1、关于开关柜局放测试仪智能支架的研制 王子文 周刚 姚文婷 田琪 重庆市电力公司检修分公司 摘 要： 开关柜局放的测量是运维工作带电检测的一项重要的工作, 局部放电会导致设备绝缘状况的恶化, 如果不进行检测或维护会影响电气设备及电网的安全稳定运行, 考虑到现有的测量方式落后且不够高效, 便产生了研制能节约时间和人力成本的仪器, 方便开关柜局放测量的支架的想法。关键词： 开关柜局放; Ultra TEV Plus+; 智能支架; 人力成本; 时间成本; 作者简介：王子文 (1992) , 男, 重庆人, 本科, 工程师;作者简介：周刚 (1981) , 男, 重庆人, 本科, 工程师;作者简介：姚
2、文婷 (1983) , 女, 重庆人, 本科, 工程师;作者简介：田琪 (1993) , 男, 重庆人, 本科, 助理工程师。1 引言1.1 问题提出局部放电, 是指电气设备绝缘结构中某个区域内出现的放电现象, 这种放电知识绝缘结构在该区域内被破坏, 主绝缘并未发生贯穿性击穿, 但若局部放电长期存在, 在一定条件下会造成设备主绝缘电气强度的下降和损坏。绝缘结构中若存在局部电场较高, 或制造工艺不完善, 运行中绝缘有机物分解, 固体绝缘受机械力作用发生开裂等原因形成缺陷, 运行中的这些部位就容易出现绝缘击穿, 发生局部放电, 严重影响电气设备的安全运行。10k V 开关柜是 220k V 变电站
3、最易产生局部放电的电气设备, 所以对开关柜局部放电的检测是非常重要的, 也是目前运维人员带电检测中的十分重要的一项工作。我们检测仪器使用的是由英国仪安科技有限公司研发生产的 Ultra TEV Plus+开关柜局放测量仪, 是一种较为灵敏的手持式检测仪器。图 1 手持式开关柜局方测试仪 下载原图1.2 目标的设定我们现行的测量方法, 运维人员对 10k V 开关柜前柜分为中柜和下柜, 后柜分为上中下柜依次进行测量。一名运维人员将设备紧贴开关柜表面保持十秒钟左右的时间让设备进行测量然后读数, 另外一名监护人员进行纸质记录。10k V开关柜是整个 220k V 变电站最不稳定的设备, 开关柜爆炸事
4、故也是屡有发生, 所以出于运维人员安全考虑, 10k V 开关室不宜长时间滞留。10k V 开关柜都高两米以上, 上柜对于身材矮小的运维人员来说几乎只有借助平台站立才能够完成测量, 算上站立平台的移动, 需要花费 45 秒左右的时间。而下柜则需要蹲下二十秒甚至更多的时间进行读数。这里我们可以大约估算出运维人员测量一个 10k V 开关柜的时间 t 大概等于 t=t 上柜 +t 中柜 2+t 下柜2=45+102+202=105 秒。而每个变电站基本都有超过 20 个开关柜, 即使忽略测量人员移动的间隔时间, 每个变电站的开关柜局放测量下来也需要超过35 钟。运维人员在进行测量时, 蹲下站立踮起
5、移动站立平台等工作方式会严重消耗运维人员的体力, 造成工作效率的下降。所以对手持式开关柜局放测试仪智能支架的研制非常必要。测量人员能省去了踮脚、蹲下、移动站立平台、抬头低头读数等一系列繁琐机械的动作。一个开关柜测量所用时间将变为 t=t 上柜 +t 中柜 2+t 下柜2=10+102+102=50 秒, 测量 20 个开关柜所需时间将变为 t 总=5020=1000 秒也就是 17 分钟左右的时间, 比之前节约了一半以上的时间, 也更好地保证了运维人员的人身安全。2 开关柜局放测试仪智能支架2.1 方案的选择我们对支架研制的想法是手持的主体与前端测试仪的固定部分要可活动, 通过改变角度来方便上
6、柜和下柜的测量, 在测试仪上固定高清摄像头, 对读数进行采集, 手柄前端安装可活动的屏幕来展示出检测结果方便读数。而在读数采集方面, 我们主要有两个方案:一是采用摄像头与手机连接的方式, 人工进行读取;另外一种采用单片机等微处理器进行控制, 对摄像头采集数据进行扫描读数, 显示到显示屏上进行读取。(1) 数据采集方案对比分析:方案一易制作, 拆卸安装, 维修方便;人工读取数据可靠性更高;成本更低。但需要人工读取数据仍然需要一定人工成本。方案二自动化程度高, 更加节省人力;具有创新性, 但可靠性不高。设计、生产及后期维护复杂, 实用价值不高。综合考虑选择方案一。(2) 制作材料对比分析:塑料、环
7、氧树脂和铝合金。塑料加工特性好, 质量轻, 有较好耐腐蚀性, 绝缘性能好;但易老化, 易燃, 耐热性差, 使用寿命较短。环氧树脂稳定性好, 耐腐蚀且绝缘性能优;但耐冲击损伤能力差, 韧性差, 耐热性较低;铝合金轻便, 耐腐蚀性强, 成本较低;但绝缘性能较差。因为我们对轻便和使用寿命要求较高, 综合考虑, 采用铝合金材质。2.2 部件参数设计及制作测试仪的尺寸为 205mm72mm35mm, 假设正常男性和女性平均身高 (170cm及 155cm) , 考虑使用的舒适性, 利用人体工学并用 Pro E 设计了概念图。我们选择了合适的可伸缩管、螺栓等材料, 并在市场上采购了相关器材, 委托了机械加
8、工厂按照结构图纸进行加工, 完成装置主体部分装配, 剩下的零碎加工自主完成。图 2 零部件制作 下载原图3 效果验证我们选取了 6 个 220k V 变电站, 将成品带到了现场进行实地使用, 并记录支架使用前后测量开关柜局放的时间, 如下:可以看出这种手持式智能支架可以达到以下目的: (1) 提高舒适性, 减少了人力成本。 (2) 让运维人员在测量时跟开关柜保持了一定距离, 一定程度上提高了工作安全性。 (3) 大大减少了测量开关柜局放的时间, 提高工作效率, 节约时间成本。基本达到了我们预设的目标, 开关柜局放测试时间减少了一半以上。4 结论本次研制的辅助工具, 在提高工作效率等方面有良好的
9、效果, 但还是存在一定缺陷:仍然是人工读取数据, 自动化程度不够。加之使用的材料在绝缘性能等方面尚不如意, 下一步需要寻找更优良的制作材料。采用接口方式, 对摄像头拍摄的数据进行扫描自动生成数值, 加强自动化程度, 努力使创新产品接近设计目标的要求。参考文献1王圣.便携式多功能局部放电检测仪的原理及应用J.高电压技术, 1994, 20 (1) . 2刘云鹏, 王会斌, 王娟, 律方成.高压开关柜局部放电 UHF 在线监测系统的研究J.高压电器, 2009. 3赵智大.高电压技术 (第二版) M.北京:中国电力出版社. 4刘新宇, 徐正江.开关柜局部放电检测技术的应用J.新疆电力技术, 2009.
