一種新型高壓帶電顯示裝置的研究與應(yīng)用

國網(wǎng)杭州供電公司 胡榮華 劉曉澤 錢少鋒

一種新型高壓帶電顯示裝置的研究與應(yīng)用

國網(wǎng)杭州供電公司 胡榮華 劉曉澤 錢少鋒

通過高壓帶電顯示裝置檢測，是預(yù)防帶電接地事故發(fā)生的有效技術(shù)措施。文章綜述了生產(chǎn)現(xiàn)場各類高壓帶電顯示裝置實(shí)際應(yīng)用情況，通過分析，論述了一種新型的基于避雷器泄漏電流感應(yīng)式的高壓帶電顯示裝置的設(shè)計(jì)原理、裝置組成以及現(xiàn)場實(shí)際安裝應(yīng)用。并對現(xiàn)場施工提出了工作建議。

高壓帶電顯示裝置；避雷器；泄露電流

1 前言

帶電顯示裝置用于向運(yùn)行人員提供高壓電氣設(shè)備被檢測處主回路電壓狀態(tài)的信息[1]。該裝置能將高壓帶電體帶電與否的信號傳遞到發(fā)光或音響原件上，閉鎖高壓開關(guān)設(shè)備的通斷。國家電網(wǎng)公司在2011年頒布的《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）中規(guī)定：“出線側(cè)應(yīng)裝設(shè)具有自檢功能的帶電顯示裝置，并與線路側(cè)接地刀閘實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖”；2006年頒發(fā)的《防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》中也對高壓帶電顯示裝置的強(qiáng)制閉鎖功能提出了技術(shù)性要求。本文結(jié)合110kV文三變110kV線路高壓帶電顯示裝置改造工作，論述了一種基于避雷器泄漏電流感應(yīng)式的新型高壓帶電顯示裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)組成，并對現(xiàn)存不同原理高壓帶電顯示裝置的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了研究和分析。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

在變電站內(nèi)安裝的高壓帶電顯示裝置因電壓等級和電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)不同主要分為兩種：35kV及以下高壓開關(guān)設(shè)備主要采用封閉式開關(guān)柜形式，高壓帶電顯示裝置的傳感單元多與高壓帶電主回路直接相連；110kV及以上開關(guān)設(shè)備（AIS設(shè)備）的高壓帶電顯示裝置多采用感應(yīng)式，即傳感單元不與高壓帶電主回路直接相連。國內(nèi)很多專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)廠家已經(jīng)對感應(yīng)式工作原理的高壓帶電顯示裝置進(jìn)行了研發(fā)和推廣，很多文獻(xiàn)也進(jìn)行了相關(guān)論述[2-5]。其工作原理是利用電場與傳感器之間的電場耦合原理，在安全距離之外進(jìn)行非接觸式的檢測[6-7]，如圖1、圖2所示。

電場感應(yīng)式高壓帶電顯示裝置多安裝于線路閘刀接地閘刀、母線接地閘刀以及其他需要閉鎖的地方實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖，傳感器安裝于帶電體正前方，與高壓帶電體不直接連接，保持一定的安全距離。但是體積大、安裝和后期維護(hù)復(fù)雜，傳感器是非接觸式電場矢量測量原理設(shè)計(jì)，易受到環(huán)境的影響而出現(xiàn)誤報(bào)的情況；尤其是由于需要停電安裝，此帶電顯示閉鎖的消缺將是一個(gè)長期的過程，帶來很大的不便。

圖1 安裝示意圖

3 避雷器泄漏電流式高壓帶電顯示裝置

3.1 設(shè)計(jì)原理

目前110千伏及以上戶外線路都安裝有避雷器，借鑒容性設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)，通過對避雷器引下線泄漏電流值的監(jiān)測，來反應(yīng)避雷器即線路帶電狀況。

主控MCU采集三相避雷器泄漏電流信號，當(dāng)避雷器泄漏電流信號高于某個(gè)安全閥值時(shí)，控制閉鎖驅(qū)動電路輸出常開節(jié)點(diǎn)，同時(shí)控制LED指示驅(qū)動電路點(diǎn)亮相應(yīng)LED燈，指示高壓母線處于帶電狀態(tài)；當(dāng)避雷器泄漏電流信號低于某個(gè)安全閥值時(shí)，控制閉鎖驅(qū)動電路輸出常閉節(jié)點(diǎn)，同時(shí)控制LED指示驅(qū)動電路點(diǎn)亮相應(yīng)LED燈，指示高壓母線處于停電狀態(tài)。圖3為避雷器泄漏電流式帶電顯示電路框圖。

圖3 避雷器泄漏電流式帶電顯示電路框圖

三相信號源電路通過穿心傳感器對A,B,C三相避雷器引下線的電流信號進(jìn)行取樣，先通過運(yùn)放實(shí)現(xiàn)I/V變換，將電流信號變換成電壓信號，再對變換后的電壓信號進(jìn)行放大和濾波，然后將三相電壓信號輸出到LED指示驅(qū)動電路。

LED指示驅(qū)動電路包含主控MCU，LED驅(qū)動電路，及LED顯示電路；主控MCU內(nèi)部含有AD轉(zhuǎn)換模塊，三相電壓信號通過MCU的模擬IO口輸入到MCU內(nèi)部AD，實(shí)現(xiàn)對三相電壓信號的采集，存儲，計(jì)算和分析，然后通過數(shù)字IO口對LED指示燈進(jìn)行驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)燈光指示的目的；主控MCU同時(shí)還通過數(shù)字IO口與閉鎖驅(qū)動電路連接，閉鎖驅(qū)動電路的實(shí)現(xiàn)為線圈型繼電器，繼電器的常開節(jié)點(diǎn)作為輸出，與電磁鎖和微機(jī)防誤電腦鑰匙的空接點(diǎn)接口連接。

3.2 裝置組成及工作流程

避雷器泄漏電流高壓帶電顯示裝置由主機(jī)、傳感器等部件組成。圖4為電流傳感器原理和實(shí)物。

圖4

微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)驗(yàn)電的要求是帶電顯示裝置提供電流、電壓或空接點(diǎn)信號，對高壓帶電顯示裝置進(jìn)行驗(yàn)電是操作票中的一個(gè)重用內(nèi)容，在合線路地刀(打開地刀鎖)或線路掛接地線(打開臨時(shí)接地鎖)之前進(jìn)行，須將電腦鑰匙插入帶電顯示裝置中的驗(yàn)電鎖中，進(jìn)行驗(yàn)電，如線路有電則驗(yàn)電不通過，不能進(jìn)行下一步操作，反之亦然。具體操作流程圖如圖5所示：

圖5 與微機(jī)防誤系統(tǒng)的配合圖

該高壓帶電顯示裝置也可實(shí)現(xiàn)與電磁鎖的閉鎖配合。

當(dāng)線路帶電時(shí)，裝置接點(diǎn)K斷開，電磁鎖不能取得工作電源，從而不能打開電磁鎖，達(dá)到防止帶電合地刀(掛地線)的目的。當(dāng)線路無電時(shí)，裝置接點(diǎn)K閉合，電磁鎖取得工作電源，從而能打開電磁鎖。

圖6 與電磁鎖的配合圖

當(dāng)有雷擊過電壓發(fā)生時(shí)，通過在傳感器輸出端并一TVS管，將電位鉗制在一定的電壓值，防止損壞采集單元，可有效解決惡劣環(huán)境下的抗干擾。

3.3 110kV文三變實(shí)施實(shí)例

將主機(jī)固定在現(xiàn)場的適當(dāng)位置，先接好傳感器。電纜（從防雨箱上靠內(nèi)側(cè)接頭接入），然后連接閉鎖輸出線和電源線(從防雨箱靠外側(cè)接頭接入，如果采用電池供電則無需外接電源線)，主機(jī)電源接通后，如工作正常且接線正確，故障指示燈是熄滅的。

●帶電指示：準(zhǔn)確指示三相線路的帶電狀況，直觀、可靠；

●分相顯示：當(dāng)三相回路中某相或某兩相失壓時(shí)，帶電相亦能正確顯示，不帶電相不顯示。

●突然來電報(bào)警：當(dāng)操作的過程中，線路突然來電，裝置會通過聲、光提醒操作者注意，并強(qiáng)制閉鎖，防止事故發(fā)生。