一种新型高压带电显示装置的研究与应用

国网杭州供电公司 胡荣华 刘晓泽 钱少锋

一种新型高压带电显示装置的研究与应用

国网杭州供电公司 胡荣华 刘晓泽 钱少锋

通过高压带电显示装置检测，是预防带电接地事故发生的有效技术措施。文章综述了生产现场各类高压带电显示装置实际应用情况，通过分析，论述了一种新型的基于避雷器泄漏电流感应式的高压带电显示装置的设计原理、装置组成以及现场实际安装应用。并对现场施工提出了工作建议。

高压带电显示装置；避雷器；泄露电流

1 前言

带电显示装置用于向运行人员提供高压电气设备被检测处主回路电压状态的信息[1]。该装置能将高压带电体带电与否的信号传递到发光或音响原件上，闭锁高压开关设备的通断。国家电网公司在2011年颁布的《十八项电网重大反事故措施》（修订版）中规定：“出线侧应装设具有自检功能的带电显示装置，并与线路侧接地刀闸实现联锁”；2006年颁发的《防止电气误操作安全管理规定》中也对高压带电显示装置的强制闭锁功能提出了技术性要求。本文结合110kV文三变110kV线路高压带电显示装置改造工作，论述了一种基于避雷器泄漏电流感应式的新型高压带电显示装置的工作原理、结构组成，并对现存不同原理高压带电显示装置的实际应用进行了研究和分析。

2 应用现状

在变电站内安装的高压带电显示装置因电压等级和电气设备结构不同主要分为两种：35kV及以下高压开关设备主要采用封闭式开关柜形式，高压带电显示装置的传感单元多与高压带电主回路直接相连；110kV及以上开关设备（AIS设备）的高压带电显示装置多采用感应式，即传感单元不与高压带电主回路直接相连。国内很多专业设备生产厂家已经对感应式工作原理的高压带电显示装置进行了研发和推广，很多文献也进行了相关论述[2-5]。其工作原理是利用电场与传感器之间的电场耦合原理，在安全距离之外进行非接触式的检测[6-7]，如图1、图2所示。

电场感应式高压带电显示装置多安装于线路闸刀接地闸刀、母线接地闸刀以及其他需要闭锁的地方实现强制闭锁，传感器安装于带电体正前方，与高压带电体不直接连接，保持一定的安全距离。但是体积大、安装和后期维护复杂，传感器是非接触式电场矢量测量原理设计，易受到环境的影响而出现误报的情况；尤其是由于需要停电安装，此带电显示闭锁的消缺将是一个长期的过程，带来很大的不便。

图1 安装示意图

3 避雷器泄漏电流式高压带电显示装置

3.1 设计原理

目前110千伏及以上户外线路都安装有避雷器，借鉴容性设备在线监测技术，通过对避雷器引下线泄漏电流值的监测，来反应避雷器即线路带电状况。

主控MCU采集三相避雷器泄漏电流信号，当避雷器泄漏电流信号高于某个安全阀值时，控制闭锁驱动电路输出常开节点，同时控制LED指示驱动电路点亮相应LED灯，指示高压母线处于带电状态；当避雷器泄漏电流信号低于某个安全阀值时，控制闭锁驱动电路输出常闭节点，同时控制LED指示驱动电路点亮相应LED灯，指示高压母线处于停电状态。图3为避雷器泄漏电流式带电显示电路框图。

图3 避雷器泄漏电流式带电显示电路框图

三相信号源电路通过穿心传感器对A,B,C三相避雷器引下线的电流信号进行取样，先通过运放实现I/V变换，将电流信号变换成电压信号，再对变换后的电压信号进行放大和滤波，然后将三相电压信号输出到LED指示驱动电路。

LED指示驱动电路包含主控MCU，LED驱动电路，及LED显示电路；主控MCU内部含有AD转换模块，三相电压信号通过MCU的模拟IO口输入到MCU内部AD，实现对三相电压信号的采集，存储，计算和分析，然后通过数字IO口对LED指示灯进行驱动，实现灯光指示的目的；主控MCU同时还通过数字IO口与闭锁驱动电路连接，闭锁驱动电路的实现为线圈型继电器，继电器的常开节点作为输出，与电磁锁和微机防误电脑钥匙的空接点接口连接。

3.2 装置组成及工作流程

避雷器泄漏电流高压带电显示装置由主机、传感器等部件组成。图4为电流传感器原理和实物。

图4

微机防误闭锁系统验电的要求是带电显示装置提供电流、电压或空接点信号，对高压带电显示装置进行验电是操作票中的一个重用内容，在合线路地刀(打开地刀锁)或线路挂接地线(打开临时接地锁)之前进行，须将电脑钥匙插入带电显示装置中的验电锁中，进行验电，如线路有电则验电不通过，不能进行下一步操作，反之亦然。具体操作流程图如图5所示：

图5 与微机防误系统的配合图

该高压带电显示装置也可实现与电磁锁的闭锁配合。

当线路带电时，装置接点K断开，电磁锁不能取得工作电源，从而不能打开电磁锁，达到防止带电合地刀(挂地线)的目的。当线路无电时，装置接点K闭合，电磁锁取得工作电源，从而能打开电磁锁。

图6 与电磁锁的配合图

当有雷击过电压发生时，通过在传感器输出端并一TVS管，将电位钳制在一定的电压值，防止损坏采集单元，可有效解决恶劣环境下的抗干扰。

3.3 110kV文三变实施实例

将主机固定在现场的适当位置，先接好传感器。电缆（从防雨箱上靠内侧接头接入），然后连接闭锁输出线和电源线(从防雨箱靠外侧接头接入，如果采用电池供电则无需外接电源线)，主机电源接通后，如工作正常且接线正确，故障指示灯是熄灭的。

●带电指示：准确指示三相线路的带电状况，直观、可靠；

●分相显示：当三相回路中某相或某两相失压时，带电相亦能正确显示，不带电相不显示。

●突然来电报警：当操作的过程中，线路突然来电，装置会通过声、光提醒操作者注意，并强制闭锁，防止事故发生。