SF6開關(guān)在變電檢修中的常見問題及解決措施

丁倩

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司如皋市供電分公司 江蘇 南通 226500

引言

SF6開關(guān)在實(shí)際的電力設(shè)施中是使用比較廣泛的一種開關(guān)設(shè)備。由于SF6開關(guān)在運(yùn)行過程中有著很好的滅弧效果，并且其可以正常循環(huán)往復(fù)使用，有效地降低了電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率，使其在電力開關(guān)設(shè)備中脫穎而出。雖然SF6開關(guān)有著較好的使用效果，但是在實(shí)際的運(yùn)行過程中仍有較多的實(shí)際應(yīng)用問題，例如在電網(wǎng)系統(tǒng)中SF6開關(guān)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氣體泄露﹑壓力故障等問題，這就需要供電企業(yè)必須定時(shí)定期對(duì)SF6開關(guān)進(jìn)行維護(hù)和檢修，以提升SF6開關(guān)的穩(wěn)定性和安全性，從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 SF6開關(guān)的特點(diǎn)

SF6開關(guān)設(shè)備具有測(cè)量數(shù)字化﹑控制網(wǎng)絡(luò)化﹑狀態(tài)可視化的特征，需結(jié)合設(shè)備實(shí)際應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn)開展相應(yīng)作業(yè)，從而維持應(yīng)用控制的平衡[1]。①智能高壓開關(guān)設(shè)備和對(duì)應(yīng)的部件要借助數(shù)字化測(cè)量的方式完成參數(shù)的處理，測(cè)量的結(jié)果會(huì)借助層級(jí)推送的模式直接匯總在站控層網(wǎng)絡(luò)，以保證高壓設(shè)備和其他部件運(yùn)行控制效果滿足預(yù)期。在屬性和參數(shù)分析過程中，要對(duì)氣室壓力﹑操作壓力﹑一次電線﹑電壓信號(hào)燈進(jìn)行參數(shù)的匯總，確保智能組件功能管理效果最優(yōu)化。②在基于DL/T860技術(shù)支持下的應(yīng)用模式，能實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備智能化管理和控制，以便于能有效完成間隔體系內(nèi)斷路器和隔離刀側(cè)﹑接地刀閘的操作控制，配合狀態(tài)監(jiān)測(cè)流程就能建立相應(yīng)的實(shí)時(shí)性控制模式，并配合過程層網(wǎng)絡(luò)完成信息的發(fā)布和處理。與此同時(shí)，新型智能高壓開關(guān)設(shè)備還能具備防誤操作處理功效，借助開關(guān)設(shè)備控制器就能實(shí)現(xiàn)相匹配的應(yīng)用。③主要是借助智能化應(yīng)用控制功能的可視化模塊，建立基于聚合信息和經(jīng)濟(jì)綜合分析模塊，就能實(shí)現(xiàn)信息的交互管理，并且，借助監(jiān)測(cè)主IED完成相關(guān)工作，有效實(shí)現(xiàn)站控層網(wǎng)絡(luò)和站控層設(shè)備的應(yīng)用目標(biāo)，從而保證信息實(shí)時(shí)性共享，為電網(wǎng)優(yōu)化工作的落實(shí)和開展奠定基礎(chǔ)。此外，智能高壓開關(guān)設(shè)備借助控制器替代傳統(tǒng)的控制回路，配合光纖和上層設(shè)備通訊模式，就能打造更加多元且科學(xué)的閉鎖管理機(jī)制，待信息數(shù)據(jù)上傳后就能結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果落實(shí)相應(yīng)的決策，提高元件監(jiān)控的及時(shí)性和規(guī)范性，也為狀態(tài)評(píng)估予以支持。

2 SF6在變電檢修中存在的問題

2.1 絕緣性差

SF6開關(guān)在運(yùn)行過程中其絕緣主要是利用密封圈對(duì)開關(guān)的氣孔進(jìn)行密封，市場(chǎng)上現(xiàn)有的部分SF6開關(guān)密封的方法也有采用焊接的方式進(jìn)行的，不論哪種密封方式都對(duì)應(yīng)著其相應(yīng)的密封裝置。當(dāng)其在電網(wǎng)系統(tǒng)中工作時(shí)，SF6開關(guān)的絕緣性直接關(guān)系著整個(gè)開關(guān)的使用性能。當(dāng)出現(xiàn)由于密封性質(zhì)差導(dǎo)致整個(gè)開關(guān)內(nèi)部的氣壓不穩(wěn)定時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生整體的壓力失去控制，導(dǎo)致SF6開關(guān)內(nèi)部發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電力設(shè)施故障，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 中途停止故障

在高壓隔離開關(guān)運(yùn)行過程中，中途停止故障也是比較常見的類型。在不同情況下，中途停止故障產(chǎn)生的影響也各不相同，比如，相關(guān)人員開展檢修工作時(shí)，中途停止故障會(huì)引起拉弧放電，嚴(yán)重降低檢修工作的安全性。產(chǎn)生此類故障的主要原因是開關(guān)內(nèi)部存在腐蝕問題，使觸頭接觸不良，提升了自動(dòng)合閘的概率?；蛘?，高壓隔離開關(guān)運(yùn)行期間轉(zhuǎn)動(dòng)軸銷﹑傳動(dòng)軸銷發(fā)生卡頓時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)中途停止問題。另外，失去對(duì)電源的控制也是引發(fā)中途停止故障的原因之一。

3 變電檢修中SF6開關(guān)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 機(jī)器學(xué)習(xí)算法

近幾年，機(jī)器學(xué)習(xí)算法被廣泛應(yīng)用在智能設(shè)備控制體系中，利用算法處理模式完成GIS故障樣本的收集工作和分析工作，全面了解故障預(yù)兆和故障類型特點(diǎn)，完成匹配算法和輸出向量的管理工作，就能建立新型智能高壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估基礎(chǔ)模型。具體流程如下[2]。①信號(hào)變送系統(tǒng)，主要是選擇監(jiān)測(cè)量和基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)方式，在高壓開關(guān)設(shè)備配合傳感器的基礎(chǔ)上，完成對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息的集中化管理，維持信息監(jiān)督控制效能最優(yōu)化。②數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在針對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，就要配合數(shù)據(jù)采集工序的處理方式，確保信號(hào)評(píng)估和基礎(chǔ)參數(shù)調(diào)取的合理性﹑規(guī)范性。③信號(hào)傳輸系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)完成信號(hào)內(nèi)容和相關(guān)信息的傳遞，從而建立完整的信息管控模式。④數(shù)據(jù)評(píng)估和診斷系統(tǒng)，在經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理工序后，進(jìn)入到數(shù)據(jù)評(píng)估和診斷系統(tǒng)，主要是依據(jù)專家?guī)爝M(jìn)行評(píng)估和診斷，從而全面獲取驗(yàn)證分析的結(jié)果，并實(shí)現(xiàn)科學(xué)化輸出，進(jìn)一步維持統(tǒng)籌管理的平衡性。

3.2 精確定位

通過圖像預(yù)處理和霍夫圓變換，實(shí)現(xiàn)了對(duì)開關(guān)位置的初步定位，得到了開關(guān)設(shè)備窗口區(qū)域的圖像。為進(jìn)一步確定指示器字符所在位置，還需要對(duì)該區(qū)域圖像進(jìn)行閾值分割，并利用形態(tài)學(xué)處理得到目標(biāo)輪廓，通過對(duì)輪廓進(jìn)行分析，進(jìn)而得到精確的定位結(jié)果。圖像閾值分割利用各區(qū)域之間的灰度差異，通過設(shè)置合適的閾值將灰度圖像轉(zhuǎn)換為灰度值僅有0和255兩種狀態(tài)的二值化圖像，對(duì)前景區(qū)域及背景區(qū)域進(jìn)行有效區(qū)分。在二值化處理過程中，閾值的選取對(duì)分割結(jié)果有至關(guān)重要的影響。對(duì)此，采用最大類間方差算法來選取最優(yōu)閾值[3]。像素之間的方差反映圖像灰度值均勻分布的程度，不同區(qū)域的類間方差越大，表明閾值分割后得到的各區(qū)域的差異越大。另一方面，這一方法選取的閾值不受圖像亮度的影響。經(jīng)過閾值分割得到的二值化圖像中仍然存在噪聲信息，需要進(jìn)一步利用形態(tài)學(xué)處理和輪廓分析方法進(jìn)行處理。形態(tài)學(xué)分析的基本運(yùn)算方法包括膨脹腐蝕﹑開閉運(yùn)算等。閾值分割后圖像存在較多白點(diǎn)噪聲，對(duì)此，采用開運(yùn)算對(duì)二值化圖像進(jìn)行處理。開運(yùn)算的作用是將孤立的小對(duì)象去除，并且對(duì)大區(qū)域的邊界有平滑作用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二值化圖像的去噪。

3.3 導(dǎo)航技術(shù)

導(dǎo)航技術(shù)導(dǎo)航點(diǎn)邊模式。在已知地圖和點(diǎn)邊構(gòu)建模式上的自主導(dǎo)航，運(yùn)用全局路徑規(guī)劃算法和局部路徑規(guī)劃算法協(xié)同完成機(jī)器人在地圖上的自主運(yùn)動(dòng)過程。全局路徑規(guī)劃算法主要負(fù)責(zé)機(jī)器人在地圖上從當(dāng)前位置向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)的整體路線規(guī)劃，由于采用點(diǎn)邊模式導(dǎo)航，全局路徑規(guī)劃基于節(jié)點(diǎn)和邊相關(guān)配置文檔，運(yùn)用弗洛伊德算法完成全局路徑規(guī)劃，輸出全局路徑。局部路徑規(guī)劃算法主要負(fù)責(zé)機(jī)器人在向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中的局部路線規(guī)劃，其中包含障礙物感知﹑軌跡規(guī)劃﹑運(yùn)動(dòng)控制等，輸出對(duì)機(jī)器人行走控制指令即行走速度。障礙物感知信息主要通過2D激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取。整體自主導(dǎo)航過程即機(jī)器人在獲得目標(biāo)點(diǎn)后，通過全局點(diǎn)邊路徑規(guī)劃器規(guī)劃出全局路徑，局部路徑規(guī)劃器在全局路徑的基礎(chǔ)上，根據(jù)點(diǎn)云信息感知到的障礙物信息，在局部范圍規(guī)劃出當(dāng)前機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)路徑，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航。

4 變電檢修中SF6開關(guān)檢修策略

4.1 操作中途停止檢修

如果高壓隔離開關(guān)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)操作中途停止故障，不僅對(duì)開關(guān)造成不同程度的損毀，也會(huì)對(duì)相關(guān)人員的生命安全帶來嚴(yán)重威脅，例如，當(dāng)分閘區(qū)域存在振動(dòng)過大情況時(shí)，極易促使分閘動(dòng)作發(fā)生改變，也就是分閘動(dòng)作會(huì)因振動(dòng)引發(fā)彈簧銷掉落，從而變?yōu)楹祥l狀態(tài)。若這種情況發(fā)生在檢修人員作業(yè)期間，將會(huì)帶來極為嚴(yán)重的后果。所以，也需要做好操作中途停止檢修工作。相應(yīng)檢修方法為先對(duì)操作機(jī)構(gòu)可靠性進(jìn)行檢查，了解電器閉鎖或機(jī)械閉鎖是否正常，才能保證在執(zhí)行分閘動(dòng)作時(shí)，可以及時(shí)加鎖[4]。否則，一旦無法加鎖，將會(huì)帶來非常大的安裝隱患。還需要對(duì)傳動(dòng)部件進(jìn)行全面檢查，避免出現(xiàn)傳動(dòng)部件卡頓問題，畢竟，傳動(dòng)部件卡頓不僅會(huì)導(dǎo)致分合閘不到位，也難以在斷開回路過程中保證可以正常加鎖。檢修方法為先在未啟動(dòng)高壓隔離開關(guān)的情況下檢查電源是否正常工作，找出當(dāng)中存在腐蝕問題的部件并進(jìn)行修理或更換，確保傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不會(huì)存在潛藏問題。然后，可以通過不同操作對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，即重復(fù)手工拉動(dòng)高壓隔離開關(guān)。期間，若出現(xiàn)卡頓情況時(shí)，還需要進(jìn)行及時(shí)處理，例如，手動(dòng)分閘時(shí)，如果出現(xiàn)拉動(dòng)不暢，可以快速合閘并再次拉動(dòng)，若合閘過程中出現(xiàn)阻塞感，也可以采用相同方法進(jìn)行處理。當(dāng)上述方式達(dá)不到解決問題的目的，則需要及時(shí)報(bào)備并申請(qǐng)開展停電維修。

4.2 設(shè)置保護(hù)裝置

配電自動(dòng)化開關(guān)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)對(duì)其所處的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行研究，并做好相關(guān)的安全防護(hù)。針對(duì)高溫﹑暴雨﹑雷電頻發(fā)區(qū)更是要加強(qiáng)防護(hù)裝置的安裝。雷電頻發(fā)區(qū)可在安裝完成基礎(chǔ)的避雷針后加設(shè)接地網(wǎng)，將線路之間的距離擴(kuò)大，保證設(shè)施安全運(yùn)行；線路積塵嚴(yán)重區(qū)要及時(shí)清理塵土，更換設(shè)備和線路，做好檢查工作；潮濕地區(qū)加裝干燥裝置，還要及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)處理等。上述地區(qū)天氣情況特殊，在配置配電網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)防護(hù)裝置時(shí)要加裝避雷器以及防塵設(shè)備，再由專業(yè)維修人員對(duì)其定期檢修，確保配電網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)能夠平穩(wěn)安全運(yùn)行。

4.3 開關(guān)拒動(dòng)處理

針對(duì)高壓隔離開關(guān)拒動(dòng)進(jìn)行處理時(shí)，也需要針對(duì)性選擇檢修方法和技術(shù)，才能確保不會(huì)對(duì)變電站運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，比如，傳動(dòng)軸銷脫落引起的拒動(dòng)問題，可以先檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)﹑閘刀﹑傳動(dòng)軸銷等是否存在損壞的情況，若符合條件，應(yīng)當(dāng)在安裝傳動(dòng)軸銷前及時(shí)更換，然后重新安裝即可。冬季低溫將轉(zhuǎn)動(dòng)連桿凍住時(shí)，可以先清除附著于轉(zhuǎn)動(dòng)軸銷處的冰雪，再檢查軸銷是否損壞，若處于良好狀態(tài)時(shí)，才能執(zhí)行合閘操作。至于發(fā)生高溫?zé)龤闆r時(shí)，極易出現(xiàn)因長(zhǎng)時(shí)間高溫而熔接。想要在該條件下執(zhí)行分閘動(dòng)作，可以借助令克棒協(xié)助完成。另外，還可以結(jié)合其他方法對(duì)高壓隔離開關(guān)拒動(dòng)故障進(jìn)行檢修，例如，對(duì)于因電機(jī)回路故障或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)控制回路故障引起的拒動(dòng)，需要先對(duì)產(chǎn)生故障的源頭進(jìn)行判斷，再解決具體情況進(jìn)行處理，具體方法為可以先調(diào)整高壓隔離開關(guān)狀態(tài)為“半開半合”，再閉合電機(jī)交流接觸器，此時(shí)，如果電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，表明屬于電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)控制回路故障，再針對(duì)性檢查故障點(diǎn)即可。

5 開關(guān)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)[5]

①將搭建以開關(guān)設(shè)備本體狀態(tài)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)控制模式，利用智能化技術(shù)提升數(shù)據(jù)處理和分析水平，維持良好的數(shù)據(jù)匯總和控制平臺(tái)，并且，綜合分析平臺(tái)還具備可擴(kuò)展作用。首先，能實(shí)現(xiàn)對(duì)智能高壓開關(guān)設(shè)備的總和監(jiān)測(cè)和評(píng)估，在匹配相應(yīng)分析機(jī)制完成分析后就能獲取初步診斷內(nèi)容，技術(shù)人員依據(jù)診斷情況和相關(guān)參數(shù)就能更好地開展后續(xù)管理工作。其次，智能化數(shù)據(jù)分析模式還能對(duì)設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)予以綜合評(píng)估，確保多參量多元化管理工作有序落實(shí)，保證評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)相關(guān)工作都能陸續(xù)展開。②在智能開關(guān)設(shè)備發(fā)展基礎(chǔ)上，運(yùn)行數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)出更加集約化的管理，并配合管控要求完成數(shù)據(jù)的共享，為開關(guān)設(shè)備多點(diǎn)監(jiān)控和遠(yuǎn)程診斷等工作的落實(shí)提供支持。例如，匹配技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)專家會(huì)議評(píng)估機(jī)制，建立多維度和全方位的信息互動(dòng)控制，最大程度上保證信息收集管理的基本水平，為智能高壓開關(guān)設(shè)備統(tǒng)籌管理工作的進(jìn)一步落實(shí)提供支持。③隨著智能處理技術(shù)的全面升級(jí)和優(yōu)化，原始開關(guān)設(shè)備本體數(shù)據(jù)多相耦合將成為主要發(fā)展趨勢(shì)，能對(duì)潛在信息進(jìn)行深度挖掘，配合二次信息處理分析模式，就能更好地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌診斷的目標(biāo)。

6 結(jié)束語

變電檢修工作中，工作人員首先要對(duì)SF6開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行原理進(jìn)行熟悉，在熟悉裝置的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理的前提下，結(jié)合其特點(diǎn)進(jìn)行檢修和維護(hù)，能夠有效提升SF6開關(guān)變電檢修的效果。此外，應(yīng)利用相應(yīng)的故障診斷技術(shù)，嚴(yán)格按照供電企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SF6開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)。