深圳供电局有限公司 518001
摘要:针对电容式电压互感器(TYD)传统人手登高拆解线的试验方式存在电网波动、设备跳闸和人身伤害等风险隐患,作业人员现场需进行手绘二次端子图、拆线前和恢复后拍照对比、填写拆接线作业表单及测量端子通断工作进行管控风险,消耗较多的人力和时间成本。为建设智慧电网,提高现场人员工作效率,保障电网设备正确安全地运行,研制多维度安全防护的TYD试验装置。文章介绍了该试验装置组成原理、并网方式、装置优势及推广前景,规避现存的风险隐患,实现运行和试验所需状态的快速切换,提升常规试验和应急抢险效率。
关键字:TYD 安全防护 试验装置
前言:
根据设备规程要求和实际运行经验,电力试验人员需定期对电容式电压互感器(TYD)进行预防性试验,以评估设备性能状态,有效发现其潜在缺陷隐患,避免因设备劣化导致电网故障。
1 现状调研
(1)工作总量大。据统计,深圳西部片区现管辖的设备中可停电预试的TYD(含PT)共463台,其中500kV TYD 31台、220kV TYD 165台、110kV TYD 267台,按照《电力设备检修试验规程》要求,500kV、220kV TYD预试周期为3年/次,110kV TYD预试周期为6年/次,属高压试验专业工作频率较高、工作量较多的重要设备之一。
年份(年) | TYD预试总量(单) | TYD预试频率(单/月) |
2020 | 205 | 17.1 |
2019 | 169 | 14.1 |
2018 | 188 | 15.6 |
表1 近3年深圳西部片区TYD预试统计表
(2)风险系数高。TYD监测的电压值为线路、变压器、母线继电保护装置提供参考电压,若提取电压故障,将会导致设备保护跳闸动作,参照《中国南方电网有限责任公司电力事故事件调查规程》电力生产安全事件等级划分标准,按照电压等级、跳闸设备归类,对可能造成电力事故事件汇总如下。
涉及电力事故事件汇总表 | ||
电压等级 | 跳闸设备 | 事故定级 |
500kV | 母线 | 二级事件 |
变压器 | 三级事件 | |
线路 | 三级事件 | |
220kV | 母线 | 三级事件 |
线路 | 四级事件 | |
变压器 | 四级事件 | |
110kV | 母线 | 四级事件 |
线路 | 四级事件 | |
变压器 | 四级事件 | |
非计划停电参考时间为24h |
表2 涉及电力事故事件汇总表
2 传统步骤
目前,开展该项业务为人手登高拆解线的方式,以220kV电容式电压互感器试验为例,为测量其每节电容的介损值和电容量,需更换两次二次端子接线以满足试验要求的状态,试验结束后,还需要将所有接线恢复,以确保设备运行时不出现误跳闸。为控制拆接线风险,作业人员现场需进行手绘二次端子图、拆线前和恢复后拍照对比、填写拆接线作业表单及测量端子通断工作,消耗较多的人力和时间成本。
(a)手绘接线图 (b)拆线前和恢复后拍照
(c)逐项填写拆接线表单 (d)测量端子通断
图1 传统工作流程图
此过程中若出现疏漏或错误将导致拆接线错误,影响电网稳定运行,同时,拆接二次端子线需登高作业,存在高空坠落风险。
一、研制原理及内容
多维度安全防护的TYD试验装置(以下简称为装置)以现投产的500kV、220kV及110kV电压等级电容式电压互感器TYD的设备结构及二次端子接线原理为研究模板,整合电气原理、试验原理和抗电磁场干扰模块集一体串接于电气回路中,按照屏蔽感应电及符合人体学设计,将工作和试验状态所需的接线模块预制于航空插头内部,针对不同的试验内容及其接线要求,拔插相应的航插即可实现迅速准确切换试验接线。新产品测试原理及作业实况详见下图。
图2 新产品测试原理图
(a)作业位置 (b)作业接线
图3 改造前作业图
(a)作业位置 (b)作业接线
图4 改造后作业图
二、并网方式
1、接入设备的方法
本装置的并网接入不需要改变TYD结构,项目产品属于附加物件,所有的改造已集成在装置内部,不同厂家虽存在接线结构的差异,但其接线原理相同,检测装置可根据实际需求作调整即可标准化端子线的排列,仅需通过线路连接并固定至原绝缘支撑柱便可完成接入,详见并网流程图和总装图。
图5 并网流程图
图6 总装图
2、运检操作步骤
根据设备使用划分有运行采集电压信号和停电预防性试验状态,相对应配备两类航空插头进行状态切换。在TYD设备运行状态下,插入航空插头1可完成将一次采集的电压信号传输至继电保护测控屏柜。若需开展预防性试验时,只需将航空插头1更换为航空插头2/3,所有试验所需的接线已内置于试验插头内,不再需要拆接二次端子箱的面板接线,详见航空插头附图。
三、装置优势
1、遏止人为事故
该装置的使用改变了传统的人工拆接线作业方式,有效规避拆接线存在的风险,降低作业经验不足、注意力不集中导致人为事故的概率。
2、降低人身风险
试验端子箱安装高度符合人体工学,作业人员站立于地面即可完成操作,无需长时间登高作业,有效消除以往TYD试验存在登高坠落风险,并且进一步提升工作效率。
3、精准测试数据
考虑电容式电压互感器位于高强度电磁场内,为确保运行状态采集电压稳定,降低试验状态电磁场对数据的干扰,装置从线芯参数、信号屏蔽强度、接触面设计等方面进行反复测试验证,通过试验端子箱可以精准测得设备试验数据。
厂家 | 型号 | 出厂日期 | 出厂编号 |
桂林电力电容器有限公司 | TYD110/√3-0.01H | 2012.5 | 120145173 |
表3 测试设备信息
数据来源 | 被试电容 | tanδ(%) | Cx(pF) | 实测电容(pF) | 铭牌电容(pF) | 电容偏差(%) | |
改造前 | C1 C2 | 0.108 0.093 | 12960 49530 | 10272 | 10010 | 2.62 | |
改造后 | 第1次测试 | C1 C2 | 0.105 0.080 | 12960 49554 | 10273 | 10010 | 2.63 |
第2次测试 | C1 C2 | 0.106 0.090 | 12965 49545 | 10275 | 10010 | 2.65 | |
第3次测试 | C1 C2 | 0.105 0.081 | 12963 49532 | 10274 | 10010 | 2.64 | |
第4次测试 | C1 C2 | 0.108 0.088 | 12959 49534 | 10271 | 10010 | 2.61 | |
第5次测试 | C1 C2 | 0.108 0.082 | 12962 49550 | 10274 | 10010 | 2.64 |
表3 改造前后测试数据对比
节省作业时间
以完成此项工作最低所需4人为标准(含负责人1人、仪器操作1人、拆接线1人、扶梯子及绝缘杆1人),若接入该端子箱,将可减少拆接线人员1名,且较大幅度节省工作时间,以下提供各电压等级TYD测试时间:
电压等级 | 相数(相) | 电容(节) | 测试平均时间(min/节) | 总时间(h) | 总工时(h) |
500kV | 3 | 5 | 15 | 3.75 | 15 |
220kV | 1 | 3 | 10 | 0.65 | 2.6 |
110kV | 1 | 2 | 18 | 0.6 | 2.4 |
表4 改造前测试平均时间
电压等级 | 相数(相) | 电容(节) | 测试平均时间(min/节) | 总时间(h) | 总工时(h) |
500kV | 3 | 5 | 9 | 2.25 | 6.75 |
220kV | 1 | 3 | 8 | 0.4 | 1.2 |
110kV | 1 | 2 | 9 | 0.3 | 0.9 |
表5 改造后测试平均时间
图
7 改造前后总工时走势图
5、试验接线标准化
目前,电容式电压互感器的产品型号较多,二次端子设计结构不统一,提高了拆接线技术门槛,也增大拆接线风险。通过安装试验端子箱,能够统一TYD测控信号线的结构布局,实现试验接线标准化。
(a)无锡日新 (b)上海MWB
(C)桂林电力电容器厂 (d)西安电力电容器厂
图8 部分厂家二次端子图
图9 装置二次端子图
四、应用推广前景
1、电网安全
原测控信号线采用单线单固定方式将一次信号传输至二次保护,为防止新增航空插头对信号传输影响,确保电网稳定运行,航插装置内部将每个端子模块都设计两对接触点,增加信号线的接触面,规避接触不良的风险隐患,满足运行状态的安全性、准确性需求。
图10 航插透视图
2、设备安全
由于TYD采集的电压信号是继电保护装置动作的重要判据,为防止外施工单位误碰误操作导致设备跳闸,端子箱设计了统一专用钥匙锁。
图11 统一专用钥匙锁图
3、人身安全
根据实际运行经验,人体触碰置于高强度电磁场环境的金属外壳时,容易被感应电伤害,为避免此情况,端子箱外壳选用不锈钢材质,同时采用专用接地装置连接至地网,有效保护人身安全。
4、应用场景
电容式电压互感器二次端子虽存在接线结构的差异,但其接线原理相同,试验端子箱的航插可根据实际需求作调整,通过定制航插的内部接线,即可标准化端子线的排列,在运行状态可满足正常采集和传输电压信号,试验状态切换航空插头即可改变试验接线。因此,本装置具备可复制、可推广的模式。
5、经济效益
该项目年产生社会效益在节约人工成本方面约为7.93万元,但对电网安全稳定运行贡献不可估量。节约人工成本方面计算公式如下:
Σ总=Σ500kV+Σ220kV+Σ110kV (元)
Σ500kV=ΣT1·M·N1
Σ220kV=ΣT2·M·N2
Σ110kV=ΣT3·M·N3
(ΣT为节约总工时(h),综上可得ΣT1=8.25,ΣT2=1.4,ΣT3=1.5)
(M=17岗员工,103.5元/小时)
(N1、N2、N3=2020年深圳500kV、220kV、110kV电容式电压互感器年工作量次,由系统统计数据可得N1=39、N2=115、N3=189)
参考文献
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