摘要

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局的研究人員毛焱、馮燦成，在2018年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，直流系統(tǒng)是變電站安全運(yùn)行的重要組成部分。變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)是直流定檢工作中的重要一環(huán)，可在直流負(fù)載支路絕緣降低時(shí)，有效檢驗(yàn)直流系統(tǒng)中安裝的絕緣監(jiān)測(cè)裝置能否準(zhǔn)確發(fā)出絕緣降低支路選線告警。

本文通過(guò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易合理的控制電路，利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)接地母線選擇，并通過(guò)接地電阻調(diào)節(jié)及漏電流傳感器線夾設(shè)計(jì)，提高變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)效率，降低試驗(yàn)過(guò)程誤碰直流母線的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到提高人機(jī)功效的最終目的。

變電站直流系統(tǒng)[1-2]由充電裝置、免維護(hù)鉛酸蓄電池、饋出回路、調(diào)壓裝置和相關(guān)的控制、測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)、調(diào)節(jié)單元等設(shè)備組成，為控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事故照明等提供可靠的工作電源。其中配置的絕緣監(jiān)測(cè)裝置，用于直流支路絕緣低時(shí)選出接地母線及接地直流支路，并迅速發(fā)出告警信號(hào)。

工作人員在直流系統(tǒng)驗(yàn)收及定檢過(guò)程中需有效驗(yàn)證裝置選線功能是否完備。當(dāng)前在變電站直流定檢工作中大多采用自制的簡(jiǎn)易接地試驗(yàn)導(dǎo)線，在試驗(yàn)過(guò)程中需多次接觸直流母線，并將試驗(yàn)導(dǎo)線穿過(guò)狹小的支路漏電CT，試驗(yàn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)大，工作效率低。因此，設(shè)計(jì)一種安全高效的變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)裝置對(duì)變電站直流系統(tǒng)維護(hù)工作顯得尤為重要。

1設(shè)計(jì)方案

1.1絕緣監(jiān)測(cè)裝置選線工作原理

變電站直流饋線柜中的每條支路都安裝有漏電流傳感器，用于檢測(cè)支路絕緣情況。漏電流傳感器環(huán)繞安裝在直流回路的正負(fù)出線上，裝置運(yùn)行時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)各支路傳感器輸出的信號(hào)。

當(dāng)支路絕緣情況正常時(shí)，流過(guò)傳感器的電流大小相等，方向相反，其輸出信號(hào)為零；當(dāng)支路有接地時(shí)，漏電流傳感器有差流流過(guò)，傳感器將差流信號(hào)傳輸至絕緣監(jiān)測(cè)裝置，裝置通過(guò)參數(shù)計(jì)算及時(shí)選出接地母線、接地支路，發(fā)出告警信號(hào)，并將信號(hào)上送至廠站和主站監(jiān)控系統(tǒng)。

變電站直流系統(tǒng)絕緣選線工作原理示意圖如圖1所示。

圖1變電站直流系統(tǒng)絕緣選線工作原理示意圖

1.2絕緣選線試驗(yàn)裝置工作原理

試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)[3-6]主要由接地母線切換回路、線夾導(dǎo)通檢測(cè)回路及接地電流控制回路三部分組成，如圖2所示。

圖2絕緣選線試驗(yàn)裝置原理示意圖

具體原理如下：可伸縮導(dǎo)線從直流母線（控制母線+和控制母線）取電，利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)接地母線選擇，并通過(guò)鉗形線夾將接地電流穿過(guò)各直流支路漏電流傳感器，輔助于可調(diào)電阻調(diào)整接地電流，最終達(dá)到直流系統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)要求。

如圖2所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)YK切換至“0”位置時(shí)，線框1中的線夾導(dǎo)通檢測(cè)回路的YK接點(diǎn)閉合。當(dāng)線夾插入J2孔并閉合時(shí)，L2指示燈點(diǎn)亮[7]，表示J2線夾閉合完好，L3—L7指示燈的功能同理于L2指示燈。當(dāng)L2—L7指示燈均點(diǎn)亮?xí)r，J2—J7線夾均可正常使用。

若某盞燈不亮，則檢查該線夾是否閉合完好，或更換備用線夾。若不使用該插孔，則直接撥動(dòng)其對(duì)應(yīng)的短接開(kāi)關(guān)，將該插孔短接，此時(shí)對(duì)應(yīng)插孔的指示燈點(diǎn)亮。導(dǎo)通檢測(cè)回路中的直流電源電壓為3V，發(fā)光二極管導(dǎo)通壓降約1.8V，導(dǎo)通電流約15mA，鑒于YK接點(diǎn)電阻及二極管亮度要求，按照歐姆定律，串聯(lián)電阻R2—R7阻值選用100?。

線夾導(dǎo)通檢測(cè)回路測(cè)試完畢后，用線夾夾好需測(cè)試的各個(gè)支路漏電流傳感器，之后將可調(diào)電阻R1調(diào)節(jié)至合適阻值（110V直流系統(tǒng)采用7k?，220V直流系統(tǒng)采用15k?），并用萬(wàn)用表在電阻測(cè)試孔測(cè)量R1的實(shí)際阻值，圖2中線框2所示的回路即為接地電流控制回路。

調(diào)節(jié)R1至合適阻值后，將接地線夾插入J8插孔，并連接至直流饋線柜的接地銅排上，之后分別將正負(fù)直流母線線夾，插入J0和J1插孔，然后利用接地母線切換回路（圖2中線框3所示）切換YK位置，當(dāng)切換至“1”時(shí)，模擬正直流母線接地，此時(shí)紅色指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)切換至“2”時(shí)，模擬負(fù)直流母線接地，此時(shí)綠色指示燈點(diǎn)亮，并串接保險(xiǎn)絲[8]確保電路安全。

此時(shí)，絕緣監(jiān)測(cè)裝置中會(huì)顯示出接地母線，并選出線夾夾住的各直流支路，重復(fù)該試驗(yàn)，即可完成整個(gè)變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)工作。鑒于當(dāng)前變電站直流饋線柜中直流支路的數(shù)量大約有60個(gè)，且每排按10個(gè)支路設(shè)計(jì)，共有6排，故設(shè)計(jì)6個(gè)線夾，方便現(xiàn)場(chǎng)使用。

以110V直流系統(tǒng)中單個(gè)直流支路檢驗(yàn)為例，首先將YK調(diào)至“0”檔位，并將線夾插入J2插孔，此時(shí)L2點(diǎn)亮，然后合上短接開(kāi)關(guān)2～6，L3—L7點(diǎn)亮。然后將接地線夾插入J8，將母線線夾插入J0和J1，將J2線夾鉗住待檢測(cè)直流支路漏電CT，并調(diào)節(jié)R1至7k?，測(cè)量無(wú)誤后，將YK切換至“1”檔位，紅色指示燈點(diǎn)亮，檢查絕緣檢測(cè)裝置應(yīng)發(fā)正直流母線接地，并選出檢測(cè)的支路；將YK切換至“2”檔位，綠色指示燈點(diǎn)亮，檢查絕緣檢測(cè)裝置應(yīng)發(fā)負(fù)直流母線接地，并選出檢測(cè)的支路。

1.3絕緣選線試驗(yàn)裝置外觀設(shè)計(jì)

為利于變電站維護(hù)人員安全高效地使用該試驗(yàn)裝置，研究人員創(chuàng)新性地對(duì)裝置外觀進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

如圖3所示，裝置面板接線采用插入式結(jié)構(gòu)，利用耳機(jī)插孔接線，便于試驗(yàn)導(dǎo)線接線和收納。線夾采用導(dǎo)線型設(shè)計(jì)，細(xì)小輕便，能有效應(yīng)用于空間狹小的漏電流傳感器上。面板上的指示燈均采用低功耗柔光型，并通過(guò)顏色差異區(qū)分不同電路工作狀態(tài)。

電阻調(diào)節(jié)及測(cè)量口便于試驗(yàn)過(guò)程中電阻調(diào)節(jié)及測(cè)量當(dāng)前阻值。接地母線切換開(kāi)關(guān)采用撥動(dòng)型開(kāi)關(guān)，每種狀態(tài)配置相應(yīng)的輔助接點(diǎn)，滿(mǎn)足裝置功能要求。

圖3絕緣選線試驗(yàn)裝置主視圖

圖4是試驗(yàn)裝置后視圖，裝置背板設(shè)計(jì)主要包括散熱和裝置固定兩部分。散熱采用條狀散熱孔，散熱效果好。裝置固定采用永磁鐵，固定安裝于裝置背板兩側(cè)，試驗(yàn)過(guò)程中能牢固吸附于變電站的直流饋線柜上，釋放試驗(yàn)人員雙手。

圖4絕緣選線試驗(yàn)裝置后視圖

2裝置試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

以110kV變電站直流系統(tǒng)為例，按照配置1個(gè)直流饋線柜[9-10]，共有直流饋線50條統(tǒng)計(jì)，利用傳統(tǒng)簡(jiǎn)易試驗(yàn)線，一人監(jiān)護(hù)，一人操作，需工作1h；采用該試驗(yàn)裝置，一人監(jiān)護(hù)，一人操作，用時(shí)0.5h。

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，該絕緣選線試驗(yàn)裝置可將傳統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)工時(shí)縮短一半，效率提高的主要來(lái)源在于避免了傳統(tǒng)試驗(yàn)中反復(fù)在漏電CT中穿接試驗(yàn)線和接母線夾、接地夾。另外，該試驗(yàn)裝置降低了試驗(yàn)人員誤碰直流母線的風(fēng)險(xiǎn)，確保了人員及設(shè)備的安全。

圖5裝置試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖

結(jié)論

絕緣選線試驗(yàn)裝置能在不頻繁接觸直流母線的情況下，高效地完成變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗(yàn)工作。試驗(yàn)裝置面板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，指示清晰明了，方便試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)操作，可在行業(yè)內(nèi)廣泛推廣。

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