涂開(kāi)棉

（廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司，福建 廈門 361000）

0 引 言

當(dāng)下，地鐵運(yùn)維人員的配額大概在60人/km，諸多城市表示地鐵計(jì)劃路程可高達(dá)1 500～2 000 km。依據(jù)正常分配要求，相關(guān)人員數(shù)量與維修資金投入會(huì)是地鐵經(jīng)營(yíng)的主要問(wèn)題[1]。所以，利用技術(shù)手段減少人員占比，降低檢修維護(hù)成本，保證地鐵有效安全運(yùn)行是當(dāng)前首要問(wèn)題。

1 地鐵供電體系重點(diǎn)設(shè)施特點(diǎn)

1.1 關(guān)于110 kV GIS

地鐵主變電站利用110 kV的GIS（六氟化硫封閉式組合電器）銜接電網(wǎng)電源，存在內(nèi)部放點(diǎn)、機(jī)構(gòu)故障及氣體外露等問(wèn)題。

1.2 關(guān)于變壓器

主變電站利用110 kV三相油浸式變壓器把外部的110 kV電源轉(zhuǎn)變成10 kV或者35 kV的中壓交流電。降壓或牽引則利用33 kV、10 kV及35 kV干式變壓器。但存在反常噪音、絕緣降低、局部放電或溫升、油水分或氣體超過(guò)合理標(biāo)準(zhǔn)及滲漏油等問(wèn)題。

1.3 關(guān)于中壓氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜

地鐵中常利用10 kV及35 kV級(jí)別的中壓氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜，通過(guò)將真空斷路器和母線放在充斥著SF6（絕緣氣體）的室內(nèi)中達(dá)到絕緣功效。但存在氣體外漏、斷路器燒壞以及操縱機(jī)構(gòu)問(wèn)題等問(wèn)題。

1.4 關(guān)于開(kāi)關(guān)設(shè)施

地鐵直流開(kāi)關(guān)設(shè)施的重點(diǎn)設(shè)備是直流斷路器，具有掌控直流、帶動(dòng)電源的常規(guī)供應(yīng)及出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)快速斷開(kāi)故障電路等功能。存在斷路器機(jī)械故障、局部溫升、架構(gòu)絕緣問(wèn)題以及斷路器觸頭易燒壞等問(wèn)題。

1.5 關(guān)于電纜

電纜通常包括交流400 V交聯(lián)聚乙烯、10 kV/35 kV交聯(lián)聚乙烯、交流110 kV交聯(lián)聚乙烯、直流750 V/1 500 kV乙丙橡膠或交聯(lián)聚乙烯電纜。

1.6 整流器

整流器和牽引變壓器聯(lián)合構(gòu)成整流機(jī)的電流變化裝備。其中牽引變壓器提供的交流電利用整流器可變成直流電。但運(yùn)行中普遍存在二極管擊穿、附加要件故障（壓倉(cāng)/亞敏電阻等等）及絕緣性能降低等問(wèn)題。

1.7 關(guān)于低壓400 V開(kāi)關(guān)柜

低壓400 V開(kāi)關(guān)柜重點(diǎn)承擔(dān)的是地鐵站或變電所低壓交流承載的輸電與保護(hù)工作。在運(yùn)行中存在斷路器故障、絕緣下降、絕緣擊穿及部分溫升等問(wèn)題。

2 地鐵變電所設(shè)施在線檢測(cè)的核心構(gòu)思

以我國(guó)某市地鐵中的一個(gè)變電站作試點(diǎn)進(jìn)行地鐵供配電設(shè)施在線檢測(cè)技術(shù)的探究與實(shí)踐。對(duì)110 kV油式變壓器、110 kV GIS、33 kV配電變壓器、干式整流變壓器、1 500 V直流電纜、35 kV交流電纜、整流器、1 500 V直流開(kāi)關(guān)柜、400 V低壓開(kāi)關(guān)柜、110 kV交流電纜及33 kV氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜等設(shè)施展開(kāi)在線檢測(cè)。

因?yàn)榇苏军c(diǎn)設(shè)施都屬于帶電運(yùn)作，因此在線檢測(cè)要盡可能不干擾設(shè)施運(yùn)作[2]。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)施原理及特征的剖析，對(duì)檢測(cè)方式的可執(zhí)行性進(jìn)行驗(yàn)證，制定了不同設(shè)施的檢測(cè)指數(shù)，主要涵蓋下列幾類：（1）成分剖析類，主要有壓力、溫度、SF6微水密度、震動(dòng)聲波以及變壓器油色譜；（2）運(yùn)動(dòng)檢測(cè)類，主要涵蓋斷路器機(jī)械性質(zhì)及斷路器行為性質(zhì)錄波；（3）電量監(jiān)測(cè)類，重點(diǎn)囊括避雷器放電頻次、漏電流、鐵芯（包括夾件）電流、直流設(shè)施結(jié)構(gòu)泄漏電流及局部放電等內(nèi)容；（4）熱量檢測(cè)類，包括設(shè)施母排溫度、氛圍濕度溫度、母線槽溫度及電纜溫度。

3 地鐵供配電系統(tǒng)設(shè)施狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)有效對(duì)策

3.1 33 kV GIS與110 kV GIS

3.1.1 監(jiān)測(cè)SF6氣體

通過(guò)在線監(jiān)測(cè)GIS設(shè)施中SF6氣體的壓力、微水密度及溫度等指數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)SF6氣體的遠(yuǎn)距離監(jiān)控與檢測(cè)。

利用自帶溫度勘測(cè)的智能壓力變送器及水密度傳感器，完成對(duì)SF6氣體壓力及微水等指數(shù)的在線監(jiān)控和檢測(cè)。

3.1.2 有關(guān)局部放電

利用超高頻UHF傳感器監(jiān)測(cè)GIS局部放電時(shí)所形成的超高頻脈沖電磁波，可杜絕低頻影響。超聲波AE傳感器利用光干涉技術(shù)監(jiān)測(cè)材料漏洞與隱性漏洞。利用這兩種傳感器，完成對(duì)GIS設(shè)施的局部放電在線檢測(cè)。

3.1.3 關(guān)于避雷器

GIS避雷器是由大量非線性伏安特性的閥片組合組成，通過(guò)檢測(cè)避雷器接地線內(nèi)的外泄電流，判斷避雷器的絕緣情況。

利用避雷器檢測(cè)傳感器，完成對(duì)避雷器阻容比、外漏電流、動(dòng)作頻次及阻性電流的檢測(cè)。

3.1.4 斷路器動(dòng)作屬性

GIS斷路器的動(dòng)作屬性測(cè)驗(yàn)?zāi)芨咝Х答丟IS操縱機(jī)構(gòu)的行為狀況。經(jīng)過(guò)對(duì)GIS斷路器分合閘電流大小的檢測(cè)，能分析出斷路器動(dòng)作屬性和設(shè)施運(yùn)作年限間的關(guān)系。

在分合閘線圈中裝置檢測(cè)傳感器，能有效檢測(cè)分合閘中的分閘電流、電機(jī)電流、電機(jī)電壓及線圈電流，在此基礎(chǔ)上，能準(zhǔn)確檢驗(yàn)斷路器的行為屬性。

3.1.5 斷路器動(dòng)作屬性檢測(cè)

檢測(cè)出33 kV GIS斷路器中的電壓電流擾動(dòng)值后，后臺(tái)服務(wù)端利用單獨(dú)數(shù)據(jù)軟件接收數(shù)據(jù)并制造出錄波文件，用戶端計(jì)算機(jī)利用單獨(dú)錄波剖析軟件呈現(xiàn)剖析燃動(dòng)前后波形，將最終結(jié)果展現(xiàn)給使用人員。

利用斷路器行為屬性錄波裝備，實(shí)現(xiàn)斷路器形態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)相關(guān)軟件剖析，明確動(dòng)作延時(shí)是16 m/s。

3.2 110 kV三相油浸式變壓器

3.2.1 關(guān)于油色譜微水

利用色譜剖析原理進(jìn)行電壓器油色譜在線檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)油內(nèi)的不同構(gòu)成成分，完成對(duì)變壓器油內(nèi)七種氣體與總烴的全面探究。變壓器油內(nèi)微水是影響變壓器絕緣效果的關(guān)鍵要素，經(jīng)過(guò)檢測(cè)探究油內(nèi)微水的存量找出問(wèn)題原因，制定處理方案。利用油色譜微水在線檢測(cè)傳感器，通過(guò)測(cè)定油中及C2H2等提取成分?jǐn)?shù)值，完成對(duì)變壓器油中微水及油色譜氣體的在線檢測(cè)。

3.2.2 鐵芯接地電流檢測(cè)

在變壓器夾件和鐵芯接地電流檢測(cè)裝置中加裝補(bǔ)償線圈形成反向電流，整改后的抗干擾鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝備可屏蔽空間磁場(chǎng)的影響。通過(guò)在變壓器鐵芯夾件中裝置電流傳感器，實(shí)現(xiàn)鐵芯接地電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

3.2.3 關(guān)于電纜

3.2.3.1 局部放電

利用同軸電纜銜接傳感器檢測(cè)電纜局部放電。通過(guò)分析電纜老化破損引起的電纜溫度驟升情況，需在電纜接頭處布置光柵點(diǎn)，順著電纜外表布置分布式量溫光纖[3]。

以前的公路建設(shè)大多數(shù)采用推土機(jī)來(lái)進(jìn)行施工場(chǎng)地的整平工作，這樣能夠有效地提高強(qiáng)夯技術(shù)應(yīng)用時(shí)的效率，保證工程建設(shè)的高質(zhì)量。通過(guò)前期的整平工作，能夠發(fā)現(xiàn)進(jìn)行夯基工作之后地面是否出現(xiàn)沉降或者出現(xiàn)坑洼等情況。如果出現(xiàn)了沉降或者坑洼等問(wèn)題，施工人員需根據(jù)科學(xué)地計(jì)算來(lái)處理這種問(wèn)題，從而加強(qiáng)路基的承載力，提高工程建設(shè)的質(zhì)量。

利用分布式光線測(cè)溫檢測(cè)單元與局部檢測(cè)單元，完成對(duì)110 kV電纜主絕緣、外表溫度、外護(hù)層以及電纜接頭的在線檢測(cè)。

3.2.3.2 33 kV電纜

該電纜在運(yùn)作進(jìn)程中會(huì)出現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)變及局部放電狀況。利用局部檢測(cè)單元及分布式光纖量溫檢測(cè)單元，完成33 kV電纜和接頭絕緣性能的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

3.2.3.3 直流1 500 V電纜

綜合考慮該電纜的構(gòu)造和運(yùn)作電壓，局部檢測(cè)規(guī)劃效果并不顯著且難以執(zhí)行，因此對(duì)1 500 V電纜并未進(jìn)行局放檢測(cè)與溫度檢測(cè)。

3.3 關(guān)于1 500 V直流開(kāi)關(guān)設(shè)施

3.3.1 設(shè)施溫度檢測(cè)

運(yùn)用光纖溫度傳感器對(duì)變電所開(kāi)關(guān)柜的實(shí)時(shí)溫度展開(kāi)在線檢測(cè)，對(duì)母線、電纜進(jìn)線以及開(kāi)關(guān)的高溫點(diǎn)展開(kāi)預(yù)警及定點(diǎn)。利用感溫光纜對(duì)主變電站電纜夾層中的電纜溫度展開(kāi)持續(xù)的在線檢測(cè)，剖析數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)鑒別電纜問(wèn)題和溫度轉(zhuǎn)變狀況[4]。

利用光纖光柵調(diào)節(jié)儀和光纖溫度傳感器，完成對(duì)設(shè)施問(wèn)題與溫度轉(zhuǎn)變的在線檢測(cè)。對(duì)搜集的問(wèn)題和溫度預(yù)警信息進(jìn)行比較，迅速確定問(wèn)題位置。

配電柜中絕緣裝備的絕緣阻值要超過(guò)2MΩ。直流設(shè)施框架外僅經(jīng)過(guò)一條接地線完成單點(diǎn)接地，外泄電流只進(jìn)入此接地點(diǎn)。利用對(duì)比法對(duì)電流傳感器與霍爾電流傳感器展開(kāi)校對(duì)，通過(guò)測(cè)定弱電流的形式，完成對(duì)直流設(shè)施框架的絕緣檢測(cè)。

通過(guò)在直流設(shè)施框架單點(diǎn)接地線處安裝電流傳感器，完成對(duì)直流設(shè)施框架外泄電流的在線檢測(cè)。

3.3.3 斷路器行為性質(zhì)

直流1 500 V斷路器行為性質(zhì)和GIS斷路器行為性質(zhì)原理相仿。利用傳感器完成直流1 500 V斷路器開(kāi)合閘電機(jī)電流及線圈電流的檢查。

3.3.4 斷路器行為屬性錄波

直流1 500 V斷路器行為錄波規(guī)律有別于交流斷路器行為錄波規(guī)律，利用開(kāi)關(guān)柜中的直流變送器搜集訊號(hào)，直接連接到錄波測(cè)控單元。交流斷路器行為錄波可通過(guò)開(kāi)關(guān)柜中的互感器搜集訊號(hào)連接至錄波測(cè)控單元。

利用斷路器行為性質(zhì)錄波裝備，完成斷路器開(kāi)合波形的在線檢測(cè)。可用t1代表開(kāi)關(guān)中斷時(shí)回路電流減少到零的時(shí)間，t2代表開(kāi)關(guān)行為訊號(hào)發(fā)射到初始行為的時(shí)間，t3代表開(kāi)關(guān)行為訊號(hào)發(fā)射到開(kāi)關(guān)狀態(tài)幫助觸點(diǎn)關(guān)閉所用時(shí)間。

4 結(jié) 論

綜上所述，加強(qiáng)地鐵供配電系統(tǒng)設(shè)施狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的分析和探究，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。相關(guān)人員要予以重視，不斷學(xué)習(xí)和借鑒先進(jìn)的監(jiān)測(cè)觀念與技術(shù)技巧。做到在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際情況制定科學(xué)合理的處理對(duì)策，確保供電系統(tǒng)設(shè)施的正常運(yùn)作，提高地鐵安全性。