不停電更換避雷器專用計(jì)數(shù)器裝置

李宏力 賴羅彬 周貴發(fā) 喻景力 王洪軍

【摘 要】研制一種不停電即可更換避雷器專用放電計(jì)數(shù)器的裝置，它具有保護(hù)放電計(jì)數(shù)器和在計(jì)數(shù)器損壞時(shí)實(shí)現(xiàn)避雷器不停電就可更換的功能，能夠有效降低放電計(jì)數(shù)器的故障率和提高故障時(shí)的檢修效率，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極作用。

【關(guān)鍵詞】不停電；更換；放電計(jì)數(shù)器；裝置

中圖分類號(hào)： TN913.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）18-0009-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.004

【Abstract】To develop a discharge counter device built for the arrester can be repalced without power interruption. It has the functions of protecting the discharge counter and changing the arrester without power failure when the counter is damaged，which can effectively reduce the failure rate of the discharge counter and improve the efficiency of fault repair，ensure the safe and stable operation of the power grid.

【Key words】Without power interruption；Replace；Discharge counter；Device

0 前言

在電力系統(tǒng)中，避雷器專用放電計(jì)數(shù)器（或漏泄電流監(jiān)測儀，以下統(tǒng)稱“放電計(jì)數(shù)器”或“計(jì)數(shù)器”）被廣泛應(yīng)用。根據(jù)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，變電站內(nèi)避雷器專用放電計(jì)數(shù)器出現(xiàn)故障和缺陷的幾率很高，占避雷器設(shè)備缺陷總數(shù)的90%以上。

放電計(jì)數(shù)器發(fā)生缺陷之后，檢修人員需要將避雷器停電至檢修狀態(tài)才能對(duì)放電計(jì)數(shù)器進(jìn)行缺陷處理，而避雷器往往是直接通過導(dǎo)體與高壓部分相連接（除大多數(shù)母線電壓互感器單元外），因此，避雷器停電意味著高壓線路或主變壓器單元的停電，這樣的停電檢修方式，導(dǎo)致了缺陷消除率低、電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)高。

本文針對(duì)上述問題進(jìn)行研究與分析，并根據(jù)分析結(jié)果研究出一種全新的、能夠帶電操作的、具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的裝置，有效地解決了放電計(jì)數(shù)器缺陷處理的難題。

1 現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的放電計(jì)數(shù)器連接方式是由避雷器絕緣底座頂端連接至放電計(jì)數(shù)器高壓端，再經(jīng)過計(jì)數(shù)器接地（如圖1和圖2所示）。

現(xiàn)有的放電計(jì)數(shù)器存在漏水、玻璃罩內(nèi)凝露、玻璃罩開裂損壞、連接處銹蝕嚴(yán)重、泄漏電流指示錯(cuò)誤等問題。由于放電計(jì)數(shù)器具有較高的缺陷發(fā)生率，檢修人員需要經(jīng)常去對(duì)其進(jìn)行檢修或更換，而傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)器檢修或更換均需要停電進(jìn)行，導(dǎo)致缺陷消除極低，使設(shè)備經(jīng)常帶病運(yùn)行，給設(shè)備、電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 不停電更換避雷器專用放電計(jì)數(shù)器裝置研究

2.1 原理

不停電更換避雷器專用放電計(jì)數(shù)器裝置的原理（如圖3所示）。從避雷器絕緣底座連接至刀閘1和刀閘2的一端。刀閘1的另外一端與放電計(jì)數(shù)器高壓端連接，刀閘2的另外一端直接接地。放電計(jì)數(shù)器的接地端與刀閘3的一端連接，刀閘3的另外一端直接接地。

2.2 裝置的實(shí)現(xiàn)

方案1：設(shè)計(jì)一種可撥插式的專用放電計(jì)數(shù)器（如圖4所示）。

該放電計(jì)數(shù)器的原理與現(xiàn)有放電計(jì)數(shù)器的原理完全一樣，不同之處在于：它與避雷器絕緣底座的連接，以及接地端與地網(wǎng)的連接均采用了梅花觸頭，因此可以采用插入或撥出的方式進(jìn)行放電計(jì)數(shù)器的檢修與更換工作。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是檢修或更換放電計(jì)數(shù)器的工作十分方便，并且可以大大節(jié)省檢修時(shí)間。缺點(diǎn)是需要重新設(shè)計(jì)連接方案、驗(yàn)證避雷器動(dòng)作時(shí)的通流能力能及動(dòng)、熱穩(wěn)定，因此產(chǎn)品的成熟度不太高，需要在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行較長時(shí)間的驗(yàn)證。

方案2：在現(xiàn)在放電計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造安裝。

該方案采用了現(xiàn)在的完全成熟的技術(shù)，因此其優(yōu)點(diǎn)是不需要重新設(shè)計(jì)方案，能夠保證產(chǎn)品安全可靠運(yùn)行。缺點(diǎn)是檢修或更換計(jì)數(shù)器的時(shí)間相對(duì)于方案1而言會(huì)更加多一些。

2.3 一種星形接線的單刀雙置刀閘

通過圖3所示裝置原理示意圖可知，放電計(jì)數(shù)器接入系統(tǒng)時(shí)需要3把刀閘。經(jīng)過研究，該3把刀閘可以用一種星形接線的單刀雙置刀閘來實(shí)現(xiàn)（如圖5和圖6所示）：

該刀閘中，1-2與3-4是聯(lián)動(dòng)的，向上合閘時(shí)，1和2連通，3和4連通，1和5斷開（如圖5）；向下合閘時(shí)，1和2斷開，3和4斷開，1和5連通。端子4和5為永久接地端。

2.4 專用箱體設(shè)計(jì)

為了便于安裝、檢修與維護(hù)，可設(shè)計(jì)一個(gè)專用箱體，將放電計(jì)數(shù)器與星形接線的單刀雙置刀閘集成安裝并固定在箱體內(nèi)（如圖7所示）。

箱體最左邊（見圖7（a）中左視圖）可固定在支撐避雷器的電桿上，箱體內(nèi)左邊用一塊活動(dòng)的多功能板固定放電計(jì)數(shù)器，右邊固定星形接線的單刀雙置刀閘。箱體正前方和正后方各設(shè)有一個(gè)可以開啟的門，前門上在放電計(jì)數(shù)器位置處安裝一塊玻璃，以方便運(yùn)行人員觀察計(jì)數(shù)器運(yùn)行情況。

2.5 參數(shù)設(shè)計(jì)

在《中國南方電網(wǎng)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（Q/CSG114002-2011）中，對(duì)避雷器絕緣電阻的要求是：

（1）35kV以上：不小于2500MΩ

（2）35kV及以下：不小于1000MΩ

據(jù)此確定，應(yīng)用在35kV以上系統(tǒng)的不停電更換避雷器專用計(jì)數(shù)器裝置（含絕緣導(dǎo)線）的絕緣電阻為2500MΩ，應(yīng)用在35kV及以下系統(tǒng)的不停電更換避雷器專用計(jì)數(shù)器裝置（含絕緣導(dǎo)線）的絕緣電阻為1000MΩ。

根據(jù)《避雷器用放電計(jì)數(shù)器》（JB/T 2440-1991）中“計(jì)數(shù)器干、濕工頻耐受電壓應(yīng)不低于4kV（有效值）”的規(guī)定，避雷器底座至端子1之間以及端子2至放電計(jì)數(shù)器的高壓端均按照4kV設(shè)計(jì)（詳見圖8中雙實(shí)線部分），其它部分可按照0.25kV設(shè)計(jì)。

3 裝置接入系統(tǒng)的方式

可以利用星形接線的單刀雙置刀閘，將避雷器專用放電計(jì)數(shù)器底座連接起來（如圖9、圖10和圖11所示）。

當(dāng)計(jì)數(shù)器正常運(yùn)行時(shí)，將星形接線的單刀雙置刀閘向上合閘（如圖9所示），此時(shí)避雷器底座→1→2→計(jì)數(shù)器電源端→計(jì)數(shù)器接地端→3→4→接地形成工作回路。

當(dāng)計(jì)數(shù)器需要更換或檢修時(shí)，將星形接線的單刀雙置刀閘向下合閘（如圖10所示），此時(shí)避雷器底座→1→5→接地運(yùn)行，而計(jì)數(shù)器則完全對(duì)地懸空，以方便檢修人員作業(yè)。

在實(shí)際應(yīng)用中，可用絕緣導(dǎo)線將避雷器底座與放電計(jì)數(shù)器連接（如圖11所示），絕緣導(dǎo)線用絕緣子固定，箱體固定在支撐避雷器的電桿上，且箱體內(nèi)所有接地點(diǎn)均為雙接地。

4 風(fēng)險(xiǎn)分析

當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，與沒有采用本裝置時(shí)相比較，由于設(shè)備由戶外轉(zhuǎn)移到了箱體內(nèi)，其運(yùn)行環(huán)境得到了極大改善，因此在箱體的密封保護(hù)下，放電計(jì)數(shù)器常見進(jìn)水、玻璃外殼破裂、銹蝕等缺陷將不再存在，因此其缺陷發(fā)生率會(huì)下降很多。由于缺陷發(fā)生率下降，會(huì)導(dǎo)致停電操作和檢修作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)大大下降。

當(dāng)檢修人員不停電進(jìn)行放電計(jì)數(shù)器更換時(shí)，若避雷器正好因過電壓而正常動(dòng)作，則接地短路電流會(huì)流過接地裝置，在大地表面形成分布電位而產(chǎn)生接觸電壓。該電壓可能會(huì)對(duì)檢修人員造成傷害，因此必須采取相應(yīng)的措施來避免可能的傷害：

措施1、不停電更換計(jì)數(shù)器時(shí)，將計(jì)數(shù)器懸空，將避雷器絕緣底座上端直接可靠雙接地（參考圖10所示）；

措施2、將安裝計(jì)數(shù)器的箱體進(jìn)行絕緣化處理，留出唯一接地通道，正常運(yùn)行時(shí)接地，不停電更換計(jì)數(shù)器時(shí)對(duì)地絕緣。

措施3、檢修作業(yè)時(shí)站在普通絕緣凳上。

5 結(jié)語

通過具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，不停電更換避雷器專用計(jì)數(shù)器裝置能夠有效降低放電計(jì)數(shù)器故障率和提高其故障的檢修效率，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極作用。