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[導(dǎo)讀]GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置已廣泛應(yīng)用于對(duì)一次GIS設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。GIS局放 在線監(jiān)測(cè)傳感器安裝在GIS設(shè)備絕緣盤上,對(duì)其開展在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)校驗(yàn)的過程中,由于傳感器安裝位置布點(diǎn)分散 、高度不一等原因,需現(xiàn)場(chǎng)工作人員頻繁登高進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)注入,工作效率低下。鑒于此,研制了一種多功能GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)輔助支撐工具,能夠有效提高工作效率,降低工作人員登高作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

引言

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear,GIS)采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì),將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、套管、避雷器、母線等元件封裝在一密閉接地金屬殼體中[1]。GIS局放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的普及穩(wěn)定應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)GIS一次設(shè)備狀態(tài)的持續(xù)在線監(jiān)測(cè),能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)GIS一次設(shè)備絕緣缺陷,目前已安裝GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的站點(diǎn)可取消高壓試驗(yàn)常規(guī)周期測(cè)試,切實(shí)體現(xiàn)出了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的替代性效果。為確保GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置的可用性,按現(xiàn)行GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)維要求,安裝于500 kV的GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置需按周期每年開展一次校驗(yàn),安裝于220 kV及以下的GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置需按周期每?jī)赡觊_展一次校驗(yàn)。

1外置式GIS特高頻局放在線監(jiān)測(cè)原理及校驗(yàn)原理

1.1監(jiān)測(cè)原理

特高頻局部放電監(jiān)測(cè)法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),隨著技術(shù)的日趨成熟,已成為電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的重要手段[2]。其監(jiān)測(cè)原理是由于GIS內(nèi)部的局部放電能激發(fā)穿透性極強(qiáng)的特高頻(UHF)電磁波信號(hào),該信號(hào)能夠從盆式絕緣子和GIS外殼的接縫處泄漏到外部,因此將測(cè)試傳感器放置在非屏蔽盆式絕緣子處,在UHF頻段(300 MHz以上)接收及糯合GIS內(nèi)部信號(hào),既能避開一般的電磁干擾,又能準(zhǔn)確測(cè)量GIS內(nèi)部的放電信號(hào),同時(shí)配置實(shí)時(shí)信息采集裝置,可實(shí)現(xiàn)GIS特高頻局放信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)。

1.2校驗(yàn)原理

GIS局部放電產(chǎn)生的特高頻電磁波信號(hào)在非金屬材料中具有穿透性強(qiáng)的特點(diǎn),在盆式絕緣子或絕緣襯墊處會(huì)發(fā)生輻射現(xiàn)象。根據(jù)GIS局部放電特高頻信號(hào)的傳播特征和GIS在線監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)原理,進(jìn)行GIS局部放電特高頻在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行中校驗(yàn)時(shí),在某處盆式絕緣子或絕緣襯墊處注入特高頻電磁波信號(hào),安裝在其他位置盆式絕緣子處的在線監(jiān)測(cè)傳感器可接收到輻射出的注入信號(hào),通過與標(biāo)準(zhǔn)傳感器對(duì)比驗(yàn)證待校驗(yàn)傳感器的性能[3]。

2校驗(yàn)方法選擇及存在問題

依據(jù)校驗(yàn)原理,可采用兩種方法對(duì)GIS特高頻局放在線監(jiān)測(cè)傳感器的可用性進(jìn)行校驗(yàn)。

第一種方法是模擬局部放電的形式,固定在GIS設(shè)備某個(gè)位置注入輻射信號(hào),然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝位置,利用時(shí)差定位法計(jì)算每個(gè)傳感器接收到的信號(hào)數(shù)據(jù),最后與后臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),從而判定裝置的可用性(圖1)。然而,采用該方法存在兩個(gè)問題:其一是計(jì)算量比較大,尤其是傳感器越多計(jì)算量越大,需要工作人員花費(fèi)大量時(shí)間在計(jì)算上;其二是GIS的二維等效將帶來無法消除的誤差。

第二種方法則是采用移動(dòng)校驗(yàn)的方式,在每一個(gè)傳感器旁邊注入輻射信號(hào),盡量貼近被測(cè)傳感器,從而對(duì)單個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)并判定其可用性。該方法存在三個(gè)問題:其一是工作具有重復(fù)性特征,需要對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行信號(hào)注入;其二是工作所需人員增加,設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)與后臺(tái)屏柜必須同步開展工作,所需人員與方法一比較,需增加一名;其三是現(xiàn)行開展GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)校驗(yàn)使用的信號(hào)發(fā)射源與傳感器由軟通信線連接,總長(zhǎng)度約40 cm,但由于現(xiàn)場(chǎng)GIS局放在線監(jiān)測(cè)傳感器安裝高度不一,目前在定檢過程中要么通過爬梯的方式由人員手持給被校驗(yàn)傳感器注入信號(hào),要么臨時(shí)采用塑料管或絕緣棒對(duì)信號(hào)發(fā)射源與傳感器進(jìn)行固定綁扎再去使用,存在多次登高爬梯增加安全風(fēng)險(xiǎn)及工作效率較低下等問題,且使用現(xiàn)有支撐棒綁扎使得信號(hào)注入傳感器方向單一,在測(cè)試過程中需要人手多次調(diào)整角度才能取得準(zhǔn)確信號(hào),每次工作前后都需要重復(fù)綁扎拆卸,工作效率低下。

綜合兩種方法優(yōu)缺點(diǎn),當(dāng)前的校驗(yàn)工作主要采用方法二,方法一更多用于故障定位工作。

3設(shè)計(jì)思路及裝置結(jié)構(gòu)

針對(duì)移動(dòng)校驗(yàn)存在的問題,主要可從工具入手,研制一種多功能GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)輔助支撐工具,從而提高工作效率。該工具應(yīng)具有以下特點(diǎn):

(1)材質(zhì)輕便且長(zhǎng)度可拼接。該輔助支撐工具應(yīng)采用較為輕便的絕緣桿作為主體支撐棒,方便工作人員校驗(yàn)使用,同時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境需要拼接支撐棒長(zhǎng)度,貼合工作實(shí)際。

(2)固定牢靠且拆接方便。該輔助支撐工具頂部設(shè)有傳感器固定槽,中部設(shè)有可移動(dòng)的信號(hào)發(fā)生器固定槽,分別將傳感器和信號(hào)發(fā)生器固定在支撐桿上,不易脫落,同時(shí)傳感器和信號(hào)發(fā)生器應(yīng)可拆卸。

(3)傳感器固定槽位置可調(diào)。該輔助支撐工具頂部傳感器固定槽應(yīng)使用特殊材料制作,使得傳感器在使用過程中可以調(diào)節(jié)位置,盡可能貼近被測(cè)傳感器,使校驗(yàn)工作更加準(zhǔn)確。

通過對(duì)多功能GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)輔助支撐工具的定位分析,研制出了第一代支撐工具(圖2),并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)戰(zhàn)性檢驗(yàn)。

在實(shí)際校驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),該工具并不能很好地為校驗(yàn)工作帶來實(shí)質(zhì)效果,主要存在以下三個(gè)問題:一是傳感器調(diào)節(jié)方向單一,而且當(dāng)螺絲松動(dòng)后無法支撐傳感器的重量;二是信號(hào)發(fā)生器位置固定在支撐桿上,傳感器因軟通信線牽制導(dǎo)致調(diào)節(jié)受限;三是信號(hào)發(fā)生器拆卸不方便,導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生器存在充電困難的問題。

針對(duì)上述問題,對(duì)支撐工具進(jìn)行了改進(jìn)(圖3、圖4):1)采用羊角螺母、手柄螺絲以及大號(hào)螺紋螺絲將傳感器固定槽和信號(hào)發(fā)生器固定槽固定在支撐桿上,工作人員可徒手操作安裝,無須使用手工具,同時(shí)增加了傳感器的調(diào)節(jié)范圍。2)通過十字架模型實(shí)現(xiàn)前后左右旋轉(zhuǎn),具備多角度貼合功能,有利于將信號(hào)輸送到被測(cè)試設(shè)備上,使測(cè)試工作方便快捷。3)在傳感器旋轉(zhuǎn)過程中信號(hào)發(fā)生器槽位可滑動(dòng)調(diào)節(jié),確保了信號(hào)線不受牽扯。

4應(yīng)用情況及應(yīng)用前景

該輔助支撐工具已在變電站GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)校驗(yàn)中進(jìn)行了測(cè)試使用,驗(yàn)證了該工具的預(yù)期設(shè)計(jì)效果。對(duì)于并行排列的三相GIS設(shè)備,在對(duì)較高以及中間相設(shè)備傳感器進(jìn)行測(cè)試時(shí)效果尤為明顯,解決了人工手持測(cè)量難以貼合到位的問題(圖5)。隨著當(dāng)前城市化進(jìn)程的不斷深入發(fā)展,GIS站點(diǎn)比例逐年攀升,GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置安裝數(shù)量也隨之攀升,其相應(yīng)的維護(hù)校驗(yàn)工作量也在逐年增長(zhǎng)。對(duì)于GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)這一項(xiàng)新興業(yè)務(wù)工作,本次研制出的多功能校驗(yàn)輔助支撐工具非常切合運(yùn)維班組工作需要,具有適用性廣、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn),在提高安全生產(chǎn)水平的同時(shí),亦可提高工作的開展效率,有效減輕了運(yùn)維人員的工作負(fù)擔(dān)。

5創(chuàng)新點(diǎn)

(1)多功能GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)輔助支撐工具材質(zhì)輕便,可根據(jù)需要拼接不同長(zhǎng)度,適用于多種不同高度的GIS設(shè)備場(chǎng)地,減少了人員登高操作,提升了操作安全水平。

(2)增加了可旋轉(zhuǎn)角度傳感器支架框接頭,對(duì)于安裝于不同方位的被校驗(yàn)傳感器操作起來更加便捷高效。

6結(jié)束語

隨著GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)工作的常態(tài)化開展,多功能GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)輔助支撐工具的投入使用,將提高校驗(yàn)工作效率,降低操作安全風(fēng)險(xiǎn),有效減輕運(yùn)維人員工作壓力,并解決部分空間局限人工手持方法難以校驗(yàn)的難題。同時(shí),該輔助支撐工具具備伸縮拼接功能,在查找局放信號(hào)源的定位測(cè)試工作中可作為移動(dòng)傳感器的接收定位支撐點(diǎn),適用性非常廣,是一套非常有利于運(yùn)維班組使用的實(shí)用性工器具。在后續(xù)使用中,可對(duì)該輔助支撐工具進(jìn)行持續(xù)改進(jìn),使其更加適應(yīng)工作需求。

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