一種中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置的研制

徐偉++羅志遠(yuǎn)++湯金興++沈波

摘 要：通過(guò)對(duì)目前廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)配電領(lǐng)域的10 kV/20 kV中置式高壓開(kāi)關(guān)柜手車動(dòng)、靜觸頭接觸不可靠可能造成的嚴(yán)重后果，新增開(kāi)關(guān)柜投產(chǎn)驗(yàn)收工作中手車接觸行程驗(yàn)證項(xiàng)目的重要性以及實(shí)施現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)闡述，提出了一種適用于中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證的輔助裝置。對(duì)該裝置的實(shí)現(xiàn)方法、工作原理、具體性能及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行了描述。該裝置首次將視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控的概念應(yīng)用于中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程的驗(yàn)收工作中，不僅提高了中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，也提升了中置式開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；中置式開(kāi)關(guān)柜；接觸行程；視頻監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.126

在電力系統(tǒng)中，10 kV/20 kV高壓開(kāi)關(guān)柜是一種被廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)的電氣裝置，用于電能的接收和分配，并對(duì)線路進(jìn)行控制、測(cè)量、調(diào)整和保護(hù)，可以閉合、開(kāi)斷正常的電力線路，成為電力系統(tǒng)中必不可少的受電和配電設(shè)備。中置式結(jié)構(gòu)的高壓開(kāi)關(guān)柜由于柜內(nèi)的主要電氣元件（比如斷路器）是安裝在可拉出的手車上的，具有機(jī)體小巧、維修方便、可靠性高、經(jīng)久耐用、操作安全等優(yōu)點(diǎn)，因而，中置式開(kāi)關(guān)柜成為110 kV/35 kV變電所中應(yīng)用最為廣泛的一種高壓開(kāi)關(guān)柜。

近年來(lái)，隨著社會(huì)用電需求的不斷上升以及電網(wǎng)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)涉及大量110 kV/35 kV變電所的新建和改擴(kuò)建工程。變電所新建和改擴(kuò)建工程新增10 kV/20 kV中置式開(kāi)關(guān)柜后，為了保證開(kāi)關(guān)柜投運(yùn)后的正常、安全運(yùn)行，必須在開(kāi)關(guān)柜正式投入運(yùn)行前對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行全方位的驗(yàn)收，而對(duì)中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程（手車接觸行程是合閘操作中動(dòng)、靜觸頭接觸后絕緣拉桿繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的距離，即在合閘過(guò)程中觸頭壓簧的壓縮量）的驗(yàn)收是其中一個(gè)非常重要的項(xiàng)目。開(kāi)關(guān)柜手車動(dòng)、靜觸頭的接觸行程必須要達(dá)到設(shè)計(jì)位置和接觸標(biāo)準(zhǔn)，才能使開(kāi)關(guān)手車動(dòng)觸頭和靜觸頭完全可靠接觸。由于10 kV/20 kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行時(shí)的電流較大，如果動(dòng)、靜觸頭接觸不到位，接觸電阻的增大會(huì)引發(fā)動(dòng)、靜觸頭異常發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀開(kāi)關(guān)柜，造成設(shè)備損壞和停電事故的發(fā)生，從而影響電網(wǎng)運(yùn)行安全及供電可靠性。

1 中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證現(xiàn)狀

目前，中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證過(guò)程中，由于受到中置式開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)和觸頭位置的限制，驗(yàn)收人員無(wú)法直接觀察手車動(dòng)、靜觸頭的實(shí)際位置和接觸情況，主要還是靠運(yùn)維人員的操作經(jīng)驗(yàn)和主觀感覺(jué)判斷，針對(duì)開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程是否正常的驗(yàn)收結(jié)果沒(méi)有一個(gè)科學(xué)、可靠的判斷依據(jù)，手車開(kāi)關(guān)運(yùn)行的安全性和可靠性無(wú)法保障。

經(jīng)過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)新建和改擴(kuò)建變電所新增中置式高壓開(kāi)關(guān)柜投產(chǎn)驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)手車接觸行程驗(yàn)證項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研以及查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，目前還沒(méi)有涉及專門針對(duì)提升中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證科學(xué)性、可靠性的相關(guān)研究和經(jīng)驗(yàn)的公開(kāi)論文及成果。因此，探尋和研制一種能夠提高中置式開(kāi)關(guān)柜新建驗(yàn)收時(shí)手車接觸行程驗(yàn)證的有效性、可靠性的方法和裝置，對(duì)于提高中置式高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，保證供電的可靠性是非常必要的。

2 輔助裝置的研制

為了解決目前中置式開(kāi)關(guān)柜驗(yàn)收工作中手車接觸行程驗(yàn)證項(xiàng)目可靠性低的問(wèn)題，提升開(kāi)關(guān)手車接觸行程驗(yàn)證的科學(xué)性，相關(guān)機(jī)構(gòu)研制了一種中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置，用于開(kāi)關(guān)手車接觸行程驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)。

2.1 裝置構(gòu)成及工作原理

中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括電池電源模塊、微型攝像頭、畫面分割器、視頻連接線、液晶顯示屏和畫面顯示控制模塊。中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置如圖1所示。

2.1.1 電池電源模塊

電池電源模塊采用內(nèi)置12 V/5 Ah的鉛酸蓄電池，電池電壓為+12 V，容量為5 Ah，通過(guò)電源開(kāi)關(guān)直接供給液晶顯示屏和畫面分割器；采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片LM2576-5.0，將+12 V電壓轉(zhuǎn)換為+5 V，供給攝像頭使用，連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)到5 h以上。裝置上設(shè)置了充電接口，當(dāng)蓄電池電量降低時(shí)，可以通過(guò)外置的電池充電器由220 V交流電源對(duì)蓄電池充電。此外，裝置采用內(nèi)置電源方式，工作現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需外接電源，方便裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

2.1.2 微型攝像頭

微型攝像頭選用DH-205型700線高清紅外微型攝像頭，可以在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)光線較暗的環(huán)境下清晰顯示開(kāi)關(guān)動(dòng)、靜觸頭的接觸情況。為了方便現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，配備了接線背板和安裝支架。接線背板裝有XH2.54端子，與視頻連接線的一端相連，通過(guò)視頻輸出線將監(jiān)控影像傳輸?shù)娇刂蒲b置上；安裝支架為“Z”字型，攝像頭的一端對(duì)準(zhǔn)觸頭，另一端用自粘膠帶固定在開(kāi)關(guān)小車動(dòng)觸頭臂上。

2.1.3 畫面分割器

畫面分割器選用型號(hào)為YG600的六畫面分割器，可以實(shí)現(xiàn)手車開(kāi)關(guān)三相觸頭，每相上、下觸頭各一個(gè)攝像頭，供6路攝像頭視頻信號(hào)同時(shí)接入，并在同一液晶顯示屏上顯示。

2.1.4 視頻連接線

視頻連接線配置了長(zhǎng)度為3 m的視頻專用連接線，一端為3路航空插頭，另一端為6路XH2.54的接頭，航空插頭與面板的視頻輸入端子相連，XH2.54接頭與攝像頭背板相連，將微型攝像頭信號(hào)傳輸至畫面分割器。

2.1.5 液晶顯示屏

液晶顯示屏選用型號(hào)為B1042的10寸液晶顯示屏，最大分辨率可達(dá)1 024×768，可同時(shí)顯示6路視頻輸入信號(hào)，并保證監(jiān)視畫面的質(zhì)量，體積適當(dāng)，滿足裝置大小便于攜帶和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的要求。

2.1.6 畫面顯示控制模塊

畫面顯示控制模塊可以實(shí)現(xiàn)按鍵和遙控兩種控制方式。按鍵控制直接設(shè)置在裝置的面板上，通過(guò)按鍵操作實(shí)現(xiàn)畫面顯示模式的切換；遙控控制采用紅外遙控方式，裝置上設(shè)有紅外遙控接收端，通過(guò)遙控器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)畫面和模式的控制和調(diào)整。按鍵和遙控方式均可實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面顯示模式的調(diào)節(jié)和控制，更換輸入不同的通道畫面，可以實(shí)現(xiàn)“一大五小”“一大三小”“畫中畫”“二分割”等顯示模式的切換。

2.2 裝置電源電路工作原理

裝置內(nèi)置鉛酸蓄電池的電壓為+12 V，它通過(guò)電源開(kāi)關(guān)直接供給液晶顯示屏和畫面分割器；攝像頭供電電源的電壓為+5 V，電路中設(shè)計(jì)使用了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片LM2576-5.0，將蓄電池+12 V電壓轉(zhuǎn)換為+5 V。該芯片是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3 A電流輸出降壓開(kāi)關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，內(nèi)含固定頻率振蕩器（52 kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23 V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等。利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，+5 V電源通過(guò)視頻連接線供給攝像頭工作，并將視頻信號(hào)傳輸回裝置。裝置電源電路圖如圖2所示。

圖1 中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置實(shí)物圖

圖2 中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置電源電路圖

3 裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證輔助裝置研制成功后，在國(guó)網(wǎng)嘉興供電公司變電運(yùn)維室實(shí)訓(xùn)基地10 kV開(kāi)關(guān)

室現(xiàn)場(chǎng)以及所轄的文昌變、陸橋變等變電所改擴(kuò)建工程的

新增10 kV/20 kV中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用和效果驗(yàn)證。輔助裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況如圖3所示。

圖3 輔助裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，將裝置通過(guò)面板上設(shè)置的整機(jī)接地端可靠接地，保障裝置和操作人員的人身安全；將攝像頭一端對(duì)準(zhǔn)小車觸頭，安裝支架一端用自粘膠帶固定在開(kāi)關(guān)小車動(dòng)觸頭臂上；將視頻連接線按照相應(yīng)的編號(hào)與裝置面板上的視頻輸入端子以及攝像頭背板接口相連，然后打開(kāi)裝置工作電源，開(kāi)始工作。

開(kāi)關(guān)柜驗(yàn)收人員可在驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)該裝置的液晶顯示屏，清楚地觀察中置式開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)手車由試驗(yàn)位置搖至工作位置、工作位置搖至試驗(yàn)位置過(guò)程中動(dòng)、靜觸頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況以及實(shí)際接觸情況。面板上6個(gè)畫面按順序分別對(duì)應(yīng)顯示開(kāi)關(guān)柜手車A，B，C三相上、下6個(gè)觸頭的實(shí)際情況，并且可以通過(guò)裝置面板上的切換按鍵或者配置的遙控器對(duì)監(jiān)控畫面顯示模式按需求切換和調(diào)節(jié)，有利于仔細(xì)觀察相關(guān)觸頭。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程和實(shí)際位置的觀察，驗(yàn)收人員能夠?qū)κ周嚱佑|行程作出準(zhǔn)確的判斷，從而保證驗(yàn)收的可靠性和有效性，確保開(kāi)關(guān)柜乃至電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

4 總結(jié)

綜上所述，本文提出的中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程輔助驗(yàn)證裝置首次將視頻監(jiān)控技術(shù)引入中置式開(kāi)關(guān)柜手車投產(chǎn)驗(yàn)收接觸行程驗(yàn)證工作現(xiàn)場(chǎng)。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可較好地應(yīng)用于中置式開(kāi)關(guān)柜手車接觸行程驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)。本課題已立項(xiàng)為國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司2015年群眾性科技創(chuàng)新項(xiàng)目。

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作者簡(jiǎn)介：徐偉（1976—），男，高級(jí)技師，高級(jí)工程師，主要從事變電運(yùn)維管理工作。羅志遠(yuǎn)（1985—），男，碩士，工程師，主要從事變電運(yùn)維工作。

〔編輯：劉曉芳〕