SF6开关在变电检修中的常见问题及解决措施

2023-12-11丁倩

科学与信息化 2023年21期

丁倩

国网江苏省电力有限公司如皋市供电分公司江苏南通 226500

引言

SF6开关在实际的电力设施中是使用比较广泛的一种开关设备。由于SF6开关在运行过程中有着很好的灭弧效果，并且其可以正常循环往复使用，有效地降低了电力系统出现故障的频率，使其在电力开关设备中脱颖而出。虽然SF6开关有着较好的使用效果，但是在实际的运行过程中仍有较多的实际应用问题，例如在电网系统中SF6开关经常会出现气体泄露﹑压力故障等问题，这就需要供电企业必须定时定期对SF6开关进行维护和检修，以提升SF6开关的稳定性和安全性，从而保证电网系统的正常运行。

1 SF6开关的特点

SF6开关设备具有测量数字化﹑控制网络化﹑状态可视化的特征，需结合设备实际应用要求和标准开展相应作业，从而维持应用控制的平衡[1]。①智能高压开关设备和对应的部件要借助数字化测量的方式完成参数的处理，测量的结果会借助层级推送的模式直接汇总在站控层网络，以保证高压设备和其他部件运行控制效果满足预期。在属性和参数分析过程中，要对气室压力﹑操作压力﹑一次电线﹑电压信号灯进行参数的汇总，确保智能组件功能管理效果最优化。②在基于DL/T860技术支持下的应用模式，能实现高压开关设备智能化管理和控制，以便于能有效完成间隔体系内断路器和隔离刀侧﹑接地刀闸的操作控制，配合状态监测流程就能建立相应的实时性控制模式，并配合过程层网络完成信息的发布和处理。与此同时，新型智能高压开关设备还能具备防误操作处理功效，借助开关设备控制器就能实现相匹配的应用。③主要是借助智能化应用控制功能的可视化模块，建立基于聚合信息和经济综合分析模块，就能实现信息的交互管理，并且，借助监测主IED完成相关工作，有效实现站控层网络和站控层设备的应用目标，从而保证信息实时性共享，为电网优化工作的落实和开展奠定基础。此外，智能高压开关设备借助控制器替代传统的控制回路，配合光纤和上层设备通讯模式，就能打造更加多元且科学的闭锁管理机制，待信息数据上传后就能结合数据分析结果落实相应的决策，提高元件监控的及时性和规范性，也为状态评估予以支持。

2 SF6在变电检修中存在的问题

2.1 绝缘性差

SF6开关在运行过程中其绝缘主要是利用密封圈对开关的气孔进行密封，市场上现有的部分SF6开关密封的方法也有采用焊接的方式进行的，不论哪种密封方式都对应着其相应的密封装置。当其在电网系统中工作时，SF6开关的绝缘性直接关系着整个开关的使用性能。当出现由于密封性质差导致整个开关内部的气压不稳定时，就会产生整体的压力失去控制，导致SF6开关内部发生局部放电的现象，严重时甚至会导致电力设施故障，影响电网系统的正常稳定运行。

2.2 中途停止故障

在高压隔离开关运行过程中，中途停止故障也是比较常见的类型。在不同情况下，中途停止故障产生的影响也各不相同，比如，相关人员开展检修工作时，中途停止故障会引起拉弧放电，严重降低检修工作的安全性。产生此类故障的主要原因是开关内部存在腐蚀问题，使触头接触不良，提升了自动合闸的概率。或者，高压隔离开关运行期间转动轴销﹑传动轴销发生卡顿时，也会出现中途停止问题。另外，失去对电源的控制也是引发中途停止故障的原因之一。

3 变电检修中SF6开关技术要点

3.1 机器学习算法

近几年，机器学习算法被广泛应用在智能设备控制体系中，利用算法处理模式完成GIS故障样本的收集工作和分析工作，全面了解故障预兆和故障类型特点，完成匹配算法和输出向量的管理工作，就能建立新型智能高压开关设备状态评估基础模型。具体流程如下[2]。①信号变送系统，主要是选择监测量和基础监测方式，在高压开关设备配合传感器的基础上，完成对应数据信息的集中化管理，维持信息监督控制效能最优化。②数据采集系统，在针对采集数据进行预处理后，就要配合数据采集工序的处理方式，确保信号评估和基础参数调取的合理性﹑规范性。③信号传输系统，主要负责完成信号内容和相关信息的传递，从而建立完整的信息管控模式。④数据评估和诊断系统，在经过数据采集和预处理工序后，进入到数据评估和诊断系统，主要是依据专家库进行评估和诊断，从而全面获取验证分析的结果，并实现科学化输出，进一步维持统筹管理的平衡性。

3.2 精确定位

通过图像预处理和霍夫圆变换，实现了对开关位置的初步定位，得到了开关设备窗口区域的图像。为进一步确定指示器字符所在位置，还需要对该区域图像进行阈值分割，并利用形态学处理得到目标轮廓，通过对轮廓进行分析，进而得到精确的定位结果。图像阈值分割利用各区域之间的灰度差异，通过设置合适的阈值将灰度图像转换为灰度值仅有0和255两种状态的二值化图像，对前景区域及背景区域进行有效区分。在二值化处理过程中，阈值的选取对分割结果有至关重要的影响。对此，采用最大类间方差算法来选取最优阈值[3]。像素之间的方差反映图像灰度值均匀分布的程度，不同区域的类间方差越大，表明阈值分割后得到的各区域的差异越大。另一方面，这一方法选取的阈值不受图像亮度的影响。经过阈值分割得到的二值化图像中仍然存在噪声信息，需要进一步利用形态学处理和轮廓分析方法进行处理。形态学分析的基本运算方法包括膨胀腐蚀﹑开闭运算等。阈值分割后图像存在较多白点噪声，对此，采用开运算对二值化图像进行处理。开运算的作用是将孤立的小对象去除，并且对大区域的边界有平滑作用，可以实现对二值化图像的去噪。

3.3 导航技术

导航技术导航点边模式。在已知地图和点边构建模式上的自主导航，运用全局路径规划算法和局部路径规划算法协同完成机器人在地图上的自主运动过程。全局路径规划算法主要负责机器人在地图上从当前位置向目标位置运动的整体路线规划，由于采用点边模式导航，全局路径规划基于节点和边相关配置文档，运用弗洛伊德算法完成全局路径规划，输出全局路径。局部路径规划算法主要负责机器人在向目标点运动过程中的局部路线规划，其中包含障碍物感知﹑轨迹规划﹑运动控制等，输出对机器人行走控制指令即行走速度。障碍物感知信息主要通过2D激光雷达点云数据提取。整体自主导航过程即机器人在获得目标点后，通过全局点边路径规划器规划出全局路径，局部路径规划器在全局路径的基础上，根据点云信息感知到的障碍物信息，在局部范围规划出当前机器人运动的最优运动路径，从而实现机器人的自主导航。

4 变电检修中SF6开关检修策略

4.1 操作中途停止检修

如果高压隔离开关运行时出现操作中途停止故障，不仅对开关造成不同程度的损毁，也会对相关人员的生命安全带来严重威胁，例如，当分闸区域存在振动过大情况时，极易促使分闸动作发生改变，也就是分闸动作会因振动引发弹簧销掉落，从而变为合闸状态。若这种情况发生在检修人员作业期间，将会带来极为严重的后果。所以，也需要做好操作中途停止检修工作。相应检修方法为先对操作机构可靠性进行检查，了解电器闭锁或机械闭锁是否正常，才能保证在执行分闸动作时，可以及时加锁[4]。否则，一旦无法加锁，将会带来非常大的安装隐患。还需要对传动部件进行全面检查，避免出现传动部件卡顿问题，毕竟，传动部件卡顿不仅会导致分合闸不到位，也难以在断开回路过程中保证可以正常加锁。检修方法为先在未启动高压隔离开关的情况下检查电源是否正常工作，找出当中存在腐蚀问题的部件并进行修理或更换，确保传动机构不会存在潜藏问题。然后，可以通过不同操作对传动机构的稳定性进行检验，即重复手工拉动高压隔离开关。期间，若出现卡顿情况时，还需要进行及时处理，例如，手动分闸时，如果出现拉动不畅，可以快速合闸并再次拉动，若合闸过程中出现阻塞感，也可以采用相同方法进行处理。当上述方式达不到解决问题的目的，则需要及时报备并申请开展停电维修。

4.2 设置保护装置

配电自动化开关运行时，应对其所处的运行环境进行研究，并做好相关的安全防护。针对高温﹑暴雨﹑雷电频发区更是要加强防护装置的安装。雷电频发区可在安装完成基础的避雷针后加设接地网，将线路之间的距离扩大，保证设施安全运行；线路积尘严重区要及时清理尘土，更换设备和线路，做好检查工作；潮湿地区加装干燥装置，还要及时对设备进行通风处理等。上述地区天气情况特殊，在配置配电网自动化开关防护装置时要加装避雷器以及防尘设备，再由专业维修人员对其定期检修，确保配电网自动化开关能够平稳安全运行。

4.3 开关拒动处理

针对高压隔离开关拒动进行处理时，也需要针对性选择检修方法和技术，才能确保不会对变电站运行产生较大影响，比如，传动轴销脱落引起的拒动问题，可以先检查传动机构﹑闸刀﹑传动轴销等是否存在损坏的情况，若符合条件，应当在安装传动轴销前及时更换，然后重新安装即可。冬季低温将转动连杆冻住时，可以先清除附着于转动轴销处的冰雪，再检查轴销是否损坏，若处于良好状态时，才能执行合闸操作。至于发生高温烧毁情况时，极易出现因长时间高温而熔接。想要在该条件下执行分闸动作，可以借助令克棒协助完成。另外，还可以结合其他方法对高压隔离开关拒动故障进行检修，例如，对于因电机回路故障或电动操作机构控制回路故障引起的拒动，需要先对产生故障的源头进行判断，再解决具体情况进行处理，具体方法为可以先调整高压隔离开关状态为“半开半合”，再闭合电机交流接触器，此时，如果电机正常运转，表明属于电动操作机构控制回路故障，再针对性检查故障点即可。

5 开关设备的发展趋势[5]

①将搭建以开关设备本体状态为基础的数据控制模式，利用智能化技术提升数据处理和分析水平，维持良好的数据汇总和控制平台，并且，综合分析平台还具备可扩展作用。首先，能实现对智能高压开关设备的总和监测和评估，在匹配相应分析机制完成分析后就能获取初步诊断内容，技术人员依据诊断情况和相关参数就能更好地开展后续管理工作。其次，智能化数据分析模式还能对设备的运行趋势予以综合评估，确保多参量多元化管理工作有序落实，保证评判标准内相关工作都能陆续展开。②在智能开关设备发展基础上，运行数据将呈现出更加集约化的管理，并配合管控要求完成数据的共享，为开关设备多点监控和远程诊断等工作的落实提供支持。例如，匹配技术方案实现专家会议评估机制，建立多维度和全方位的信息互动控制，最大程度上保证信息收集管理的基本水平，为智能高压开关设备统筹管理工作的进一步落实提供支持。③随着智能处理技术的全面升级和优化，原始开关设备本体数据多相耦合将成为主要发展趋势，能对潜在信息进行深度挖掘，配合二次信息处理分析模式，就能更好地实现统筹诊断的目标。