插撥式帶電指示器的應用探討

陳宇浩+吳錦秋

摘 要：10kV配電網使用的開關柜由于廠家的不同，選用的帶電指示器種類、型號也各不相同。帶電指示器長時間運行，故障率也較高，在物資采購、及時更換等問題上都給運行維護人員帶來了很大的工作壓力，同時也給運行埋下了誤操作等安全隱患。通過近些年對帶電指示器故障類型進行統(tǒng)計并對故障原因逐一深入探索分析后，對故障頻出的顯示單元進行了改進，采用新型材料和更優(yōu)的原理，延長了帶電指示器的壽命，降低了故障率；同時，針對顯示燈及顯示單元更換困難問題，改進了顯示燈及顯示單元。當帶電指示器故障時，顯示燈故障可以及時插拔更換顯示燈，顯示單元故障時也可以隨時插拔更換，快速消除隱患，也讓檢修人員簡便快捷地更換故障部件。

關鍵詞：10kV高壓開關柜；帶電指示器；顯示單元；顯示燈；插撥式安裝

按照《中國南方電網有限責任公司電力安全工作規(guī)程》的要求，為了顯示線路是否帶電，確保電氣操作正確無誤，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，我們在配網的高壓開關柜上均需要安裝帶電指示器，為運行維護人員提供依據(jù)線路是否帶電，確認線路的運行狀態(tài)，以防帶電合接地刀閘等惡性誤操作的發(fā)生。[1]

但是在實際工作中，帶電指示器在現(xiàn)場運行中經常出現(xiàn)故障，10kV高壓開關柜由于點多面廣，運行環(huán)境各不相同，大多數(shù)帶電指示器由于長時間運行或運行環(huán)境潮濕等原因，導致帶電指示器顯示單元燒壞或顯示燈不亮等現(xiàn)象。常常因帶電指示器的種類、規(guī)格型號各異，零零星星采購帶電指示器既繁瑣又耗時，導致失靈、損壞的帶電指示器不能及時更換，給運行檢修人員埋下了誤操作等安全隱患。[2]申請應急項目更換需要1-2個月的時間，若申請修理技改項目更需要12個月的時間。基于以上原因，本文對10kV帶電指示器進行了部件和結構的改進，既提高了帶電指示器的使用壽命，也讓損壞帶電指示器更換更加快捷方便，同時也大大降低了運行人員誤操作等事故事件的發(fā)生。

1 10kV帶電指示器故障統(tǒng)計分析

1.1 故障統(tǒng)計

南朗供電分局轄區(qū)內戶內戶外10kV高壓開關柜共有1010面，開關柜生產廠家13家，帶電指示器有8種不同類型規(guī)格型號。對南朗供電分局近三年帶電指示器的故障進行統(tǒng)計：2014年，帶電指示器故障發(fā)生78起；2015年，帶電指示器故障發(fā)生126起；2016年，帶電指示器故障發(fā)生176起。而且，隨著配電網建設的不斷擴張，不斷有新的設備的投入，10kV開關柜數(shù)量也不斷增加，按照現(xiàn)有的技術方法，將導致10kV帶電指示器故障的數(shù)量也大幅增長。

1.2 故障類型及原因分析

通過對南朗供電分局的帶電指示器故障類型進行統(tǒng)計之后，本文分析總結出主要的兩種類型故障：顯示單元故障，電路板單元故障。

1.2.1 顯示單元故障

（1）根據(jù)國家電力行業(yè)《高壓帶電顯示裝置技術規(guī)范》標準，帶電顯示裝置的顯示單元應能提供電壓狀態(tài)清晰可見的顯示，并且顯示單元中的顯示元件為長期工作制，它的連續(xù)工作壽命應不少于5萬小時，顯示單元應能耐受1萬次連續(xù)接通和斷開試驗而不發(fā)生損壞。[3]但是經過現(xiàn)場統(tǒng)計分析，對2016年南朗分局發(fā)生故障的帶電指示器進行統(tǒng)計，共需更換176個，其中顯示燈模塊失效的約占一半。顯示燈壽命短是帶電指示器故障的重要原因之一。

（2）在我們南朗管轄區(qū)域10kV開關柜帶電指示器顯示燈主要是氖泡型。作為指示燈用的氖泡，屬于氣體放電中的輝光放電，發(fā)電時陰極電流密度可在0.015-10mA/cm2，實際使用時工作電流小于2mA，具有耗電量小的優(yōu)點；但是由于運行中的氖泡中的氖氣會因制造工藝和熱脹冷縮的原因發(fā)生泄漏，縮短了氖泡的使用壽命，在運行的過程中故障率較高。有部分廠家還會在帶電指示器上加裝控制氖泡的開關，僅在需要查看時才打開，延長其工作壽命；這樣的改進雖然有一定效果，但故障率還是較高，還有改進的空間[4]。

1.2.2 電路板單元故障

南朗分局地處于珠三角沿海地帶，氣候濕潤，尤其到春天的時候，更為潮濕。高壓開關柜每年都有幾個月在特別潮濕的環(huán)境中運行，由于高壓開關柜處于密封狀態(tài)，溫度較高，柜內常常會凝聚一些水蒸氣，同時使帶電指示器電路板也一樣集聚有部分水蒸氣。在長時間運行過程中，會使帶電指示器電路板部分焊接點霉銹，導致電路板電路不通電路板失效。通過缺陷分類統(tǒng)計分析后，發(fā)現(xiàn)這一因素造成帶電指示器失效也占有一定比例。

1.3 改進的必要性

總結以上情況，對10kV帶電指示器的顯示單元和電路板單元的改進尤為關鍵，為了讓帶電指示器更換快捷，提升線路運行可靠性，必須從根源上降低顯示單元和電路板單元的故障率。

2 面臨的檢修難題

2.1 帶電檢修

帶電指示器檢修使用帶電的工作方式并不復雜，一般情況下在0.4小時內可以完成1臺。按照現(xiàn)有的技術規(guī)范流程，我們檢修需要打開開關柜柜門，在柜門內側將帶電指示器拆除下來，對故障元件進行更換；但是，在不停電情況下打開柜門，柜門內分布著大量二次接線和一次帶電設備，工作人員很容易接觸到帶電設備，造成觸電人身事故。[5]這種方法具有時效性，但缺乏安全性。而且，現(xiàn)在的開關柜柜門一般都具有防觸電的閉鎖功能，線路在帶電沒有接地的情況下是無法開啟柜門的。以往的帶電檢修方法滿足不了現(xiàn)在的需求。

2.2 停電檢修

停電檢修能夠保證工作的安全性，但是需要經過調度人員的許可，需要有運行人員停電操作，并且布置安全措施，會耗費大量的時間。工作許可人許可工作后，工作負責人應向工作班成員交底工作內容、施工過程中存在的危險點及相關注意事項，完成各項安全措施的布置，這個過程也一樣耗費大量時間。工作結束時，工作負責人還要對檢修設備進行檢查，確認檢修工作已完成后，再向工作許可人申請終結工作票，并恢復設備運行，這樣也會進一步延長停電時間[6]。0.4小時可以完成的帶電指示器更換檢修的工作，停電檢修往往需要1-2個小時才能完成。這樣不僅降低了供電的可靠性，而且給用戶日常生產生活造成不便，導致用戶滿意度的下降，嚴重影響供電部門的形象。

3 改進措施

3.1 顯示單元改進

（1）由于顯示單元中氖泡容易燒壞，大大影響了顯示單元的使用壽命，針對這個故障原因，我們在了解市場上發(fā)光元件新型材料的相關信息，與氖泡進行對比研究，決定采用現(xiàn)在可靠性高、壽命更長的二極管代替氖泡。

（2）發(fā)光二極管與氖泡相比，具有工作電壓低（最低僅需一伏左右），工作電流?。ㄗ畹蛢H零點幾毫安）即可發(fā)光，抗沖擊和抗震能力好，可靠性高，工作壽命長的特點（達到10萬小時以上）。因此，用發(fā)光二極管替換氖泡是比較理想的選擇[7]。

3.2 插撥式結構

（1）上面提到，當帶電指示器發(fā)生故障時，原有的帶電檢修方式無法確保安全性，而停電檢修降低了供電可靠性。針對這個情況，我們參考市面上一般帶電指示器顯示單元采用插拔式的結構，對電路板單元的結構進行改進，方便其進行帶電的更換。本文通過設計一種全新的帶電指示器結構，即插拔式結構，以解決這個問題。由圖1可以看出，改進后的整個帶電指示器主體被分為兩大部分，一部分是主殼體（包含安裝地和和二次接線端子），另一部分是顯示單元及電路板單元。主殼體設計如下：安裝底盒使用工具將固定卡子內嵌在柜門上，四周是塑料擋板組成的殼體，而正面無擋板，用于將顯示單元及電路板插入；帶電指示器的二次接線端子在殼體背面，方便各種電流和閉鎖信號線的接線，見圖2右圖。

（2）顯示單元及電路板主要由送變板、顯示板、電源板、試驗按鈕組成，其中電源板、送變板和顯示板負責將二次接線端子送來的電流信號經過濾波處理，補償放大、檢波處理，再進入可編程控制電路處理，最后供給二極管發(fā)光使用。同時，配合試驗按鈕實現(xiàn)自檢和解鎖的信號發(fā)送、傳遞和實施。

（3）結合圖3實物圖可以看出，當電路板單元發(fā)生故障時，檢修人員只需在柜門外撥出顯示元件或電路板單元，對故障部分進行更換；維修好后，在柜門外插上即完成檢修。采用插拔式結構后，檢修人員處理帶電指示器故障時不需要打開柜門，杜絕了檢修人員碰觸到開關柜內帶電一次設備和二次接線的風險。同時，不停電即可完成檢修，使檢修停電時間縮短為0，大大提高了供電可靠性和客戶滿意度。

4 取得成效

（1）根據(jù)詳細的設計資料，委托廠家生產出這種可插式帶電指示器，對南朗供電分局部分10kV高壓開關柜進行了帶電指示器的更換。運行了半年時間，試運行的可插式帶電指示器未發(fā)生故障。試運行可插式帶電指示器各項指標均符合設計要求，運行可靠穩(wěn)定。

（2）經濟效益：按每更換一個帶電指示器需停電1小時，影響500戶用戶正常用電，按平均電價每度電0.67元計算，不計人工成本每更換一個帶電指示器損失335元，另外由于帶電指示器顯示失效而未能及時更換，造成誤操作事件引起的經濟損失更是無可估量的。綜合停電損失、人工成本、誤操作損失等損失因素，初步估算南朗轄區(qū)每年可以節(jié)支約4.8萬元。

（3）社會效益：通過對帶電指示器的技術改進，對帶電指示器主題檢修時無需打開柜門，保證安全和方便檢修，保障了檢修人員的人身性命安全，杜絕人身事故。此外，將檢修停電時間縮短為0，并且杜絕了因帶電指示器顯示失效引發(fā)的誤操作事件，大大提高了供電的可靠性，同時提高用戶對供電部門的滿意度，取得良好的社會效益。

5 結束語

結合實際生產中遇到的問題，本文對配網日常工作中使用率較高的10kV帶電指示器進行了技術改進，解決了安全生產現(xiàn)實需求，創(chuàng)造了經濟效益和社會效益。首先針對故障率較高的顯示單元，我們采用可靠性更高、壽命更長的二極管代替氖泡作為顯示燈；而重點是對10kV帶電指示器結構進行了技術改進創(chuàng)新，采用插撥式結構，改進了帶電檢修的安全性，同時提高了供電可靠性。日后將持續(xù)關注該帶電指示器的使用情況，對該帶電指示器進行持續(xù)改進。

參考文獻

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