縣國成 李 璽 吳兆彬 趙志海

（1. 國網(wǎng)甘肅電力天水供電公司 2. 國網(wǎng)甘肅省電力公司）

0 引言

電動隔離刀閘是輸變電中使用最多的一次設(shè)備之一，其與斷路器配合使用，用于保護(hù)高壓設(shè)備檢修時工作人員的安全。在需要檢修的設(shè)備和其他帶電部分之間，用隔離刀閘構(gòu)成一個明顯的斷開點，給檢修人員提供足夠大的絕緣間隔。在 110kV及以上電壓等級中，電動隔離刀閘的數(shù)量是斷路器數(shù)量的3倍，據(jù)統(tǒng)計，所有惡性誤操作事故中，電動隔離刀閘的操作事故數(shù)接近事故總數(shù)的1/4，且由于電動隔離刀閘數(shù)量較多，而且在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，電動隔離刀閘需要進(jìn)行頻繁操作，其運(yùn)行的可靠性對整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要作用。但是由于各種自然原因，電動隔離刀閘的導(dǎo)電部分和機(jī)械傳動部分容易出現(xiàn)銹蝕，密封部分容易出現(xiàn)老化而導(dǎo)致密封不嚴(yán)，接線端子也容易出現(xiàn)腐蝕氧化，此外，人為操作也容易對其造成破壞，甚至出現(xiàn)不能自動分合閘，失去五防閉鎖安全防護(hù)的作用，尤其對于其二次回路來說，需要對其進(jìn)行檢驗和測試。

1 電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置應(yīng)用的必要性

現(xiàn)階段，在新建變電站，電動隔離刀閘控制回路功能的檢驗一般要等到全部接完二次線時，才能進(jìn)行試驗，方法是隔離刀閘的主刀手搖至中間位置，然后進(jìn)行遙控試驗。這種檢驗方法費(fèi)時費(fèi)力，一不小心造成電機(jī)燒毀。在已運(yùn)行變電站，電動隔離刀閘控制回路一般不能試驗，如完整試驗，就需要母線停電。電動隔離刀閘控制回路出現(xiàn)故障后，對一些可處理的故障，進(jìn)行相應(yīng)的元器件更換，但是更換后是無法進(jìn)行功能驗證的；一些不能處理的故障，電動隔離刀閘就只能帶病運(yùn)行。電動隔離刀閘是電力系統(tǒng)中數(shù)量非常龐大的設(shè)備，二次回路出故障的事件也非常多。所以需要研究一種能在電動隔離刀閘工作狀態(tài)下，對電機(jī)控制回路進(jìn)行檢修維護(hù)，測試回路是否正常，發(fā)生故障的位置，驗證電機(jī)主回路電機(jī)正、反轉(zhuǎn)回路是否正常的裝置，而且在整個測試過程中隔離刀閘分合閘機(jī)構(gòu)不能動作。本項目設(shè)計一種電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置，此裝置是一種應(yīng)用于電動隔離刀閘控制回路檢測試驗的裝置：它可以在主刀帶電的情況下對電動隔離刀閘二次回路進(jìn)行測試試驗；它可以檢測電機(jī)控制回路是否工作正常、分析出哪一個元器件出了故障、檢測電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)回路是否工作正常。

2 測試裝置的構(gòu)成

電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置主要由四部分組成：主機(jī)、端子排信號引出單元、測試線纜、充電器。充電器是給測試裝置內(nèi)置的鋰電池充電使用，其和測試線纜等可看做是主機(jī)的附件；端子排信號引出單元可在不拆線的情況下將隔離刀閘操控箱端子排上的信號可靠地引出至主機(jī)，節(jié)省測試所花的時間，提高測試結(jié)果的可信度；主機(jī)是整個測試裝置的核心部分，它通過觸摸屏的輸入指令控制整個測試過程，給出測試結(jié)果。它的總體設(shè)計框圖如下圖所示。

圖 測試裝置主機(jī)功能框圖

主機(jī)由測試電源、電源分配單元、電機(jī)控制回路測試模塊、電機(jī)回路測試模塊和觸摸屏組成，其中測試控制、計算主單元可以根據(jù)觸摸屏及外部信號的輸入控制程序整體流程，得出測試結(jié)果。考慮現(xiàn)場應(yīng)用的供電情況，測試裝置設(shè)計使用鋰電池加逆變電源模塊來供電，逆變電源產(chǎn)生AC 220V單相交流電源。對AC 220V電源進(jìn)行升壓或降壓整流分別產(chǎn)生AC 380V、DC 110V、DC 220V三種電源，再由電源分配單元分配到相應(yīng)的被測試的電機(jī)控制回路。通過以上設(shè)計，裝置電源可以適用大多數(shù)電動隔離刀閘檢測的需求；電機(jī)控制回路測試模塊的作用是對控制回路進(jìn)行測試，主要進(jìn)行電機(jī)遙控分、合閘以及近地分、合閘的線路檢測，還包括電機(jī)分、合閘控制回路的斷點定位檢測，這部分檢測是整個檢測部分中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。主要解決電源切換、加載相應(yīng)的激勵信號、檢測反饋的電信號量；電機(jī)回路測試模塊則主要進(jìn)行電機(jī)主回路的正、反轉(zhuǎn)檢測，電機(jī)正反檢測要保證電動機(jī)上輸入激勵信號時電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，并且要檢測出電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)回路的正確性；觸摸屏模塊則提供人機(jī)交互界面，設(shè)置測試選項，讀取測試數(shù)據(jù)。

3 測試裝置的試驗

電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置試驗可分為模擬試驗和現(xiàn)場試驗。樣機(jī)剛研制完成，需要驗證其功能及性能時一般先采用模擬試驗然后進(jìn)行現(xiàn)場試驗。模擬試驗是指模擬電動隔離刀閘二次回路的接線情況，用測試裝置進(jìn)行測試，看所得結(jié)果是否和實際情況相符合。以下是一次模擬試驗的過程。

首先，要接好地線，打開面板左側(cè)電源開關(guān)，選擇控制回路電壓，點擊“進(jìn)入測試”；將C+和C-連接至控制回路電源輸入端，選擇對應(yīng)的測試選項，同時點擊“開始測試”按鈕，屏幕上將顯示出對應(yīng)檢測選項的檢測結(jié)果。如果控制回路檢測有故障，例如合閘回路檢測有故障（人為斷線），點擊“合閘斷點手動查找”，點擊“開始測試”。另外插入外接線至KM正和 T2接線端子，像萬用表測線一樣從控制回路供電正端開始查找斷點，如兩者之間不導(dǎo)通，則顯示“有故障”，如果兩者之間導(dǎo)通則顯示“回路正?！?。電機(jī)控制回路檢測完成后，點擊“下一項”按鈕，進(jìn)入電機(jī)回路測試界面。

將 Ua+、Ub+、Uc接線端子連接電機(jī)（以三相電感星接方式模擬）動力線～A、～B、～C，將C+、C-連接至控制回路電源輸入端，其他端子連線先拔出。由于在該項測試過程中C+和C-會產(chǎn)生控制回路所需的電壓，因此尤其注意C+和C-端子不能短接或與其他物體接觸。選擇測試選項，點擊“開始測試”按鈕，操作控制箱使控制回路處于分閘或合閘狀態(tài)，觸摸屏將出現(xiàn)對應(yīng)選項的測試結(jié)果。

4 測試裝置的應(yīng)用與不足

4.1 測試裝置的功能成果與使用范圍

電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置可以在主刀帶電情況下對隔離刀閘二次回路進(jìn)行檢測；可以直接檢測出電機(jī)正、反回路與電機(jī)電源進(jìn)線的對應(yīng)關(guān)系；可以在不拆線和重新布線的情況下進(jìn)行檢測；裝置可對電機(jī)控制回路的電氣節(jié)點進(jìn)行測試，判斷故障點位置；裝置內(nèi)置鋰電池，并配有逆變輸出電源，可以在新建變電站沒有電源接入的情況下對電動隔離刀閘二次回路進(jìn)行測試，連續(xù)工作時間＞4h、輸出直流電壓精度±15%、輸出交流電壓精度±10%、裝置采用7寸觸摸彩屏[3]。

它主要應(yīng)用在如下場景：在新建變電站，隔離刀閘安裝完畢后，使用該裝置進(jìn)行測試試驗，檢查控制回路功能是否正常，安裝是否到位；在老變電站，隔離刀閘出現(xiàn)控制回路元器件燒壞的情況下，使用該裝置進(jìn)行試驗，可以準(zhǔn)確地找到哪一個元器件出現(xiàn)了故障；在隔離刀閘更換完元器件后，無法知道是否把故障處理完畢，可以使用該裝置進(jìn)行試驗，驗證控制回路的控制功能，檢驗故障是否消除。

4.2 測試裝置的功能運(yùn)行

一是電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)回路檢驗功能。電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置按照說明書與隔離刀閘操作機(jī)構(gòu)接入測試線，儀器啟動，選擇正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)功能檢驗，測試結(jié)果分別顯示電機(jī)動力線和電機(jī)線的連接對應(yīng)關(guān)系。二是控制回路檢測功能。電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置按照說明書與隔離刀閘操作機(jī)構(gòu)接入測試線，儀器啟動，選擇控制回路驗證功能，驗證刀閘回路合閘回路正常、分閘回路正常。

4.3 測試裝置的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)效益分析

電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置采用振蕩檢測法及六線制驗證法實現(xiàn)驗證電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)回路的功能；大大簡化了電動隔離刀閘二次回路檢測的過程；基于光電隔離保護(hù)設(shè)計的電動隔離刀閘端子排測試裝置的設(shè)計；提出了高頻振蕩弱電信號來快速檢測電機(jī)控制回路。測試裝置可以在主刀帶電的情況下對電動隔離刀閘回路進(jìn)行測試試驗；可以檢測控制回路是否工作正常、分析出哪一個元器件出了故障、檢測電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)回路是否正常。

本裝置的發(fā)明，可以檢查電動隔離刀閘二次回路正確性，特別是分合閘電機(jī)回路的正確性。在新建變電站，隔離刀閘安裝完畢后，使用該裝置進(jìn)行測試試驗，檢查控制回路功能是否正常；在老變電站，隔離刀閘出現(xiàn)控制回路元器件燒壞的情況下，使用該裝置進(jìn)行試驗，可以準(zhǔn)確地找到哪一個元器件出現(xiàn)了故障；在隔離刀閘更換完元器件后，無法知道是否把故障處理完畢，可以使用該裝置進(jìn)行試驗，驗證控制回路的控制功能，檢驗故障是否消除。以上的種種應(yīng)用，證明該裝置能提高隔離刀閘的安全性；縮短了處理隔離刀閘故障的停電時間，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。減少了因隔離刀閘故障帶來的電網(wǎng)安全風(fēng)險。特別需要指出的是，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和特高壓的建設(shè)，越來越多的智能設(shè)備投入運(yùn)行，本裝置對高壓電網(wǎng)和智能電網(wǎng)電動隔離刀閘檢修有積極的作用。該項目的完成將會避免很多停電，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時項目具有較好的推廣價值，如果推廣開來，將會具有經(jīng)濟(jì)蜂窩效應(yīng)，經(jīng)濟(jì)效益較大。

4.4 測試裝置存在的不足

一是接線頭制作方面。因各個廠家的生產(chǎn)不一樣，電動隔離刀閘的接線端子大小間隔不一致，使得目前端子排信號引出單元的適用范圍不大。二是界面對比度需要加強(qiáng)。因裝置長期工作在戶外，戶外陽光強(qiáng)烈，如果對比度一般，那么在強(qiáng)烈的陽光下，顯示屏?xí)魂柟夥瓷鋵?dǎo)致看不清楚顯示的內(nèi)容。加強(qiáng)對比度，屏幕提高背景光源，這樣的改進(jìn)就比較適合現(xiàn)場。三是界面的結(jié)果顯示略微繁瑣，有進(jìn)一步簡化的空間。

5 結(jié)束語

針對電動隔離刀閘在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行停電檢修難度較大的問題，本項目設(shè)計出一種電動隔離刀閘不停電工況下二次回路測試裝置，此裝置可以在主刀帶電情況下對隔離刀閘二次回路進(jìn)行檢測，可以直接檢測出電機(jī)正、反回路與電機(jī)電源進(jìn)線的對應(yīng)關(guān)系，而且可以在不拆線和重新布線的情況下進(jìn)行檢測，提高了隔離刀閘的安全性；縮短了隔離刀閘的停電時間，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少了因隔離刀閘故障帶來的電網(wǎng)安全風(fēng)險。

[1] 梁方建, 閆廣濤, 曹海軍, 等. 電動隔離刀閘二次回路檢測裝置： 中國, 105866668A[P]. 2016.

[2] 廖衛(wèi). 隔離刀閘的常見故障及處理[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計, 2015(27).

[3] 劉玉. 隔離刀閘二次回路常見缺陷及改進(jìn)[J]. 現(xiàn)代制造, 2016(33)： 64-65.