不停電更換避雷器專用計數(shù)器裝置

李宏力 賴羅彬 周貴發(fā) 喻景力 王洪軍

【摘 要】研制一種不停電即可更換避雷器專用放電計數(shù)器的裝置，它具有保護放電計數(shù)器和在計數(shù)器損壞時實現(xiàn)避雷器不停電就可更換的功能，能夠有效降低放電計數(shù)器的故障率和提高故障時的檢修效率，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有積極作用。

【關鍵詞】不停電；更換；放電計數(shù)器；裝置

中圖分類號： TN913.33 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）18-0009-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.004

【Abstract】To develop a discharge counter device built for the arrester can be repalced without power interruption. It has the functions of protecting the discharge counter and changing the arrester without power failure when the counter is damaged，which can effectively reduce the failure rate of the discharge counter and improve the efficiency of fault repair，ensure the safe and stable operation of the power grid.

【Key words】Without power interruption；Replace；Discharge counter；Device

0 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(nèi)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)器缺陷處理的難題。

1 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）。

現(xiàn)有的放電計數(shù)器存在漏水、玻璃罩內(nèi)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。

2 不停電更換避雷器專用放電計數(shù)器裝置研究

2.1 原理

不停電更換避雷器專用放電計數(shù)器裝置的原理（如圖3所示）。從避雷器絕緣底座連接至刀閘1和刀閘2的一端。刀閘1的另外一端與放電計數(shù)器高壓端連接，刀閘2的另外一端直接接地。放電計數(shù)器的接地端與刀閘3的一端連接，刀閘3的另外一端直接接地。

2.2 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。

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。

2.3 一種星形接線的單刀雙置刀閘

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3把刀閘。經(jīng)過研究，該3把刀閘可以用一種星形接線的單刀雙置刀閘來實現(xiàn)（如圖5和圖6所示）：

該刀閘中，1-2與3-4是聯(lián)動的，向上合閘時，1和2連通，3和4連通，1和5斷開（如圖5）；向下合閘時，1和2斷開，3和4斷開，1和5連通。端子4和5為永久接地端。

2.4 專用箱體設計

為了便于安裝、檢修與維護，可設計一個專用箱體，將放電計數(shù)器與星形接線的單刀雙置刀閘集成安裝并固定在箱體內(nèi)（如圖7所示）。

箱體最左邊（見圖7（a）中左視圖）可固定在支撐避雷器的電桿上，箱體內(nèi)左邊用一塊活動的多功能板固定放電計數(shù)器，右邊固定星形接線的單刀雙置刀閘。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)器位置處安裝一塊玻璃，以方便運行人員觀察計數(shù)器運行情況。

2.5 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2500MΩ

（2）35kV及以下：不小于1000MΩ

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2500MΩ，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/T 2440-1991）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之間以及端子2至放電計數(shù)器的高壓端均按照4kV設計（詳見圖8中雙實線部分），其它部分可按照0.25kV設計。

3 裝置接入系統(tǒng)的方式

可以利用星形接線的單刀雙置刀閘，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）。

當計數(shù)器正常運行時，將星形接線的單刀雙置刀閘向上合閘（如圖9所示），此時避雷器底座→1→2→計數(shù)器電源端→計數(shù)器接地端→3→4→接地形成工作回路。

當計數(shù)器需要更換或檢修時，將星形接線的單刀雙置刀閘向下合閘（如圖10所示），此時避雷器底座→1→5→接地運行，而計數(shù)器則完全對地懸空，以方便檢修人員作業(yè)。

在實際應用中，可用絕緣導線將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(nèi)所有接地點均為雙接地。

4 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(nèi)，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、不停電更換計數(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，不停電更換計數(shù)器時對地絕緣。

措施3、檢修作業(yè)時站在普通絕緣凳上。

5 結語

通過具有完全自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新技術應用，不停電更換避雷器專用計數(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，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有積極作用。