35kV户外高压隔离开关单侧带电新型检修方法研究

江苏省电力有限公司超高压公司 钱 聪 陈 超 冯新民 夏海燕 蒋薇薇

关键字：隔离开关；单侧停电；安全距离；检修方法

1 现有技术调研

本文对35kV 户外高压隔离开关单侧带电检修方法进行探讨，如何实现可单侧带电状态下的安全检测方法成为高压隔离开关检修领域的重要及迫切的问题。目前国内现有技术提出了一种隔离开关单侧带电检修绝缘装置，该装置可基于绝缘板提供绝缘隔离的作业区域，实现单侧带电状态下的隔离开关检修作业。但现有绝缘装置为预估安全距离，固定式安装，操作时既无法自适应调节绝缘隔离防护区域，也无法便携式移动，更缺乏对作业安全距离、绝缘位置、带电位置等关键外部信息的感知。因此，基于此装置的高压隔离开关检测方法缺乏对安全不确定性的应对能力，以及难以适应不同电压等级下隔离开关安全检修的作业需求。针对以上现有技术的不足，本文的目的是提供一种基于可移动式自调整绝缘隔离装置的单侧带电高压隔离开关安全检修方法。

2 理论设计组成

本文研究的可移动式自调整绝缘隔离装置主要包括绝缘板、可伸缩支撑架、直角坐标移动平台、可移动底盘、激光雷达以及主控系统等模块。

其中，各主要模块间的结构关系及其各自功能如下：可移动底盘承载其他功能模块，并带有4个万向轮实现整个绝缘装置的可移动部署；直角坐标移动平台固定于底盘上，可通过电机的驱动来调节绝缘板在水平面x-y 方向上的位置；可伸缩支撑架安装于直角坐标移动平台上，同时还可通过电机的驱动调节绝缘板在水平面的垂直方向上的位置；绝缘板安装于支撑架上，可为作业人员提供绝缘隔离的作业区域；激光雷达安装于支撑架顶部，可以实时观测绝缘隔板与高压隔离开关的相对位置、绝缘隔板与作业人员的相对位置；主控系统可以根据激光雷达观测到绝缘隔板、高压隔离开关、作业人员三者间的相对位置信息，自动控制直角坐标移动平台在在水平面x-y 方向上的进给以及支撑架在垂直方向进给。

在部署所述可移动式自调整绝缘隔离装置时，步骤b)所诉的水平面上x 轴指的是高压隔离开光两端连线的平行线，相应的y 轴指的是其两端连线的垂直线。步骤d)中绝缘隔板平行于y 轴部署。设计示意图如图1：

图1 可移动式自调整绝缘隔离装置的结构示意图

图1为本文可移动式自调整绝缘隔离装置的结构示意图。如图所示绝缘隔离装置中，1为绝缘隔板，2为可移动底盘，3为激光雷达，4为可伸缩支撑架，5为直角坐标移动平台，6为主控器。其中，本实施例中绝缘隔板的材料选用FR4环氧树脂，其厚度为6毫米，长度为130厘米，宽度为60厘米。直角坐标移动平台为永磁同步电机结合滚珠丝杠的驱动方式，电机的位置指令由主控制器根据激光雷达的观测信息来给定。可移动底盘安装有4个万向轮，因此可由电力工程车将整个绝缘隔离装置拖拽至作业现场，提高了部署的便捷性。同时，在使用过程中，可移动底盘四角可进行手动配重，提高装置的稳定性，避免装置发生倾覆。

3 设计使用方式

（1）操作人员遥控直角坐标移动平台和可伸缩支撑架调整绝缘隔板在y 轴方向和垂直z 轴方向进给距离，使绝缘隔板在此两个方向上可以将高压隔离开关完全覆盖；

（2）在激光雷达的辅助下，直角坐标移动平台调整在x 轴方向的进给，使绝缘隔板与带电侧的高压隔离开关触头在x 轴方向上相距L 厘米，即容许的最小安全距离。若带电侧的高压隔离开关触头在水平面x 轴向的坐标为x电，则直角坐标移动平台调整在x 轴方向的初始化坐标为x板=x电－L，式中，x板也为使绝缘隔板在x 轴方向的初始化坐标；

（3）作业人员在高压隔离开关的断电侧进行作业时，规定作业人员与绝缘隔板的最短距离不得小于L保护厘米，以保证有效且安全的作业区间；

（4）作业过程中，激光雷达实时观测作业人员的位置；

（5）若人的位置x人与不带电侧的高压隔离开关触头在x 轴的位置x无电，两者相距大于等于L保护厘米，则绝缘隔板在x 轴方向的位置x板为x板=x无电+ε，式中，ε 代表以便于实际部署的容许的可调活动距离，其考虑了绝缘板与不带电侧的高压隔离开关触头不能重叠；

（6）若人的位置x人与不带电侧的高压隔离开关触头在x 轴的位置x无电，两者相距小于L保护厘米，同时，人的位置x人与带电侧的高压隔离开关触头的位置x电，两者相距大于等于L＋L保护厘米，则此刻绝缘隔板在x 轴方向的位置x板为x板=x人＋L保护；

（7）若人的位置x人与带电侧的高压隔离开关触头的位置x电，两者相距小于L＋L保护厘米，则此刻装置发出警报，同时绝缘隔板在x 轴方向的位置x板固定为初始化位置，即x板=x电－L；

上述流程中，步骤（5）、（6）和（7）可公式化为

该装置能通过电机的驱动直角坐标移动平台来调节绝缘板在水平面x-y 方向上的位置，驱动支撑架的伸缩调节绝缘板垂直方向上的位置，从而将设计的绝缘挡板，可靠移动至35kV 隔离开关断口位置，起到将隔离开关断口带电侧隔离的作用，确保检修人员可以对断口另一侧进行检修。另外，安装于支撑架顶部的激光雷达可以实时观测绝缘隔板与高压隔离开关的相对位置、绝缘隔板与作业人员的相对位置。主控系统可以根据激光雷达观测的相对位置信息，自动控制直角坐标移动平台在在水平面x-y 方向上的进给以及支撑架在垂直方向进给，自适应调节的调节绝缘隔离防护区域，可同时兼顾检修人员的作业范围和安全范围。

4 安全距离验证

在本实施例中，规定作业人员与绝缘隔板的最短距离L保护=20厘米；根据国家电网公司企业标准，设定绝缘隔板与带电侧的高压隔离开关触头的最小安全距离L=40厘米。在此基础上，本实施例中可移动式自调整绝缘隔离装置的工作流程概括为：

（1）确定绝缘板的初始位置。

操作人员通过操作手柄，遥控直角坐标移动平台和支撑架来调整绝缘隔板在y 轴方向和垂直z 轴方向的位置，使高压隔离开关带电端与作业人员完全隔离；

在激光雷达的辅助下，主控系统驱动直角坐标移动平台调整绝缘隔板在x 轴方向的位置，使绝缘隔板与带电侧的高压隔离开关触头在x 轴方向上相距L=40厘米。

（2）作业人员在高压隔离开关的断电侧进行作业时，自适应调整绝缘隔板的位置。

若在x 轴向，人的位置为x人，不带电侧的高压隔离开关触头的位置为x无电，带电侧的高压隔离开关触头的位置为x电，绝缘隔板的位置为x板，则主控系统根据以下公式自适应调整绝缘板x板的位置：

上式中，位置信息由激光雷达实时观测，单位为厘米，ε 代表以便于实际部署的容许的可调活动距离，在本实施例中ε=5厘米。

上式表示，若人与不带电侧的高压隔离开关触头相距大于等于L保护=20厘米，则绝缘隔板在x 轴方向的位置x板为x板=x无电＋5；若人与不带电侧的高压隔离开关触头相距小于L保护=20厘米，同时，人x人与带电侧的高压隔离开关触头相距大于等于60厘米，则此刻绝缘隔板在x 轴方向的位置x板为x板=x人＋20；若人x人与带电侧的高压隔离开关触头两者相距小于60厘米，则此刻装置发出警报，同时绝缘隔板在x 轴方向的位置x板固定为初始化位置，即x板=x电－20。

5 检修步骤确定

本文研讨的可移动式自调整绝缘隔离装置，对于单侧带电高压隔离开关安全检修方法其主要包括以下步骤：

a)将隔离开关至分闸位置；b)对隔离开关单侧断电；c)安装可移动式自调整绝缘隔离装置；d)在绝缘隔离防护区域内，对断电端的隔离开关进行检修作业；e)若人与带电侧的高压隔离开关触头两者相距大于等于L＋L保护=60厘米，自适应调整绝缘隔板的位置，检修人员正常作业；f)若人与带电侧的高压隔离开关触头两者相距小于L＋L保护=60厘米，绝缘隔离装置发出警报，检修人员中断作业，返回步骤d)。

6 结语

本文对变电站户外35kV 隔离开关断口单侧停电检修方法进行研究，并设计可移动式自调整绝缘隔离装置，对隔离开关断口的带电侧进行安全有效隔离，可移动式自调整绝缘隔离装置不仅可实现快速部署，更进一步通过自适应调整绝缘隔离区域提高了安全防护能力和作业的便捷性，作业人员可在高压隔离开关单侧带电的状态下对故障端进行检修，减少了主变压器被迫停运次数，减少主变压器停送电操作的风险，同时大大提升设备投运率。