多维度安全防护的TYD试验装置的研制

多维度安全防护的 TYD 试验装置的研制

梁煜

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。

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。

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。

表3 测试设备信息

表3 改造前后测试数据对比

4. 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：

表4 改造前测试平均时间

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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