一種新型高壓帶電顯示裝置的研究與應用

國網杭州供電公司 胡榮華 劉曉澤 錢少鋒

一種新型高壓帶電顯示裝置的研究與應用

國網杭州供電公司 胡榮華 劉曉澤 錢少鋒

通過高壓帶電顯示裝置檢測，是預防帶電接地事故發生的有效技術措施。文章綜述了生產現場各類高壓帶電顯示裝置實際應用情況，通過分析，論述了一種新型的基于避雷器泄漏電流感應式的高壓帶電顯示裝置的設計原理、裝置組成以及現場實際安裝應用。并對現場施工提出了工作建議。

高壓帶電顯示裝置；避雷器；泄露電流

1 前言

帶電顯示裝置用于向運行人員提供高壓電氣設備被檢測處主回路電壓狀態的信息[1]。該裝置能將高壓帶電體帶電與否的信號傳遞到發光或音響原件上，閉鎖高壓開關設備的通斷。國家電網公司在2011年頒布的《十八項電網重大反事故措施》（修訂版）中規定：“出線側應裝設具有自檢功能的帶電顯示裝置，并與線路側接地刀閘實現聯鎖”；2006年頒發的《防止電氣誤操作安全管理規定》中也對高壓帶電顯示裝置的強制閉鎖功能提出了技術性要求。本文結合110kV文三變110kV線路高壓帶電顯示裝置改造工作，論述了一種基于避雷器泄漏電流感應式的新型高壓帶電顯示裝置的工作原理、結構組成，并對現存不同原理高壓帶電顯示裝置的實際應用進行了研究和分析。

2 應用現狀

在變電站內安裝的高壓帶電顯示裝置因電壓等級和電氣設備結構不同主要分為兩種：35kV及以下高壓開關設備主要采用封閉式開關柜形式，高壓帶電顯示裝置的傳感單元多與高壓帶電主回路直接相連；110kV及以上開關設備（AIS設備）的高壓帶電顯示裝置多采用感應式，即傳感單元不與高壓帶電主回路直接相連。國內很多專業設備生產廠家已經對感應式工作原理的高壓帶電顯示裝置進行了研發和推廣，很多文獻也進行了相關論述[2-5]。其工作原理是利用電場與傳感器之間的電場耦合原理，在安全距離之外進行非接觸式的檢測[6-7]，如圖1、圖2所示。

電場感應式高壓帶電顯示裝置多安裝于線路閘刀接地閘刀、母線接地閘刀以及其他需要閉鎖的地方實現強制閉鎖，傳感器安裝于帶電體正前方，與高壓帶電體不直接連接，保持一定的安全距離。但是體積大、安裝和后期維護復雜，傳感器是非接觸式電場矢量測量原理設計，易受到環境的影響而出現誤報的情況；尤其是由于需要停電安裝，此帶電顯示閉鎖的消缺將是一個長期的過程，帶來很大的不便。

圖1 安裝示意圖

3 避雷器泄漏電流式高壓帶電顯示裝置

3.1 設計原理

目前110千伏及以上戶外線路都安裝有避雷器，借鑒容性設備在線監測技術，通過對避雷器引下線泄漏電流值的監測，來反應避雷器即線路帶電狀況。

主控MCU采集三相避雷器泄漏電流信號，當避雷器泄漏電流信號高于某個安全閥值時，控制閉鎖驅動電路輸出常開節點，同時控制LED指示驅動電路點亮相應LED燈，指示高壓母線處于帶電狀態；當避雷器泄漏電流信號低于某個安全閥值時，控制閉鎖驅動電路輸出常閉節點，同時控制LED指示驅動電路點亮相應LED燈，指示高壓母線處于停電狀態。圖3為避雷器泄漏電流式帶電顯示電路框圖。

圖3 避雷器泄漏電流式帶電顯示電路框圖

三相信號源電路通過穿心傳感器對A,B,C三相避雷器引下線的電流信號進行取樣，先通過運放實現I/V變換，將電流信號變換成電壓信號，再對變換后的電壓信號進行放大和濾波，然后將三相電壓信號輸出到LED指示驅動電路。

LED指示驅動電路包含主控MCU，LED驅動電路，及LED顯示電路；主控MCU內部含有AD轉換模塊，三相電壓信號通過MCU的模擬IO口輸入到MCU內部AD，實現對三相電壓信號的采集，存儲，計算和分析，然后通過數字IO口對LED指示燈進行驅動，實現燈光指示的目的；主控MCU同時還通過數字IO口與閉鎖驅動電路連接，閉鎖驅動電路的實現為線圈型繼電器，繼電器的常開節點作為輸出，與電磁鎖和微機防誤電腦鑰匙的空接點接口連接。

3.2 裝置組成及工作流程

避雷器泄漏電流高壓帶電顯示裝置由主機、傳感器等部件組成。圖4為電流傳感器原理和實物。

圖4

微機防誤閉鎖系統驗電的要求是帶電顯示裝置提供電流、電壓或空接點信號，對高壓帶電顯示裝置進行驗電是操作票中的一個重用內容，在合線路地刀(打開地刀鎖)或線路掛接地線(打開臨時接地鎖)之前進行，須將電腦鑰匙插入帶電顯示裝置中的驗電鎖中，進行驗電，如線路有電則驗電不通過，不能進行下一步操作，反之亦然。具體操作流程圖如圖5所示：

圖5 與微機防誤系統的配合圖

該高壓帶電顯示裝置也可實現與電磁鎖的閉鎖配合。

當線路帶電時，裝置接點K斷開，電磁鎖不能取得工作電源，從而不能打開電磁鎖，達到防止帶電合地刀(掛地線)的目的。當線路無電時，裝置接點K閉合，電磁鎖取得工作電源，從而能打開電磁鎖。

圖6 與電磁鎖的配合圖

當有雷擊過電壓發生時，通過在傳感器輸出端并一TVS管，將電位鉗制在一定的電壓值，防止損壞采集單元，可有效解決惡劣環境下的抗干擾。

3.3 110kV文三變實施實例

將主機固定在現場的適當位置，先接好傳感器。電纜（從防雨箱上靠內側接頭接入），然后連接閉鎖輸出線和電源線(從防雨箱靠外側接頭接入，如果采用電池供電則無需外接電源線)，主機電源接通后，如工作正常且接線正確，故障指示燈是熄滅的。

●帶電指示：準確指示三相線路的帶電狀況，直觀、可靠；

●分相顯示：當三相回路中某相或某兩相失壓時，帶電相亦能正確顯示，不帶電相不顯示。

●突然來電報警：當操作的過程中，線路突然來電，裝置會通過聲、光提醒操作者注意，并強制閉鎖，防止事故發生。