配电避雷器集成化智能检测装置及其应用技术

2019-02-21王红斌邹三红

通信电源技术 2019年1期

关键词：夹钳集成化避雷器

张敏，覃煜，王红斌，方健，尹旷，林翔，邹三红

（广州供电局电力试验研究院，广东广州 510080）

0 引言

在配电网系统中，避雷器属于一种保护装置。设备主要的风险来自于感应雷和直击雷。如果没有和架空线连接，出现故障的机率较大，会产生雷电感应，从而严重损坏设备，影响用户的正常用电。基于此，可以采用避雷器智能检测装置避免此类情况的发生。

1 配电避雷器集成化智能检测装置研究要点

1.1 功能需求

为了有效提高配电避雷器的检测效率，构建了集成化智能检测装置系统。将电阻和电压实验集成在一起，并进行电流实验和电压实验。此外，将试验引线、电源以及控制软件进行集成化设计，通过智能机械臂进行自动化接线，完成所有需要完成的试验项目。智能检测装置系统能够自动进行试验项目的调整和测量，逐步完善所有的试验项目，并且无需更换接线。设计接线机械臂需要完善它的功能，如需要实现两种特定型号的避雷器参数设定，根据设定参数调整机械臂的行程，实现对避雷针的定位操作，进而实现天气汇报、播放音频和使用条件预告等功能。

1.2 研究重点

配电避雷针集成化智能检测装置要想自动完成所有试验项目，搭建时需要注意以下内容：（1）开发综合测试系统，适用于所有避雷器的试验项目，能够对试验电源和检测功能进行研究，将两者整合，通过检测设备的重量提高精确度；（2）实现机械臂自动接线功能；（3）重点设计集中控制系统，研制一套综合性测试软件，以实现自动检测接线、控制试验、自动生成报告功能；（4）研制系统数据库用于数据保存，对数据进行检索和分析；（5）开发一款能够自动拆接线试验的设备，实现配电避雷器的检测全过程，自动完成自动拆接线功能。

2 配电避雷器集成化智能检测装置的研制过程

配电避雷器系统整体设计图，如图1所示。将避雷器放置在避雷器平台的指定位置并进行定位，根据避雷器的具体尺寸进行设定。利用智能化数据分析系统对采集到的试验数据进行自动记录，然后进行存储，实现试验数据的在线检测和查询。配电避雷器集成化智能检测装置和机械臂互为一体，两者要相互作用才能完成系统的检测。

图1 配电避雷器平面设计

2.1 单元夹钳

实现自动检测的关键，是设计机械臂自动安装夹钳的动作方式，以实现机械臂自动抓取/释放功能。如图2所示，机械臂主要由夹钳开口、磁铁、导线、电极夹钳定位磁力座、夹钳压扣以及夹爪定位孔组成。其中，电极夹钳定位磁力座有两部分——母头和公头。夹钳的夹口角度要特备设计，设计为120°开合的夹角才可以夹紧，并能够进行准确定位。通过电极夹钳定位磁力座多夹钳进行定位，通过机柜上的母头和夹钳上的公头相互配合，共同对夹钳进行定位操作，通过公头和母头上的磁铁保证夹钳的稳定和准确。夹钳压扣需要通过机械臂夹爪的力量将夹钳口张开；夹爪定位孔是对夹爪进行定位。需注意，夹钳使用的导线需要采用特殊类的硅胶电缆，因此具有耐压耐弯曲的作用，能够提高电缆的柔性。配置收卷装置配合电缆，便于夹钳通过电缆线进行自动收缩功能。

图2 机械臂夹钳

2.2 机械臂夹爪

机械臂夹爪由电动夹爪和夹爪定位销两部分组成。将夹爪定位销插入定位孔中，对夹钳进行准确定位，然后通过电动夹爪的滚动带动夹钳压扣，促使夹爪张开。通过机械臂的来回移动带动夹钳移动，直到到达需要夹紧触点的位置，如图3所示。

图3 机械臂夹爪

2.3 机械臂夹紧状态

机械臂需要通过夹爪抓取夹钳，然后在工作范围内进行移动，如图4所示。

图4 机械臂夹爪对夹钳抓取

表1 机械臂夹钳技术参数

3 配电避雷器集成化智能检测装置应用技术

3.1 技术模块

配电避雷器集成化智能检测装置可以进行电压、电阻、电流试验，将这些检测功能集成在一起可以构成集成化智能检测系统，如图5所示。

集控单元作为整个系统的核心，试验前会根据设定好的参数进行统一调配，并与控制模块相互配合完成检测工作。在集控单元中设置对应的测试参数，将检测单元的功能切换模块切换到对应的项目中，然后通过控制引线单元完成自动换线操作。电源单元需要根据测试项目输出对应的电源，当完成一个项目测试后，系统会根据测试的参数进入下一个测试项目，直到完成所有的测试项目，最终实现自动化测试过程。

图5 配电避雷器集成化智能检测装置单元组成

3.2 配电避雷器自动检测装置接线

配电避雷器自动检测装置接线中的试验引线，既需要考虑耐压实验的绝缘能力，又需要考虑局部放电的无局放要求。图6的试验引线中，既包含了高压引线，又有低压引线，首尾引线各1根，主要高压引线的最高试验电压为100 kV。按50 kV的设计要求，芯线和内屏蔽层之间的绝缘强度为1.5 kV。低压引线电压为2.5 kV，芯线和内屏蔽线的绝缘强度为1.5 kV。

图6 配电避雷器自动检测装置接线

3.3 切换单元的功能

切换单元设计需要满足高电压和无局放的特殊要求，实现套管在高压加压、低压加压之间的来回切换。当切换到高压时，需要检测引线的无局放功能。功能介绍如表2所示。

表2 切换单元功能表

3.4 集成式电源单元和检测单元

电源单元能够提供试验系统中需要的工作电源，包含无局放试验变压器、直流耐压电源等。根据项目需要，集成式电源单元可以提供不同方案的电源组合。检测单元主要用于试验数据的采集和测量，其中一个重要模块——直流耐压测量模块用于测试避雷器的直流泄露电流。当泄露的电流超过1 000 μA时，仪器会自动降压到标准电压，自动完成泄露电流的检测。交流参数测量模块主要测量避雷器在工频电压下的全电流、阻性电流、容性电流等。采用高精度采样技术和处理电路，通过高精度传感器使测试的数据更加可靠。