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摘要:传统的泄漏电流试验时,经常存在泄漏电流数据不准确,专人扶杆,固定不可靠,易倒杆危险性大。针对这些问题,研发了新型的高压泄漏电流无线测试装置。主体思路是研发绝缘支撑装置,实现引线空中转向;研发高压无线微安表,实现数据无线传输。通过测试表明,新型高压泄漏无线测试装置效果较好,可以实现泄漏电流数据无线传输;依靠挂钩、绝缘支撑装置、被试品形成三点支撑,实现绝缘杆的自主支撑,避免了举杆,从根本上解决传统的泄漏电流试验存在的问题,提高了安全性。
关键词:泄漏电流、无线测试、高压
绪论
当今电网规模逐步扩大,变电站数量增多,同时站内主变、避雷器、电缆等需要进行泄漏电流测试的设备也随之增多,泄漏电流试验已经成为电力设备常规试验项目升压较高的试验,,以避雷器设备试验为例,目前泄漏电流试验存在诸如:数据准确性受外部环境影响较大、测试引线由人员举杆完成,易发生危险、设备区场地狭窄,试验设备布置不便、仪器自动化水平较低等问题[1]。为解决上述问题,2015年,笔者单位研发了一套高压泄漏电流无线直测仪,本文结合笔者单位工作经验,探讨高压泄漏电流无线测试装置的原理与效果。
一、高压泄漏电流无线测试装置原理
利用蓝牙无线传输、自动控制、电力电子、绝缘结构设计、程序设计等领域的成熟技术,对高压泄漏电流测试仪、高压无线微安表、绝缘支撑装置进行优化整合,提高现场试验操作的自动化水平,简化试验流程[2]。同时,将泄漏电流数据的无线测取技术外延,在升压过程中自动测取电压及相应泄漏电流值,最终完成伏安特性曲线绘制,从而根据伏安特性发现设备隐藏缺陷,提高试验功效和对设备的状态分析水平。
无线微安表的研发采用采样电阻、单片机、通讯模块实现数据采集及传输。仪器设有自动升压、过压过流整定、自动打印功能,自动化程度较原有设备大幅提高,实现多重、有效的安全闭锁,试验操作更加安全高效。
二、高压泄漏电流无线测试装置的三新技术
1.泄漏电流数据无线传输
高压泄漏电流无线测试装饰,是国内首创利用蓝牙技术,实现了高压泄漏电流数据的无线传输,解决了强电磁干扰对蓝牙通讯影响的技术难题。无线微安表采用金属铝屏蔽,不受电磁干扰影响,实现数据准确性。
自行研制新型高压无线传输微安表,将其与传统的绝缘杆相结合,设置在被试设备的顶端,无线传输、直接测取试品高压端泄漏电流值,以此获取最直接、最准确的数据。从源头消除引线对构架、墙壁的杂散泄漏电流对测试结果的影响。
有别于普通智能手机的蓝牙技术,在110kV、220kV的高压下,变电站现场会存在很大的电磁干扰。为克服强电磁干扰,我们通讯模块采用了2.4G高频蓝牙数传模块,无线通讯模块具有较强的信号,在空旷地带传输可以达到1000米距离,具有较强抗干扰能力。无线微安表和通讯技术在成果中的结合应用,有效提高了数据测试的准确性。并且无线微安表采用金属铝屏蔽,不受电磁干扰影响,确保数据传输的准确性。
2.引线三点绝缘支撑,空中转向
自主研发的三点绝缘支撑装置,代替了将原来的工作人员手举绝缘杆这一传统模式,并适用于各种型号的避雷器。
该装置由挂钩、可调式绝缘支架、绝缘杆转向连接头组成。依靠挂钩、固定于试品外瓷套的可调式绝缘支架、被试品,实现绝缘杆的自主支撑。绝缘支撑装置采用环氧树脂材料来起到绝缘支撑的作用,绝缘性良好。
上端设置挂钩(根据设备尺寸不同,挂钩设计了四种),用于固定在试品顶部接线端子(例如:避雷器接线板的螺丝处)。其下端绝缘杆转向连接头固定在设备外瓷套上,高压测试引线夹在距试品0.5米外的连接头处,以减少杂散电流。其侧面设有一个倾斜的可调式绝缘支架,角度可调,支架外端为一弧形撑板,三者共同形成对引线的“三点支撑”,从而将引线撑离试品表面。绝缘支架与主杆之间的张开角度可调整,以适用于不同电压等级的避雷器。可一次性快速完成对引线与附近物体的距离、角度调整。
3.自动绘制伏安曲线
试验仪器新增状态诊断功能。高压泄漏电流无线直测仪在升压过程中,自动测取不同电压下的电流值,在数据处理程序中,创新性的加入伏安曲线绘制功能。通过分析试品的伏安特性曲线,很容易发现其绝缘缺损、裂纹、受潮等缺陷,从而使高压泄漏电流测试仪首次实现对设备的状态分析功能。
三、高压泄漏电流无线测试装置的应用效果
高压泄漏电流无线直测仪的成功研制及应用,使电力设备泄漏电流的测取精度大幅提高,仪器功能显著提升。同时,可靠的自主式绝缘支撑方式使试验人员摆脱繁重的体力劳动,现场试验操作更加安全[3]。目前,高压泄漏电流无线直测仪已应用于对各类现场、各个电压等级变电站主变、避雷器、电缆等设备的交接、例行试验及事故抢修工作。具体的应用效果如下:
1.泄漏电流无线直测,数据准确性大大提高
通过测试,所研发的上置微安表、数据无线传输的方法达到了预期目的,基本消除了高压测试引线杂散电流对测试结果的影响,得到真实流过避雷器阀片的泄漏电流,测量数据稳定可靠,真实反映避雷器设备的状态。并实现数据无线直采,避免人工读数产生的误差。
高压泄漏电流无线直测仪试制成功后,先后在220kV兆通站旧设备区等多个变电站试验现场对进行实践验证,采用传统仪器和新仪器进行多次对比试验。从测试结果发现,当电压提高后,避雷器侧电流小于直流发生器侧电流。通过分析认为,减小部分即为高压测试引线对地杂散电流,无线微安表测得电流为试品的实际泄漏电流。
2.取消举杆人员,试验更安全
独创的自主式支撑结构可以方便地将高压测试引线连接、固定到试品上,而绝缘支撑杆也能实现自稳定,消除了倒杆风险,从而省去1名举杆人员。测试过程中试验人员无需靠近升压设备,消除了触电风险。安全性得以提高。
使用三角形固定的绝缘支撑装置后,高压测试引线通过可靠地绝缘支撑,与周围物体保持足够距离,从而无需考虑对地、槽钢架构、墙体的影响,无需在ABC之间倒相接线调整角度、距离等,大大方便了现场试验工作。
3.仪器自动化水平提高
自动控制技术、过压过流整定技术的应用,测试避雷器时可以实现避雷器的1mA参考电压测量以及75%参考电压下泄漏电流的自动升压、降压测量、数据自动打印工作。同时也减少1名记录数据人员,操作人员点击按钮操作后,由于仪器自动化,也可转为监护人员。
4.工作效率提升
使用三角形固定的绝缘支撑装置,无需再作空升试验,可以很方便的调节角度、距离,无需来回挪动仪器,节约了工作时间。以试验一组三支220kV避雷器为例,使用后,试验人员无需挪动仪器,试验接线一次完成。该试验原来需要4人(1人操作、1人监护、1人记数、1人举杆)、2小时,现在仅需2人(1人操作、1人监护)、1小时完成,提高了工作效率。
5.小型化设计,便于携带
高压泄漏电流无线直测仪采用小型化设计,因此本成果在性能提升的同时,更便于携带,为现场测试及应急诊断提供了便利。
结论
新型高压泄漏电流无线测试装置采用模块化设计,具备无线传输、角度调整简单、自动升压降压、绘制伏安特性曲线、自动打印等功能。应用范围广泛,可用于主变、避雷器、电缆等设备的交接、例行试验工作。功能较传统设备大幅提升,并产生显著的安全效益、经济效益,特别适用于电力部门、大型设备厂家、工矿企业、用户等需要进行泄漏电流试验的单位,因此具有很大的推广价值。
参考文献:
[1]王宁,张志坚.AC高压漏电流测试仪的设计与实现[J].电子测试,2015(17):24-26.
[2]段树华,李建忠,张莹.高压绝缘子泄漏电流检测装置的设计[J].湖南工业大学学报,2014(5):55-58.
[3]高嵩,朱明曦,周志成,等.绝缘子高压端泄漏电流测量装置:,CN104569566A[P].2015.