備。中置式結(jié)構(gòu)的高壓開關(guān)柜由于柜內(nèi)的主要電氣元件（比如斷路器）是安裝在可拉出的手車上的，具有機體小巧、維修方便、可靠性高、經(jīng)久耐用、操作安全等優(yōu)點，因而，中置式開關(guān)柜成為110 kV/35 kV變電所中應(yīng)用最為廣泛的一種高壓開關(guān)柜。

近年來，隨著社會用電需求的不斷上升以及電網(wǎng)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)涉及大量110 kV/35 kV變電所的新建和改擴(kuò)建工程。變電所新建和改擴(kuò)建工程新增10 kV/20 kV中置式開關(guān)柜后，為了保證開關(guān)柜投運后的正常、安全運行，必須在開關(guān)柜正式投入運行前對其各項性能指標(biāo)進(jìn)行全方位的驗收，而對中置式開關(guān)柜手車接觸行程（手車接觸行程是合閘操作中動、靜觸頭接觸后絕緣拉桿繼續(xù)運動的距離，即在合閘過程中觸頭壓簧的壓縮量）的驗收是其中一個非常重要的項目。開關(guān)柜手車動、靜觸頭的接觸行程必須要達(dá)到設(shè)計位置和接觸標(biāo)準(zhǔn)，才能使開關(guān)手車動觸頭和靜觸頭完全可靠接觸。由于10 kV/20 kV開關(guān)柜運行時的電流較大，如果動、靜觸頭接觸不到位，接觸電阻的增大會引發(fā)動、靜觸頭異常發(fā)熱，嚴(yán)重時甚至燒毀開關(guān)柜，造成設(shè)備損壞和停電事故的發(fā)生，從而影響電網(wǎng)運行安全及供電可靠性。

1 中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證現(xiàn)狀

目前，中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證過程中，由于受到中置式開關(guān)柜結(jié)構(gòu)和觸頭位置的限制，驗收人員無法直接觀察手車動、靜觸頭的實際位置和接觸情況，主要還是靠運維人員的操作經(jīng)驗和主觀感覺判斷，針對開關(guān)柜手車接觸行程是否正常的驗收結(jié)果沒有一個科學(xué)、可靠的判斷依據(jù)，手車開關(guān)運行的安全性和可靠性無法保障。

經(jīng)過對電力系統(tǒng)新建和改擴(kuò)建變電所新增中置式高壓開關(guān)柜投產(chǎn)驗收現(xiàn)場手車接觸行程驗證項目進(jìn)行調(diào)研以及查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，目前還沒有涉及專門針對提升中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證科學(xué)性、可靠性的相關(guān)研究和經(jīng)驗的公開論文及成果。因此，探尋和研制一種能夠提高中置式開關(guān)柜新建驗收時手車接觸行程驗證的有效性、可靠性的方法和裝置，對于提高中置式高壓開關(guān)柜的運行安全性和穩(wěn)定性，保證供電的可靠性是非常必要的。

2 輔助裝置的研制

為了解決目前中置式開關(guān)柜驗收工作中手車接觸行程驗證項目可靠性低的問題，提升開關(guān)手車接觸行程驗證的科學(xué)性，相關(guān)機構(gòu)研制了一種中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證輔助裝置，用于開關(guān)手車接觸行程驗證現(xiàn)場。

2.1 裝置構(gòu)成及工作原理

中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證輔助裝置采用模塊化設(shè)計，主要包括電池電源模塊、微型攝像頭、畫面分割器、視頻連接線、液晶顯示屏和畫面顯示控制模塊。中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證輔助裝置如圖1所示。

2.1.1 電池電源模塊

電池電源模塊采用內(nèi)置12 V/5 Ah的鉛酸蓄電池，電池電壓為+12 V，容量為5 Ah，通過電源開關(guān)直接供給液晶顯示屏和畫面分割器；采用開關(guān)穩(wěn)壓芯片LM2576-5.0，將+12 V電壓轉(zhuǎn)換為+5 V，供給攝像頭使用，連續(xù)工作時間可達(dá)到5 h以上。裝置上設(shè)置了充電接口，當(dāng)蓄電池電量降低時，可以通過外置的電池充電器由220 V交流電源對蓄電池充電。此外，裝置采用內(nèi)置電源方式，工作現(xiàn)場無需外接電源，方便裝置的現(xiàn)場應(yīng)用。

2.1.2 微型攝像頭

微型攝像頭選用DH-205型700線高清紅外微型攝像頭，可以在開關(guān)柜內(nèi)光線較暗的環(huán)境下清晰顯示開關(guān)動、靜觸頭的接觸情況。為了方便現(xiàn)場應(yīng)用，配備了接線背板和安裝支架。接線背板裝有XH2.54端子，與視頻連接線的一端相連，通過視頻輸出線將監(jiān)控影像傳輸?shù)娇刂蒲b置上；安裝支架為“Z”字型，攝像頭的一端對準(zhǔn)觸頭，另一端用自粘膠帶固定在開關(guān)小車動觸頭臂上。

2.1.3 畫面分割器

畫面分割器選用型號為YG600的六畫面分割器，可以實現(xiàn)手車開關(guān)三相觸頭，每相上、下觸頭各一個攝像頭，供6路攝像頭視頻信號同時接入，并在同一液晶顯示屏上顯示。

2.1.4 視頻連接線

視頻連接線配置了長度為3 m的視頻專用連接線，一端為3路航空插頭，另一端為6路XH2.54的接頭，航空插頭與面板的視頻輸入端子相連，XH2.54接頭與攝像頭背板相連，將微型攝像頭信號傳輸至畫面分割器。

2.1.5 液晶顯示屏

液晶顯示屏選用型號為B1042的10寸液晶顯示屏，最大分辨率可達(dá)1 024×768，可同時顯示6路視頻輸入信號，并保證監(jiān)視畫面的質(zhì)量，體積適當(dāng)，滿足裝置大小便于攜帶和現(xiàn)場應(yīng)用的要求。

2.1.6 畫面顯示控制模塊

畫面顯示控制模塊可以實現(xiàn)按鍵和遙控兩種控制方式。按鍵控制直接設(shè)置在裝置的面板上，通過按鍵操作實現(xiàn)畫面顯示模式的切換；遙控控制采用紅外遙控方式，裝置上設(shè)有紅外遙控接收端，通過遙控器實現(xiàn)對現(xiàn)實畫面和模式的控制和調(diào)整。按鍵和遙控方式均可實現(xiàn)對畫面顯示模式的調(diào)節(jié)和控制，更換輸入不同的通道畫面，可以實現(xiàn)“一大五小”“一大三小”“畫中畫”“二分割”等顯示模式的切換。

2.2 裝置電源電路工作原理

裝置內(nèi)置鉛酸蓄電池的電壓為+12 V，它通過電源開關(guān)直接供給液晶顯示屏和畫面分割器；攝像頭供電電源的電壓為+5 V，電路中設(shè)計使用了開關(guān)穩(wěn)壓芯片LM2576-5.0，將蓄電池+12 V電壓轉(zhuǎn)換為+5 V。該芯片是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3 A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，內(nèi)含固定頻率振蕩器（52 kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23 V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等。利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，+5 V電源通過視頻連接線供給攝像頭工作，并將視頻信號傳輸回裝置。裝置電源電路圖如圖2所示。

圖1 中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證輔助裝置實物圖

圖2 中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證輔助裝置電源電路圖

3 裝置的現(xiàn)場應(yīng)用

中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證輔助裝置研制成功后，在國網(wǎng)嘉興供電公司變電運維室實訓(xùn)基地10 kV開關(guān)

室現(xiàn)場以及所轄的文昌變、陸橋變等變電所改擴(kuò)建工程的

新增10 kV/20 kV中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證工作現(xiàn)場進(jìn)行了應(yīng)用和效果驗證。輔助裝置現(xiàn)場應(yīng)用情況如圖3所示。

圖3 輔助裝置現(xiàn)場應(yīng)用圖

現(xiàn)場應(yīng)用時，將裝置通過面板上設(shè)置的整機接地端可靠接地，保障裝置和操作人員的人身安全；將攝像頭一端對準(zhǔn)小車觸頭，安裝支架一端用自粘膠帶固定在開關(guān)小車動觸頭臂上；將視頻連接線按照相應(yīng)的編號與裝置面板上的視頻輸入端子以及攝像頭背板接口相連，然后打開裝置工作電源，開始工作。

開關(guān)柜驗收人員可在驗收現(xiàn)場通過該裝置的液晶顯示屏，清楚地觀察中置式開關(guān)柜開關(guān)手車由試驗位置搖至工作位置、工作位置搖至試驗位置過程中動、靜觸頭的相對運動情況以及實際接觸情況。面板上6個畫面按順序分別對應(yīng)顯示開關(guān)柜手車A，B，C三相上、下6個觸頭的實際情況，并且可以通過裝置面板上的切換按鍵或者配置的遙控器對監(jiān)控畫面顯示模式按需求切換和調(diào)節(jié)，有利于仔細(xì)觀察相關(guān)觸頭。通過對運動過程和實際位置的觀察，驗收人員能夠?qū)κ周嚱佑|行程作出準(zhǔn)確的判斷，從而保證驗收的可靠性和有效性，確保開關(guān)柜乃至電網(wǎng)的運行安全。

4 總結(jié)

綜上所述，本文提出的中置式開關(guān)柜手車接觸行程輔助驗證裝置首次將視頻監(jiān)控技術(shù)引入中置式開關(guān)柜手車投產(chǎn)驗收接觸行程驗證工作現(xiàn)場。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、通用性強等優(yōu)點，可較好地應(yīng)用于中置式開關(guān)柜手車接觸行程驗證現(xiàn)場。本課題已立項為國網(wǎng)浙江省電力公司2015年群眾性科技創(chuàng)新項目。

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作者簡介：徐偉（1976—），男，高級技師，高級工程師，主要從事變電運維管理工作。羅志遠(yuǎn)（1985—），男，碩士，工程師，主要從事變電運維工作。

〔編輯：劉曉芳〕