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          激光調整檢測儀在GW4型隔離開關中的運用
          發布時間:2017-06-15

          摘要

            隔離開關是電網中重要的電氣設備,起到將電氣設備與運行中電網隔離、改變運行方式、接通和斷開小電流電路的作用。隔離開關在電網中應用數量龐大,其常見及嚴重故障是觸頭接觸過熱,會嚴重威脅電網運行安全[1]。除隔離開關觸指夾緊力不足之外,隔離開關安裝時觸頭臂與觸指臂成一條直線調整不合格,或者由于隔離開關長期運行會出現電動力、銹蝕、機構松動等而造成的隔離開關合不到位,是造成隔離開關觸頭接觸過熱的主要原因[2]。

            1、現有隔離開關的使用情況

            隔離開關中目前使用較多的是GW4型隔離開關,在每年的檢修預試、大修技改工作中,隔離開關調整是技術難度最大,并且對后期安全運行影響也最大的一項工作,調整需2人配合完成。1臺GW4型隔離開關分三相,調整分為裝配驅動軸、主調人員調整、地面人員觀測觸指臂與觸頭臂是否成一條直線、安裝連桿、檢查觸頭插入深度、調至分閘位置檢查開度同期六步,通過大量的調研發現,在主調人員調整完畢之后地面人員觀測觸指臂與觸頭臂是否成一條直線時需要反復調整4次以上,約占整臺隔離開關調整用時的60%,才能調整到滿意的直流電阻值,因為這一步調整中觸指臂與觸頭臂是否成一條直線沒有專用標尺或工具,調整過程中容易出現“過”與“欠”,需反復多次調整,調整完畢與維護時是否合格僅靠觀測者個人肉眼判斷,誤差較大,影響檢修質量,產生過熱隱患。

            2、隔離開關激光調整檢測儀的研制

            隔離開關激光調整檢測儀在GW4型隔離開關上使用示意如圖1所示。儀器主要是借鑒步槍射擊瞄準時“目標、準星、缺口照門”三點一線以及平面內兩直線平行的原理。依據紅外激光射線直線傳播與精度高的特性,精度一般可達±00.2mm/1m[4],由紅外激光發射器、透光孔、紅外激光接收器構成的三點一線作為標尺,調整觸指臂與觸頭臂成一條直線調整,原理示意如圖2所示。

          圖1儀器使用示意
          圖1儀器使用示意 

          圖2成果原理示意
          圖2成果原理示意 

            儀器整體由紅外激光發射器、紅外激光接收器、主控盒、固定架、靶心標尺、萬向調節裝置組成。儀器的電子部分由紅外激光發射器、紅外激光接收器、主控盒組成,電路原理如圖3所示。

            

          圖4靶心標尺使用示意

          圖3儀器電子部分電路示意

            當光束沒有射中接收器時,接收器輸出低電平,三極管處于關斷狀態,繼電器不吸合,發光管和蜂鳴器不工作;反之,接收器輸出高電平,驅動三極管處于打開狀態,驅動繼電器吸合,發光管和蜂鳴器開始工作,發出聲光提示,表示隔離開關觸指臂與觸頭臂成一條直線。儀器在使用前,利用萬向水平液泡校準,使用萬向調節裝置對紅外激光發射器與紅外激光接收器在一根導電臂上進行橫向校正和縱向校正,保證同高與水平合格,滿足精度要求。儀器校準后,其自身所帶頂端萬向水平液泡,可作為儀器安裝固定時,防止儀器扭轉不對應的監測指示器,也可作為檢測導電臂是否發生傾斜的檢測器,通過萬向調節裝置的頂端觀察窗觀測。

            儀器在實施調整和檢測過程中,依靠紅外激光射線打在靶尺刻度上的光點,來檢測和調整隔離開關觸指臂與觸頭臂成一條直線,實現了量化調整和檢測,靶心標尺使用示意如圖4所示。


          靶心標尺使用示意
          圖4靶心標尺使用示意 

            對隔離開關安裝調整時,當光點沒有穿過透光孔時,可通過調節隔離開關的連桿,實現觸指臂與觸頭臂調整成一條直線;當對隔離開關進行維護檢測時,可依據靶心標尺上的光點,判斷觸指臂與觸頭臂偏移情況,實施調整。

            隔離開關激光調整檢測儀,一是用激光對射代替肉眼判斷,從根本上解決了由于肉眼觀測所帶來的誤差,大幅提高隔離開關調整與檢修維護時的精度,提高檢修工藝,有效消除由于觸指臂與觸頭臂不成一條直線所引起的接觸過熱隱患;二是作為運行人員驗收隔離開關檢修質量的檢測標尺,確保檢修完成后觸指臂與觸頭臂不發生偏移,進一步保證隔離開關投運后運行安全可靠。儀器的創新點為統一標準,使用紅外激光射線作為觸指臂與觸頭臂是否成一條直線的判斷標準工具;雙用途,一是隔離開關檢修工作調整輔助工器具,二是檢測隔離開關的標尺;通用性,可配合不同設計的專用固定架,適用于不同廠家 生產的隔離開關。

            3、應用效果

            在變電站檢修工作現場,以1臺110kV電壓等級的GW4型隔離開關單臺調整為例,由傳統2人調整平均用時50min,降為使用儀器1人調整平均用時20min,在觸指夾緊力合格的前提下反應觸指臂與觸頭臂成一條直線的直阻值每相均小于廠家要求的130μΩ,且直阻值明顯優于傳統調整方法。

            在2013年國網河北省電力公司滄州供電分公司110kV東河變電站,春檢預試時需全站停電,需檢修的110kV與35kV電壓等級GW4型隔離開關34臺,使用成果檢修調整一臺可節省30min,節省用時30/60×34=17h,由實時調度系統查閱此110kV變電站全站停電前天總負荷為60MW,按平均電價0.72元/kWh計算,提前17h送電可減少停電損失60×1000kW×17h×0.72元/kWh=73.44萬元。

            34臺GW4型隔離開關,由傳統人工調整直阻平均值為139μΩ,借助儀器調整直阻平均為127μΩ,相差12μΩ,由調度系統統計隔離開關每相平均電流為500A,依據狀態檢修要求隔離開關6年檢 修 一 次,6年 內 產 生 的 熱 量 由 公 式 Q=I2RT 計算可得Q=(500)2×12×10-6×3600×24×365×6=5.68×105kJ,6年內可減少發熱5.68×105kJ熱量,觸頭氧化程度可得到減緩,提高了隔離開關觸頭使用壽命。

            4、結束語

            GW4型隔離開關使用可靠,維護簡單方便,是目前電網中應用數量較多的隔 離開關,截止2013年河北省電力公司目前35kV及以上在運隔離開關總計28408臺,其中GW4型8504臺,占隔離開關總數的30 %。

            數量龐大的維護量同時隨著電網建設的要求每年新增隔離開關數不斷增加,該成果使用以來大幅提高了工作效率與工藝質量,成本每臺200元,操作簡單易懂,5min即可完全掌握操作技巧,能夠勝任隔離開關的調整與維護檢測工作、設備驗收工作、變電設備安裝等工作,行業范圍內推廣前景良好。

            參考文獻:
            [1]鄧永輝,滕樂天,葛兆軍,等.高壓開關設備典型故障案例匯編[M].北京:中國電力出版社,2012.
            [2]柳建平,張治國.GW4型高壓隔離開關過熱問題分析及解決措施[J].電力安全技術,2010,12(4):52 53.
            [3]郭秉義,郭 欣.隔離開關過熱故障分析及處理[J].內蒙古電力技術,2008,26(1):19 21.
            [4]楊春艷.激光定位技術在施工測量中的應用[J].檢測、試驗與測量技術,2010(4):142 143.

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