不停电检修放电计数器装置

赖罗彬 李宏力 白鹏飞 史纯清 吴 昊

1.贵州电网公司都匀供电局 贵州 都匀 558000 2.陕西金源自动化科技有限公司 陕西 西安 710304

1 前言

在电力系统中,避雷器专用放电计数器(或漏泄电流监测仪,以下统称“放电计数器”或“计数器”)被广泛应用。根据多年的运行经验和统计发现,变电站内避雷器专用放电计数器出现故障和缺陷的几率很高,占避雷器设备缺陷总数的90%以上。

放电计数器发生缺陷之后,检修人员需要将避雷器停电至检修状态才能对放电计数器进行缺陷处理,而避雷器往往是直接通过导体与高压部分相连接(除大多数母线电压互感器单元外),因此,避雷器停电意味着高压线路或主变压器单元的停电,这样的停电检修方式,导致了缺陷消除率低、电网运行风险高。

本文针对上述问题进行研究与分析,并根据分析结果研究出一种全新的、能够带电操作的、具有独立自主知识产权的装置,有效地解决了放电计数器缺陷处理、试验检测的难题。

2 现状

传统的放电计数器连接方式是由避雷器绝缘底座顶端连接至放电计数器高压端,再经过计数器接地(如图1和图2所示)。

图1 放电计数器的接入方式(断面图)

图2 放电计数器的接入方式(原理图)

现有的放电计数器存在漏水、玻璃罩内凝露、玻璃罩开裂损坏、连接处锈蚀严重、泄漏电流指示错误等问题。由于放电计数器具有较高的缺陷发生率,检修人员需要经常去对其进行检修或更换,而传统的计数器检修或更换均需要停电进行,导致缺陷消除极低,使设备经常带病运行,给设备、电网的安全稳定运行带来了安全风险。

3 不停电检修放电计数器装置研究

3.1 原理 不停电检修放电计数器装置的原理(如图3所示)。从A相避雷器绝缘底座、B相避雷器绝缘底座、C相避雷器绝缘底座分别对应连接到运行刀闸1和检修刀闸的一端。运行刀闸1的另外一端分别对应与A相放电计数器、B相放电计数器、C相放电计数器高压端连接,检修刀闸的另外一端直接接地。放电计数器的接地端与运行刀闸2的一端连接,运行刀闸2的另外一端直接接地。

图3 装置原理示意图

3.2 装置的实现 方案1:设计一种可拨插式的专用放电计数器(如图4所示)。

该放电计数器的原理与现有放电计数器的原理完全一样,不同之处在于:它与避雷器绝缘底座的连接,以及接地端与地网的连接均采用了梅花触头,因此可以采用插入或拨出的方式进行放电计数器的检修与更换工作。

图4 方案1装置示意图

该方案的优点是检修或更换放电计数器的工作十分方便,并且可以大大节省检修时间。缺点是需要重新设计连接方案、验证避雷器动作时的通流能力能及动、热稳定,因此产品的成熟度不太高,需要在实际应用中进行较长时间的验证。

方案2:在现在放电计数器的基础上进行改造安装。

该方案采用了现在的完全成熟的技术,因此其优点是不需要重新设计方案,能够保证产品安全可靠运行。缺点是检修或更换计数器的时间相对于方案1而言会更加多一些。

3.3 一种星形接线的三极单刀单置刀闸 通过图3所示装置原理示意图可知,放电计数器接入系统时需要2把3极刀闸。经过研究,该2把刀闸可以用一种星形接线的单刀单置三极刀闸来实现(如图5和图6所示):

图5 星形接线的三极单刀单置刀闸(运行刀闸合,检修刀闸断开)

图6 星形接线的三极单刀单置刀闸(运行刀闸断开,检修刀闸合)

该方案中,1-2、3-4、5-6是联动的运行刀闸,向上合闸时,1和2连通,3和4连通,5和6连通,1和7断开,3和8断开,5和9断开,此状态时放电计数器正常运行(如图5);1-7、3-8、5-9是联动的检修刀闸,与运行刀闸并联方式连接,向下合闸时,1和2断开,3和4断开,5和6断开,1和7连通,3和8连通,5和9连通,此状态时放电计数器检修(如图5)7、8、9端为永久接地端。

3.4 专用箱体设计 为了便于安装、检修与维护,设计一种专用三相检修放电计数器装置箱体,将A相、B相、C相放电计数器与两把并联的星形接线单刀单置刀闸集成安装并固定在箱体内(如图7所示)。

图7 装置结构示意图

箱体底部(见图7)可使用固定支架支撑避雷器的电杆上,箱体内左边上下排列用三块活动的多功能板固定A相、B相、C相放电计数器,右边固定两把并联的星形接线单刀单置刀闸。箱体正前方和正后方各设有一个可以开启的门,前门上在放电计数器位置处竖直安装一块玻璃,以方便运行人员观察计数器运行情况,设置后门为检修人员在检修放电计数器时便于操作,在箱体正前方右边(见图7)竖直固定两把刀闸的操作机械把手,在设备正常运行带电时,检修人员在检修时可先操作外部刀闸机械把手,在打开柜门更换计数器,避免安全隐患。

3.5 参数设计 在《中国南方电网电力设备预防性试验规程》(Q/CSG114002-2011)中,对避雷器绝缘电阻的要求是:

1)35kV以上:不小于2500 MΩ

2)35kV及以下:不小于1000 MΩ

据此确定,应用在35kV以上系统的不停电更换避雷器专用计数器装置(含绝缘导线)的绝缘电阻为2500 MΩ,应用在35kV及以下系统的不停电更换避雷器专用计数器装置(含绝缘导线)的绝缘电阻为1000MΩ。

根据《避雷器用放电计数器》(JB/T2440-1991)中“计数器干、湿工频耐受电压应不低于4kV(有效值)”的规定,避雷器底座至端子1、3、5之间以及端子2、2、6至A相、B相、C相放电计数器的高压端均按照4kV设计(详见图8中红线部分),其它部分可按照0.25kV设计。

图8 装置参数设计示意图

4 装置接入系统的方式

可以利用星形接线的单刀单置刀闸,将避雷器专用放电计数器底座连接起来(如图9、图10和图11所示)。

图9 计数器接入系统原理图(运行刀闸合,检修刀闸断开)

图10 计数器接入系统原理图(检修刀闸合,运行刀闸断开)

图11 计数器接入系统断面图

当计数器正常运行时,将星形接线的三相单刀单置运行刀闸向上合闸和三相单刀单置检修刀闸向下合闸(如图9所示),此时A相、B相、C相避雷器底座→1、3、5→2、4、6→A相、B相、C相计数器电源端→A相、B相、C相计数器接地端→并联接地形成工作回路。

当计数器需要更换或检修时,将星形接线的三相单刀单置检修刀闸向上合闸和三相单刀单置运行刀闸向下合闸(如图10所示),A相、B相、C相避雷器底座→1、3、5→7、8、9→接地运行,而避雷器则完全对地放点计数器则悬空,方便检修人员安全作业。

在实际应用中,可用绝缘导线将A相、B相、C相避雷器底座与放电计数器连接(如图11所示),绝缘导线用绝缘子固定,箱体固定在支撑避雷器的电杆上,且箱体内所有接地点均为双接地。

5 风险分析

当系统正常运行时,与没有采用本装置时相比较,由于设备由户外转移到了箱体内,其运行环境得到了极大改善,因此在箱体的密封保护下,放电计数器常见进水、玻璃外壳破裂、锈蚀等缺陷将不再存在,因此其缺陷发生率会下降很多。由于缺陷发生率下降,会导致停电操作和检修作业的风险大大下降。

当检修人员不停电进行放电计数器更换时,若避雷器正好因过电压而正常动作,则接地短路电流会流过接地装置,在大地表面形成分布电位而产生接触电压。该电压可能会对检修人员造成伤害,因此必须采取相应的措施来避免可能的伤害:

措施1、不停电检修计数器时,将计数器悬空,将避雷器绝缘底座上端直接可靠双接地(参考图10所示);

措施2、将安装计数器的箱体进行绝缘化处理,留出唯一接地通道,正常运行时接地,不停电检修放点计数器时对地绝缘。

措施3、检修作业时站在普通绝缘凳上。

6 结语

通过具有完全自主知识产权的创新技术应用,不停电检修放电计数器装置能够有效降低放电计数器故障率和提高其故障的检修效率,且改变传统的作业方式,不需对线路单元避雷器进行停电,即可进行避雷器计数器的检修和维护,提高检修、运行人员的安全系数,有效地减少线路单元设备停电检修的时间,对保证电网安全稳定运行具有积极作用。