35kV戶外高壓隔離開關(guān)單側(cè)帶電新型檢修方法研究

江蘇省電力有限公司超高壓公司 錢 聰 陳 超 馮新民 夏海燕 蔣薇薇

關(guān)鍵字：隔離開關(guān)；單側(cè)停電；安全距離；檢修方法

1 現(xiàn)有技術(shù)調(diào)研

本文對35kV 戶外高壓隔離開關(guān)單側(cè)帶電檢修方法進(jìn)行探討，如何實(shí)現(xiàn)可單側(cè)帶電狀態(tài)下的安全檢測方法成為高壓隔離開關(guān)檢修領(lǐng)域的重要及迫切的問題。目前國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)提出了一種隔離開關(guān)單側(cè)帶電檢修絕緣裝置，該裝置可基于絕緣板提供絕緣隔離的作業(yè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)單側(cè)帶電狀態(tài)下的隔離開關(guān)檢修作業(yè)。但現(xiàn)有絕緣裝置為預(yù)估安全距離，固定式安裝，操作時既無法自適應(yīng)調(diào)節(jié)絕緣隔離防護(hù)區(qū)域，也無法便攜式移動，更缺乏對作業(yè)安全距離、絕緣位置、帶電位置等關(guān)鍵外部信息的感知。因此，基于此裝置的高壓隔離開關(guān)檢測方法缺乏對安全不確定性的應(yīng)對能力，以及難以適應(yīng)不同電壓等級下隔離開關(guān)安全檢修的作業(yè)需求。針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文的目的是提供一種基于可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置的單側(cè)帶電高壓隔離開關(guān)安全檢修方法。

2 理論設(shè)計(jì)組成

本文研究的可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置主要包括絕緣板、可伸縮支撐架、直角坐標(biāo)移動平臺、可移動底盤、激光雷達(dá)以及主控系統(tǒng)等模塊。

其中，各主要模塊間的結(jié)構(gòu)關(guān)系及其各自功能如下：可移動底盤承載其他功能模塊，并帶有4個萬向輪實(shí)現(xiàn)整個絕緣裝置的可移動部署；直角坐標(biāo)移動平臺固定于底盤上，可通過電機(jī)的驅(qū)動來調(diào)節(jié)絕緣板在水平面x-y 方向上的位置；可伸縮支撐架安裝于直角坐標(biāo)移動平臺上，同時還可通過電機(jī)的驅(qū)動調(diào)節(jié)絕緣板在水平面的垂直方向上的位置；絕緣板安裝于支撐架上，可為作業(yè)人員提供絕緣隔離的作業(yè)區(qū)域；激光雷達(dá)安裝于支撐架頂部，可以實(shí)時觀測絕緣隔板與高壓隔離開關(guān)的相對位置、絕緣隔板與作業(yè)人員的相對位置；主控系統(tǒng)可以根據(jù)激光雷達(dá)觀測到絕緣隔板、高壓隔離開關(guān)、作業(yè)人員三者間的相對位置信息，自動控制直角坐標(biāo)移動平臺在在水平面x-y 方向上的進(jìn)給以及支撐架在垂直方向進(jìn)給。

在部署所述可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置時，步驟b)所訴的水平面上x 軸指的是高壓隔離開光兩端連線的平行線，相應(yīng)的y 軸指的是其兩端連線的垂直線。步驟d)中絕緣隔板平行于y 軸部署。設(shè)計(jì)示意圖如圖1：

圖1 可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖1為本文可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示絕緣隔離裝置中，1為絕緣隔板，2為可移動底盤，3為激光雷達(dá)，4為可伸縮支撐架，5為直角坐標(biāo)移動平臺，6為主控器。其中，本實(shí)施例中絕緣隔板的材料選用FR4環(huán)氧樹脂，其厚度為6毫米，長度為130厘米，寬度為60厘米。直角坐標(biāo)移動平臺為永磁同步電機(jī)結(jié)合滾珠絲杠的驅(qū)動方式，電機(jī)的位置指令由主控制器根據(jù)激光雷達(dá)的觀測信息來給定?？梢苿拥妆P安裝有4個萬向輪，因此可由電力工程車將整個絕緣隔離裝置拖拽至作業(yè)現(xiàn)場，提高了部署的便捷性。同時，在使用過程中，可移動底盤四角可進(jìn)行手動配重，提高裝置的穩(wěn)定性，避免裝置發(fā)生傾覆。

3 設(shè)計(jì)使用方式

（1）操作人員遙控直角坐標(biāo)移動平臺和可伸縮支撐架調(diào)整絕緣隔板在y 軸方向和垂直z 軸方向進(jìn)給距離，使絕緣隔板在此兩個方向上可以將高壓隔離開關(guān)完全覆蓋；

（2）在激光雷達(dá)的輔助下，直角坐標(biāo)移動平臺調(diào)整在x 軸方向的進(jìn)給，使絕緣隔板與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭在x 軸方向上相距L 厘米，即容許的最小安全距離。若帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭在水平面x 軸向的坐標(biāo)為x電，則直角坐標(biāo)移動平臺調(diào)整在x 軸方向的初始化坐標(biāo)為x板=x電－L，式中，x板也為使絕緣隔板在x 軸方向的初始化坐標(biāo)；

（3）作業(yè)人員在高壓隔離開關(guān)的斷電側(cè)進(jìn)行作業(yè)時，規(guī)定作業(yè)人員與絕緣隔板的最短距離不得小于L保護(hù)厘米，以保證有效且安全的作業(yè)區(qū)間；

（4）作業(yè)過程中，激光雷達(dá)實(shí)時觀測作業(yè)人員的位置；

（5）若人的位置x人與不帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭在x 軸的位置x無電，兩者相距大于等于L保護(hù)厘米，則絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x無電+ε，式中，ε 代表以便于實(shí)際部署的容許的可調(diào)活動距離，其考慮了絕緣板與不帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭不能重疊；

（6）若人的位置x人與不帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭在x 軸的位置x無電，兩者相距小于L保護(hù)厘米，同時，人的位置x人與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭的位置x電，兩者相距大于等于L＋L保護(hù)厘米，則此刻絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x人＋L保護(hù)；

（7）若人的位置x人與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭的位置x電，兩者相距小于L＋L保護(hù)厘米，則此刻裝置發(fā)出警報，同時絕緣隔板在x 軸方向的位置x板固定為初始化位置，即x板=x電－L；

上述流程中，步驟（5）、（6）和（7）可公式化為

該裝置能通過電機(jī)的驅(qū)動直角坐標(biāo)移動平臺來調(diào)節(jié)絕緣板在水平面x-y 方向上的位置，驅(qū)動支撐架的伸縮調(diào)節(jié)絕緣板垂直方向上的位置，從而將設(shè)計(jì)的絕緣擋板，可靠移動至35kV 隔離開關(guān)斷口位置，起到將隔離開關(guān)斷口帶電側(cè)隔離的作用，確保檢修人員可以對斷口另一側(cè)進(jìn)行檢修。另外，安裝于支撐架頂部的激光雷達(dá)可以實(shí)時觀測絕緣隔板與高壓隔離開關(guān)的相對位置、絕緣隔板與作業(yè)人員的相對位置。主控系統(tǒng)可以根據(jù)激光雷達(dá)觀測的相對位置信息，自動控制直角坐標(biāo)移動平臺在在水平面x-y 方向上的進(jìn)給以及支撐架在垂直方向進(jìn)給，自適應(yīng)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)絕緣隔離防護(hù)區(qū)域，可同時兼顧檢修人員的作業(yè)范圍和安全范圍。

4 安全距離驗(yàn)證

在本實(shí)施例中，規(guī)定作業(yè)人員與絕緣隔板的最短距離L保護(hù)=20厘米；根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定絕緣隔板與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭的最小安全距離L=40厘米。在此基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置的工作流程概括為：

（1）確定絕緣板的初始位置。

操作人員通過操作手柄，遙控直角坐標(biāo)移動平臺和支撐架來調(diào)整絕緣隔板在y 軸方向和垂直z 軸方向的位置，使高壓隔離開關(guān)帶電端與作業(yè)人員完全隔離；

在激光雷達(dá)的輔助下，主控系統(tǒng)驅(qū)動直角坐標(biāo)移動平臺調(diào)整絕緣隔板在x 軸方向的位置，使絕緣隔板與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭在x 軸方向上相距L=40厘米。

（2）作業(yè)人員在高壓隔離開關(guān)的斷電側(cè)進(jìn)行作業(yè)時，自適應(yīng)調(diào)整絕緣隔板的位置。

若在x 軸向，人的位置為x人，不帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭的位置為x無電，帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭的位置為x電，絕緣隔板的位置為x板，則主控系統(tǒng)根據(jù)以下公式自適應(yīng)調(diào)整絕緣板x板的位置：

上式中，位置信息由激光雷達(dá)實(shí)時觀測，單位為厘米，ε 代表以便于實(shí)際部署的容許的可調(diào)活動距離，在本實(shí)施例中ε=5厘米。

上式表示，若人與不帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭相距大于等于L保護(hù)=20厘米，則絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x無電＋5；若人與不帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭相距小于L保護(hù)=20厘米，同時，人x人與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭相距大于等于60厘米，則此刻絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x人＋20；若人x人與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭兩者相距小于60厘米，則此刻裝置發(fā)出警報，同時絕緣隔板在x 軸方向的位置x板固定為初始化位置，即x板=x電－20。

5 檢修步驟確定

本文研討的可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置，對于單側(cè)帶電高壓隔離開關(guān)安全檢修方法其主要包括以下步驟：

a)將隔離開關(guān)至分閘位置；b)對隔離開關(guān)單側(cè)斷電；c)安裝可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置；d)在絕緣隔離防護(hù)區(qū)域內(nèi)，對斷電端的隔離開關(guān)進(jìn)行檢修作業(yè)；e)若人與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭兩者相距大于等于L＋L保護(hù)=60厘米，自適應(yīng)調(diào)整絕緣隔板的位置，檢修人員正常作業(yè)；f)若人與帶電側(cè)的高壓隔離開關(guān)觸頭兩者相距小于L＋L保護(hù)=60厘米，絕緣隔離裝置發(fā)出警報，檢修人員中斷作業(yè)，返回步驟d)。

6 結(jié)語

本文對變電站戶外35kV 隔離開關(guān)斷口單側(cè)停電檢修方法進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置，對隔離開關(guān)斷口的帶電側(cè)進(jìn)行安全有效隔離，可移動式自調(diào)整絕緣隔離裝置不僅可實(shí)現(xiàn)快速部署，更進(jìn)一步通過自適應(yīng)調(diào)整絕緣隔離區(qū)域提高了安全防護(hù)能力和作業(yè)的便捷性，作業(yè)人員可在高壓隔離開關(guān)單側(cè)帶電的狀態(tài)下對故障端進(jìn)行檢修，減少了主變壓器被迫停運(yùn)次數(shù)，減少主變壓器停送電操作的風(fēng)險，同時大大提升設(shè)備投運(yùn)率。