賴羅彬 李宏力 白鵬飛 史純清 吳 昊

1.貴州電網(wǎng)公司都勻供電局 貴州 都勻 558000 2.陜西金源自動化科技有限公司 陜西 西安 710304

1 前言

在電力系統(tǒng)中,避雷器專用放電計數(shù)器(或漏泄電流監(jiān)測儀,以下統(tǒng)稱“放電計數(shù)器”或“計數(shù)器”)被廣泛應(yīng)用。根據(jù)多年的運(yùn)行經(jīng)驗和統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),變電站內(nèi)避雷器專用放電計數(shù)器出現(xiàn)故障和缺陷的幾率很高,占避雷器設(shè)備缺陷總數(shù)的90%以上。

放電計數(shù)器發(fā)生缺陷之后,檢修人員需要將避雷器停電至檢修狀態(tài)才能對放電計數(shù)器進(jìn)行缺陷處理,而避雷器往往是直接通過導(dǎo)體與高壓部分相連接(除大多數(shù)母線電壓互感器單元外),因此,避雷器停電意味著高壓線路或主變壓器單元的停電,這樣的停電檢修方式,導(dǎo)致了缺陷消除率低、電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險高。

本文針對上述問題進(jìn)行研究與分析,并根據(jù)分析結(jié)果研究出一種全新的、能夠帶電操作的、具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的裝置,有效地解決了放電計數(shù)器缺陷處理、試驗檢測的難題。

2 現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的放電計數(shù)器連接方式是由避雷器絕緣底座頂端連接至放電計數(shù)器高壓端,再經(jīng)過計數(shù)器接地(如圖1和圖2所示)。

圖1 放電計數(shù)器的接入方式(斷面圖)

圖2 放電計數(shù)器的接入方式(原理圖)

現(xiàn)有的放電計數(shù)器存在漏水、玻璃罩內(nèi)凝露、玻璃罩開裂損壞、連接處銹蝕嚴(yán)重、泄漏電流指示錯誤等問題。由于放電計數(shù)器具有較高的缺陷發(fā)生率,檢修人員需要經(jīng)常去對其進(jìn)行檢修或更換,而傳統(tǒng)的計數(shù)器檢修或更換均需要停電進(jìn)行,導(dǎo)致缺陷消除極低,使設(shè)備經(jīng)常帶病運(yùn)行,給設(shè)備、電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了安全風(fēng)險。

3 不停電檢修放電計數(shù)器裝置研究

3.1 原理 不停電檢修放電計數(shù)器裝置的原理(如圖3所示)。從A相避雷器絕緣底座、B相避雷器絕緣底座、C相避雷器絕緣底座分別對應(yīng)連接到運(yùn)行刀閘1和檢修刀閘的一端。運(yùn)行刀閘1的另外一端分別對應(yīng)與A相放電計數(shù)器、B相放電計數(shù)器、C相放電計數(shù)器高壓端連接,檢修刀閘的另外一端直接接地。放電計數(shù)器的接地端與運(yùn)行刀閘2的一端連接,運(yùn)行刀閘2的另外一端直接接地。

圖3 裝置原理示意圖

3.2 裝置的實現(xiàn) 方案1:設(shè)計一種可撥插式的專用放電計數(shù)器(如圖4所示)。

該放電計數(shù)器的原理與現(xiàn)有放電計數(shù)器的原理完全一樣,不同之處在于:它與避雷器絕緣底座的連接,以及接地端與地網(wǎng)的連接均采用了梅花觸頭,因此可以采用插入或撥出的方式進(jìn)行放電計數(shù)器的檢修與更換工作。

圖4 方案1裝置示意圖

該方案的優(yōu)點是檢修或更換放電計數(shù)器的工作十分方便,并且可以大大節(jié)省檢修時間。缺點是需要重新設(shè)計連接方案、驗證避雷器動作時的通流能力能及動、熱穩(wěn)定,因此產(chǎn)品的成熟度不太高,需要在實際應(yīng)用中進(jìn)行較長時間的驗證。

方案2:在現(xiàn)在放電計數(shù)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造安裝。

該方案采用了現(xiàn)在的完全成熟的技術(shù),因此其優(yōu)點是不需要重新設(shè)計方案,能夠保證產(chǎn)品安全可靠運(yùn)行。缺點是檢修或更換計數(shù)器的時間相對于方案1而言會更加多一些。

3.3 一種星形接線的三極單刀單置刀閘 通過圖3所示裝置原理示意圖可知,放電計數(shù)器接入系統(tǒng)時需要2把3極刀閘。經(jīng)過研究,該2把刀閘可以用一種星形接線的單刀單置三極刀閘來實現(xiàn)(如圖5和圖6所示):

圖5 星形接線的三極單刀單置刀閘(運(yùn)行刀閘合,檢修刀閘斷開)

圖6 星形接線的三極單刀單置刀閘(運(yùn)行刀閘斷開,檢修刀閘合)

該方案中,1-2、3-4、5-6是聯(lián)動的運(yùn)行刀閘,向上合閘時,1和2連通,3和4連通,5和6連通,1和7斷開,3和8斷開,5和9斷開,此狀態(tài)時放電計數(shù)器正常運(yùn)行(如圖5);1-7、3-8、5-9是聯(lián)動的檢修刀閘,與運(yùn)行刀閘并聯(lián)方式連接,向下合閘時,1和2斷開,3和4斷開,5和6斷開,1和7連通,3和8連通,5和9連通,此狀態(tài)時放電計數(shù)器檢修(如圖5)7、8、9端為永久接地端。

3.4 專用箱體設(shè)計 為了便于安裝、檢修與維護(hù),設(shè)計一種專用三相檢修放電計數(shù)器裝置箱體,將A相、B相、C相放電計數(shù)器與兩把并聯(lián)的星形接線單刀單置刀閘集成安裝并固定在箱體內(nèi)(如圖7所示)。

圖7 裝置結(jié)構(gòu)示意圖

箱體底部(見圖7)可使用固定支架支撐避雷器的電桿上,箱體內(nèi)左邊上下排列用三塊活動的多功能板固定A相、B相、C相放電計數(shù)器,右邊固定兩把并聯(lián)的星形接線單刀單置刀閘。箱體正前方和正后方各設(shè)有一個可以開啟的門,前門上在放電計數(shù)器位置處豎直安裝一塊玻璃,以方便運(yùn)行人員觀察計數(shù)器運(yùn)行情況,設(shè)置后門為檢修人員在檢修放電計數(shù)器時便于操作,在箱體正前方右邊(見圖7)豎直固定兩把刀閘的操作機(jī)械把手,在設(shè)備正常運(yùn)行帶電時,檢修人員在檢修時可先操作外部刀閘機(jī)械把手,在打開柜門更換計數(shù)器,避免安全隱患。

3.5 參數(shù)設(shè)計 在《中國南方電網(wǎng)電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(Q/CSG114002-2011)中,對避雷器絕緣電阻的要求是:

1)35kV以上:不小于2500 MΩ

2)35kV及以下:不小于1000 MΩ

據(jù)此確定,應(yīng)用在35kV以上系統(tǒng)的不停電更換避雷器專用計數(shù)器裝置(含絕緣導(dǎo)線)的絕緣電阻為2500 MΩ,應(yīng)用在35kV及以下系統(tǒng)的不停電更換避雷器專用計數(shù)器裝置(含絕緣導(dǎo)線)的絕緣電阻為1000MΩ。

根據(jù)《避雷器用放電計數(shù)器》(JB/T2440-1991)中“計數(shù)器干、濕工頻耐受電壓應(yīng)不低于4kV(有效值)”的規(guī)定,避雷器底座至端子1、3、5之間以及端子2、2、6至A相、B相、C相放電計數(shù)器的高壓端均按照4kV設(shè)計(詳見圖8中紅線部分),其它部分可按照0.25kV設(shè)計。

圖8 裝置參數(shù)設(shè)計示意圖

4 裝置接入系統(tǒng)的方式

可以利用星形接線的單刀單置刀閘,將避雷器專用放電計數(shù)器底座連接起來(如圖9、圖10和圖11所示)。

圖9 計數(shù)器接入系統(tǒng)原理圖(運(yùn)行刀閘合,檢修刀閘斷開)

圖10 計數(shù)器接入系統(tǒng)原理圖(檢修刀閘合,運(yùn)行刀閘斷開)

圖11 計數(shù)器接入系統(tǒng)斷面圖

當(dāng)計數(shù)器正常運(yùn)行時,將星形接線的三相單刀單置運(yùn)行刀閘向上合閘和三相單刀單置檢修刀閘向下合閘(如圖9所示),此時A相、B相、C相避雷器底座→1、3、5→2、4、6→A相、B相、C相計數(shù)器電源端→A相、B相、C相計數(shù)器接地端→并聯(lián)接地形成工作回路。

當(dāng)計數(shù)器需要更換或檢修時,將星形接線的三相單刀單置檢修刀閘向上合閘和三相單刀單置運(yùn)行刀閘向下合閘(如圖10所示),A相、B相、C相避雷器底座→1、3、5→7、8、9→接地運(yùn)行,而避雷器則完全對地放點計數(shù)器則懸空,方便檢修人員安全作業(yè)。

在實際應(yīng)用中,可用絕緣導(dǎo)線將A相、B相、C相避雷器底座與放電計數(shù)器連接(如圖11所示),絕緣導(dǎo)線用絕緣子固定,箱體固定在支撐避雷器的電桿上,且箱體內(nèi)所有接地點均為雙接地。

5 風(fēng)險分析

當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時,與沒有采用本裝置時相比較,由于設(shè)備由戶外轉(zhuǎn)移到了箱體內(nèi),其運(yùn)行環(huán)境得到了極大改善,因此在箱體的密封保護(hù)下,放電計數(shù)器常見進(jìn)水、玻璃外殼破裂、銹蝕等缺陷將不再存在,因此其缺陷發(fā)生率會下降很多。由于缺陷發(fā)生率下降,會導(dǎo)致停電操作和檢修作業(yè)的風(fēng)險大大下降。

當(dāng)檢修人員不停電進(jìn)行放電計數(shù)器更換時,若避雷器正好因過電壓而正常動作,則接地短路電流會流過接地裝置,在大地表面形成分布電位而產(chǎn)生接觸電壓。該電壓可能會對檢修人員造成傷害,因此必須采取相應(yīng)的措施來避免可能的傷害:

措施1、不停電檢修計數(shù)器時,將計數(shù)器懸空,將避雷器絕緣底座上端直接可靠雙接地(參考圖10所示);

措施2、將安裝計數(shù)器的箱體進(jìn)行絕緣化處理,留出唯一接地通道,正常運(yùn)行時接地,不停電檢修放點計數(shù)器時對地絕緣。

措施3、檢修作業(yè)時站在普通絕緣凳上。

6 結(jié)語

通過具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用,不停電檢修放電計數(shù)器裝置能夠有效降低放電計數(shù)器故障率和提高其故障的檢修效率,且改變傳統(tǒng)的作業(yè)方式,不需對線路單元避雷器進(jìn)行停電,即可進(jìn)行避雷器計數(shù)器的檢修和維護(hù),提高檢修、運(yùn)行人員的安全系數(shù),有效地減少線路單元設(shè)備停電檢修的時間,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極作用。