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”)被廣泛應用。根據(jù)多年的運行經(jīng)驗和統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),變電站內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)器進行缺陷處理,而避雷器往往是直接通過導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,導致了缺陷消除率低、電網(wǎng)運行風險高。

本文針對上述問題進行研究與分析,并根據(jù)分析結果研究出一種全新的、能夠帶電操作的、具有獨立自主知識產(chǎn)權的裝置,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、玻璃罩內凝露、玻璃罩開裂損壞、連接處銹蝕嚴重、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行,導致缺陷消除極低,使設備經(jīng)常帶病運行,給設備、電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了安全風險。

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連接到運行刀閘1和檢修刀閘的一端。運行刀閘1的另外一端分別對應與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)器的接地端與運行刀閘2的一端連接,運行刀閘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,需要在實際應用中進行較長時間的驗證。

方案2:在現(xiàn)在放電計數(shù)器的基礎上進行改造安裝。

該方案采用了現(xiàn)在的完全成熟的技術,因此其優(yōu)點是不需要重新設計方案,能夠保證產(chǎn)品安全可靠運行。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)器正常運行(如圖5);1-7、3-8、5-9是聯(lián)動的檢修刀閘,與運行刀閘并聯(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 專用箱體設計 為了便于安裝、檢修與維護,設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(如圖7所示)。

圖7 裝置結構示意圖

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,以方便運行人員觀察計數(shù)器運行情況,設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械把手,在設備正常運行帶電時,檢修人員在檢修時可先操作外部刀閘機械把手,在打開柜門更換計數(shù)器,避免安全隱患。

3.5 參數(shù)設計 在《中國南方電網(wǎng)電力設備預防性試驗規(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(含絕緣導線)的絕緣電阻為2500 MΩ,應用在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設計(詳見圖8中紅線部分),其它部分可按照0.25kV設計。

圖8 裝置參數(shù)設計示意圖

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,運行刀閘斷開)

圖11 計數(shù)器接入系統(tǒng)斷面圖

當計數(shù)器正常運行時,將星形接線的三相單刀單置運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)。

在實際應用中,可用絕緣導線將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,且箱體內所有接地點均為雙接地。

5 風險分析

當系統(tǒng)正常運行時,與沒有采用本裝置時相比較,由于設備由戶外轉移到了箱體內,其運行環(huán)境得到了極大改善,因此在箱體的密封保護下,放電計數(shù)器常見進水、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,會導致停電操作和檢修作業(yè)的風險大大下降。

當檢修人員不停電進行放電計數(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)器的箱體進行絕緣化處理,留出唯一接地通道,正常運行時接地,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 結語

通過具有完全自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新技術應用,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行停電,即可進行避雷器計數(shù)器的檢修和維護,提高檢修、運行人員的安全系數(shù),有效地減少線路單元設備停電檢修的時間,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有積極作用。