母線送電前短路接地檢測裝置的研制

李彩云，謝貴金

（國網四川省電力公司德陽供電公司，德陽 618000）

1 裝置概述

1.1 概念

（1）短接線：指用來將電氣設備短路或接地的導線，以防止人身發生觸電危險，一般包括接地線、個人保安線、接地刀閘等。

（2）短接線拆除誤判：指操作人員經檢查認為電氣設備上的短接線已全部拆除，經監護人復核或多次檢查發現仍有遺留的情況，由此造成的誤判。而漏拆短接線會造成電氣設備帶短接線合閘送電，產生很大的短路電流，對人身、電網、設備造成嚴重的損壞，故將其列為“惡性誤操作”之一。

（3）母線：指35kV及以下室內開關柜內的母線。

1.2 裝置簡介

1.2.1 儀器儀表的選擇

儀器選擇的目標：可檢測絕緣電阻，量程達到兆歐級別；能加壓至1000V以上；重量最輕，便于攜帶。

經過研究有三種表計可以實施，對其進行評估：

方案一：基于高壓數字兆歐表的檢測裝置。200元左右；測量量程GΩ；重量550克。從經濟性+可靠性+操作難易程度+安全性四方面綜合得分=3+5+5+5=18，綜合得分18分。

方案二：基于機械式搖表的檢測裝置。200元左右；測量量程MΩ；重量1050克；從經濟性+可靠性+操作難易程度+安全性四方面綜合得分=5+3+1+1=10，綜合得分10分。

方案三：基于萬用表的檢測裝置。300元左右；測量量程kΩ；重量500克；經濟性+可靠性+操作難易程度+安全性四方面綜合得分=1+1+5+5=12，綜合得分12分。

通過以上對比評估，高壓數字兆歐表是檢測裝置是最佳儀器儀表。由高壓數字兆歐表做成的測量儀器設計圖如圖1所示，實物圖如圖2所示。

圖1 測量儀器機殼設計圖

圖2 測量儀器實物圖

1.2.2 自檢及報警裝置的設計

為使檢測結果更直觀，為儀器加裝了燈光報警裝置，在檢測到有短接線或接地線時紅燈會發亮告警。另外為其設計一自檢系統，當空開在合位進行自檢測試，若裝置正常，自檢指示綠燈發亮，如圖3所示。

綠燈與紅燈采用的是5mm發光二極管。電阻R阻值選擇520千歐。

圖3 測量儀器自檢裝置

5mm發光二極管正常工作電壓3V，工作電流1～20mA，而數字兆歐表最高工作電壓2500V，如要選擇限流電阻R，按如下計算：

電阻值為小于R=U/I=（2500-3）÷0.02A=124.85kΩ且大于R=U/I=（2500-3）÷0.001A=2.5MΩ，

本次電阻選擇：520kΩ，符合選材要求。

1.2.3 裝置原理及簡介

測量原理圖如圖4所示：

圖4 母線送電前短路接地檢測裝置示意圖

在檢測結果為正常無故障時，數字兆歐表顯示為無窮大，若有短接線，紅燈發亮，數字兆歐表顯示電阻約為0.56MΩ。

圖5 母線送電前短路接地檢測裝置示意圖

圖6 母線送電前短路接地檢測裝置實物

母線送電前短路接地檢測裝置，設計圖如圖5所示，由測試部分及測量儀構成，實物圖如圖6所示：測試部分由環氧樹脂桿、引線、工作觸頭組成；測量儀器采用基于機內電池作為電源，經DC-DC變換的高壓電路測試母線相間及對地絕緣阻值，通過絕緣阻值的大小判斷母線是否存在短路接地故障。為了確保測試的正確性，設計裝置自檢系統，若自檢指示綠燈亮表示裝置正常，可以進行測試。測試過程中工作人員在地面手持環氧樹脂測試桿完成母線短路接地情況的測試。如果母線一旦存在短路或接地情況，儀器的燈光報警裝置立即發出告警信號，提示工作人員再次對母線進行檢查，拆除遺留的短接線或者接地線，反之如果測試裝置無告警并顯示母線絕緣阻值無窮大則表明母線無短路接地情況。

1.2.4 裝置驗收

變電站柜內母線一般有兩種，分別為10kV、35kV，通過對以上兩種電壓等級的桿體做工頻耐壓試驗結果進行對比，使其其相應的電壓等級母線，并粘貼合格證。試驗結果如表1所示：

表1 試驗結果

2 效果檢查

2.1 試驗檢查

試驗檢查時，利用三根扁鐵模擬三根母排，用軟銅線模擬短接線對裝置進行試驗。有短接線時，數字式兆歐表的顯示約為0.56MΩ，反之則顯示為無窮大，如圖7所示，試驗結果滿足要求。

圖7 試驗結果

2.2 現場的應用檢查

在某35kV變電站10kVⅡ段母線集中檢修的工作中，我們運行人員改變傳統的驗收工作方法，采用母線送電前短路接地檢測裝置進行復核；在未告知驗收人員10kVⅡ段母線PT間隔柜存在個人保安線的情況下，將短路接地檢測裝置安裝在母線上，測試結果發現我們的檢測裝置給驗收人員“有接地短路線的存在”的提示，于是運行人員對停電范圍內的母線進行檢查，發現檢修人員故意疏忽留下的個人接地保安線，由于柜內光線環境和視覺死角等原因，運行人員在初次驗收時并未發現此隱患。但是該裝置成功的檢測出了這一隱患，發現了該遺漏保安線，避免了短接線拆除誤判。

3 效益分析

3.1 經濟效益分析

（1）使用新研制的短路接地檢測裝置以后，由于將母線短接線復核時間成功控制在10分鐘內，如表2所示（時間均為min）。

對檢修設備提前恢復送電，為此對研制周期內在某變電運維班組為設備送電省的時間進行統計：某35kV變電站10kVⅡ段集中檢修，計劃停電時間12小時，實際停電時間11小時，時間差1小時；某35kV變電站10kVⅠ段集中檢修，計劃停電時間12小時，實際停電時間10.5小時，時間差1小時；某110kV變電站10kVⅡ段集中檢修，計劃停電時間14小時，實際停電時間12.6小時，時間差1.4小時；某110kV變電站10kVⅠ段集中檢修，計劃停電時間14小時，實際停電時間12.5小時，時間差1.5小時。

表2

該運維班的日均負荷為258萬度，共有24段母線，平均一段母線所帶的日均負荷為258÷24=10.75萬度，那么活動期內可以提高電量為10.75（萬度）÷24×7.2=3.225萬度。

電價按照城市居民平均電價0.56元/度，折合成人民幣為

S1=3.225×10000×0.56=18060元

（2）由于采用短路接地檢測裝置只需要2個人就可以準確的復核，不需要大量的人手，因此在檢查期內，某運維班共節約人力20人/次，共減少出勤時間90小時。將此工作節約的時間轉換為人力成本：

計算結果：S2=22.34×90=2010.6元

綜上所述，該運維班在一個研制周期內所節約的總成本：

S=S1+S2-S3（制作成本）=18060+2010.6-860=19210.6元。

3.2 安全效益和社會效益分析

母線送電前短路接地檢測裝置的研制，杜絕了帶短路接地送電的誤操作事故發生，有力的保障了人身、電網、設備的安全，減輕了班組的工作壓力，降低了運維人員的勞動強度，

還減少了設備停電的時間，間接提高了售電量，有利于保證了公司服務水平。

4 裝置總結及下一步研究方向

4.1 總結和創新點

母線送電前短路接地檢測裝置與驗電器的功能遙相呼應。在停電過程中使用驗電器可以防止帶電合地刀的事故；在送電過程中使用本檢測裝置可以防止帶地線送電的事故。此裝置的成功研制和應用，在系統內尚屬首例，開創了先河。

4.2 下一步研究方向

（1）將此檢測裝置應用到其他變電設備。

（2）增加聲報警器，在檢測出短路接地情況時發出聲告警信號。

（3）完善其報警信息，使其更智能化，可以準確的告知人員接地線或短路線的位置。

總之，此母線送電前短路接地檢測裝置的成功研制，創造性地解決了生產中的實際問題，可以減員增效，減少事故發生，切實提高管理效率，因此需要進一步加強對其的研究。