35kV戶外高壓隔離開關單側帶電新型檢修方法研究

江蘇省電力有限公司超高壓公司 錢 聰 陳 超 馮新民 夏海燕 蔣薇薇

關鍵字：隔離開關；單側停電；安全距離；檢修方法

1 現有技術調研

本文對35kV 戶外高壓隔離開關單側帶電檢修方法進行探討，如何實現可單側帶電狀態下的安全檢測方法成為高壓隔離開關檢修領域的重要及迫切的問題。目前國內現有技術提出了一種隔離開關單側帶電檢修絕緣裝置，該裝置可基于絕緣板提供絕緣隔離的作業區域，實現單側帶電狀態下的隔離開關檢修作業。但現有絕緣裝置為預估安全距離，固定式安裝，操作時既無法自適應調節絕緣隔離防護區域，也無法便攜式移動，更缺乏對作業安全距離、絕緣位置、帶電位置等關鍵外部信息的感知。因此，基于此裝置的高壓隔離開關檢測方法缺乏對安全不確定性的應對能力，以及難以適應不同電壓等級下隔離開關安全檢修的作業需求。針對以上現有技術的不足，本文的目的是提供一種基于可移動式自調整絕緣隔離裝置的單側帶電高壓隔離開關安全檢修方法。

2 理論設計組成

本文研究的可移動式自調整絕緣隔離裝置主要包括絕緣板、可伸縮支撐架、直角坐標移動平臺、可移動底盤、激光雷達以及主控系統等模塊。

其中，各主要模塊間的結構關系及其各自功能如下：可移動底盤承載其他功能模塊，并帶有4個萬向輪實現整個絕緣裝置的可移動部署；直角坐標移動平臺固定于底盤上，可通過電機的驅動來調節絕緣板在水平面x-y 方向上的位置；可伸縮支撐架安裝于直角坐標移動平臺上，同時還可通過電機的驅動調節絕緣板在水平面的垂直方向上的位置；絕緣板安裝于支撐架上，可為作業人員提供絕緣隔離的作業區域；激光雷達安裝于支撐架頂部，可以實時觀測絕緣隔板與高壓隔離開關的相對位置、絕緣隔板與作業人員的相對位置；主控系統可以根據激光雷達觀測到絕緣隔板、高壓隔離開關、作業人員三者間的相對位置信息，自動控制直角坐標移動平臺在在水平面x-y 方向上的進給以及支撐架在垂直方向進給。

在部署所述可移動式自調整絕緣隔離裝置時，步驟b)所訴的水平面上x 軸指的是高壓隔離開光兩端連線的平行線，相應的y 軸指的是其兩端連線的垂直線。步驟d)中絕緣隔板平行于y 軸部署。設計示意圖如圖1：

圖1 可移動式自調整絕緣隔離裝置的結構示意圖

圖1為本文可移動式自調整絕緣隔離裝置的結構示意圖。如圖所示絕緣隔離裝置中，1為絕緣隔板，2為可移動底盤，3為激光雷達，4為可伸縮支撐架，5為直角坐標移動平臺，6為主控器。其中，本實施例中絕緣隔板的材料選用FR4環氧樹脂，其厚度為6毫米，長度為130厘米，寬度為60厘米。直角坐標移動平臺為永磁同步電機結合滾珠絲杠的驅動方式，電機的位置指令由主控制器根據激光雷達的觀測信息來給定。可移動底盤安裝有4個萬向輪，因此可由電力工程車將整個絕緣隔離裝置拖拽至作業現場，提高了部署的便捷性。同時，在使用過程中，可移動底盤四角可進行手動配重，提高裝置的穩定性，避免裝置發生傾覆。

3 設計使用方式

（1）操作人員遙控直角坐標移動平臺和可伸縮支撐架調整絕緣隔板在y 軸方向和垂直z 軸方向進給距離，使絕緣隔板在此兩個方向上可以將高壓隔離開關完全覆蓋；

（2）在激光雷達的輔助下，直角坐標移動平臺調整在x 軸方向的進給，使絕緣隔板與帶電側的高壓隔離開關觸頭在x 軸方向上相距L 厘米，即容許的最小安全距離。若帶電側的高壓隔離開關觸頭在水平面x 軸向的坐標為x電，則直角坐標移動平臺調整在x 軸方向的初始化坐標為x板=x電－L，式中，x板也為使絕緣隔板在x 軸方向的初始化坐標；

（3）作業人員在高壓隔離開關的斷電側進行作業時，規定作業人員與絕緣隔板的最短距離不得小于L保護厘米，以保證有效且安全的作業區間；

（4）作業過程中，激光雷達實時觀測作業人員的位置；

（5）若人的位置x人與不帶電側的高壓隔離開關觸頭在x 軸的位置x無電，兩者相距大于等于L保護厘米，則絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x無電+ε，式中，ε 代表以便于實際部署的容許的可調活動距離，其考慮了絕緣板與不帶電側的高壓隔離開關觸頭不能重疊；

（6）若人的位置x人與不帶電側的高壓隔離開關觸頭在x 軸的位置x無電，兩者相距小于L保護厘米，同時，人的位置x人與帶電側的高壓隔離開關觸頭的位置x電，兩者相距大于等于L＋L保護厘米，則此刻絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x人＋L保護；

（7）若人的位置x人與帶電側的高壓隔離開關觸頭的位置x電，兩者相距小于L＋L保護厘米，則此刻裝置發出警報，同時絕緣隔板在x 軸方向的位置x板固定為初始化位置，即x板=x電－L；

上述流程中，步驟（5）、（6）和（7）可公式化為

該裝置能通過電機的驅動直角坐標移動平臺來調節絕緣板在水平面x-y 方向上的位置，驅動支撐架的伸縮調節絕緣板垂直方向上的位置，從而將設計的絕緣擋板，可靠移動至35kV 隔離開關斷口位置，起到將隔離開關斷口帶電側隔離的作用，確保檢修人員可以對斷口另一側進行檢修。另外，安裝于支撐架頂部的激光雷達可以實時觀測絕緣隔板與高壓隔離開關的相對位置、絕緣隔板與作業人員的相對位置。主控系統可以根據激光雷達觀測的相對位置信息，自動控制直角坐標移動平臺在在水平面x-y 方向上的進給以及支撐架在垂直方向進給，自適應調節的調節絕緣隔離防護區域，可同時兼顧檢修人員的作業范圍和安全范圍。

4 安全距離驗證

在本實施例中，規定作業人員與絕緣隔板的最短距離L保護=20厘米；根據國家電網公司企業標準，設定絕緣隔板與帶電側的高壓隔離開關觸頭的最小安全距離L=40厘米。在此基礎上，本實施例中可移動式自調整絕緣隔離裝置的工作流程概括為：

（1）確定絕緣板的初始位置。

操作人員通過操作手柄，遙控直角坐標移動平臺和支撐架來調整絕緣隔板在y 軸方向和垂直z 軸方向的位置，使高壓隔離開關帶電端與作業人員完全隔離；

在激光雷達的輔助下，主控系統驅動直角坐標移動平臺調整絕緣隔板在x 軸方向的位置，使絕緣隔板與帶電側的高壓隔離開關觸頭在x 軸方向上相距L=40厘米。

（2）作業人員在高壓隔離開關的斷電側進行作業時，自適應調整絕緣隔板的位置。

若在x 軸向，人的位置為x人，不帶電側的高壓隔離開關觸頭的位置為x無電，帶電側的高壓隔離開關觸頭的位置為x電，絕緣隔板的位置為x板，則主控系統根據以下公式自適應調整絕緣板x板的位置：

上式中，位置信息由激光雷達實時觀測，單位為厘米，ε 代表以便于實際部署的容許的可調活動距離，在本實施例中ε=5厘米。

上式表示，若人與不帶電側的高壓隔離開關觸頭相距大于等于L保護=20厘米，則絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x無電＋5；若人與不帶電側的高壓隔離開關觸頭相距小于L保護=20厘米，同時，人x人與帶電側的高壓隔離開關觸頭相距大于等于60厘米，則此刻絕緣隔板在x 軸方向的位置x板為x板=x人＋20；若人x人與帶電側的高壓隔離開關觸頭兩者相距小于60厘米，則此刻裝置發出警報，同時絕緣隔板在x 軸方向的位置x板固定為初始化位置，即x板=x電－20。

5 檢修步驟確定

本文研討的可移動式自調整絕緣隔離裝置，對于單側帶電高壓隔離開關安全檢修方法其主要包括以下步驟：

a)將隔離開關至分閘位置；b)對隔離開關單側斷電；c)安裝可移動式自調整絕緣隔離裝置；d)在絕緣隔離防護區域內，對斷電端的隔離開關進行檢修作業；e)若人與帶電側的高壓隔離開關觸頭兩者相距大于等于L＋L保護=60厘米，自適應調整絕緣隔板的位置，檢修人員正常作業；f)若人與帶電側的高壓隔離開關觸頭兩者相距小于L＋L保護=60厘米，絕緣隔離裝置發出警報，檢修人員中斷作業，返回步驟d)。

6 結語

本文對變電站戶外35kV 隔離開關斷口單側停電檢修方法進行研究，并設計可移動式自調整絕緣隔離裝置，對隔離開關斷口的帶電側進行安全有效隔離，可移動式自調整絕緣隔離裝置不僅可實現快速部署，更進一步通過自適應調整絕緣隔離區域提高了安全防護能力和作業的便捷性，作業人員可在高壓隔離開關單側帶電的狀態下對故障端進行檢修，減少了主變壓器被迫停運次數，減少主變壓器停送電操作的風險，同時大大提升設備投運率。