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激光调整检测仪在GW4型隔离开关中的运用
发布时间:2017-06-15

摘要

  隔离开关是电网中重要的电气设备,起到将电气设备与运行中电网隔离、改变运行方式、接通和断开小电流电路的作用。隔离开关在电网中应用数量庞大,其常见及严重故障是触头接触过热,会严重威胁电网运行安全[1]。除隔离开关触指夹紧力不足之外,隔离开关安装时触头臂与触指臂成一条直线调整不合格,或者由于隔离开关长期运行会出现电动力、锈蚀、机构松动等而造成的隔离开关合不到位,是造成隔离开关触头接触过热的主要原因[2]。

  1、现有隔离开关的使用情况

  隔离开关中目前使用较多的是GW4型隔离开关,在每年的检修预试、大修技改工作中,隔离开关调整是技术难度最大,并且对后期安全运行影响也最大的一项工作,调整需2人配合完成。1台GW4型隔离开关分三相,调整分为装配驱动轴、主调人员调整、地面人员观测触指臂与触头臂是否成一条直线、安装连杆、检查触头插入深度、调至分闸位置检查开度同期六步,通过大量的调研发现,在主调人员调整完毕之后地面人员观测触指臂与触头臂是否成一条直线时需要反复调整4次以上,约占整台隔离开关调整用时的60%,才能调整到满意的直流电阻值,因为这一步调整中触指臂与触头臂是否成一条直线没有专用标尺或工具,调整过程中容易出现“过”与“欠”,需反复多次调整,调整完毕与维护时是否合格仅靠观测者个人肉眼判断,误差较大,影响检修质量,产生过热隐患。

  2、隔离开关激光调整检测仪的研制

  隔离开关激光调整检测仪在GW4型隔离开关上使用示意如图1所示。仪器主要是借鉴步枪射击瞄准时“目标、准星、缺口照门”三点一线以及平面内两直线平行的原理。依据红外激光射线直线传播与精度高的特性,精度一般可达±00.2mm/1m[4],由红外激光发射器、透光孔、红外激光接收器构成的三点一线作为标尺,调整触指臂与触头臂成一条直线调整,原理示意如图2所示。

图1仪器使用示意
图1仪器使用示意 

图2成果原理示意
图2成果原理示意 

  仪器整体由红外激光发射器、红外激光接收器、主控盒、固定架、靶心标尺、万向调节装置组成。仪器的电子部分由红外激光发射器、红外激光接收器、主控盒组成,电路原理如图3所示。

  

图4靶心标尺使用示意

图3仪器电子部分电路示意

  当光束没有射中接收器时,接收器输出低电平,三极管处于关断状态,继电器不吸合,发光管和蜂鸣器不工作;反之,接收器输出高电平,驱动三极管处于打开状态,驱动继电器吸合,发光管和蜂鸣器开始工作,发出声光提示,表示隔离开关触指臂与触头臂成一条直线。仪器在使用前,利用万向水平液泡校准,使用万向调节装置对红外激光发射器与红外激光接收器在一根导电臂上进行横向校正和纵向校正,保证同高与水平合格,满足精度要求。仪器校准后,其自身所带顶端万向水平液泡,可作为仪器安装固定时,防止仪器扭转不对应的监测指示器,也可作为检测导电臂是否发生倾斜的检测器,通过万向调节装置的顶端观察窗观测。

  仪器在实施调整和检测过程中,依靠红外激光射线打在靶尺刻度上的光点,来检测和调整隔离开关触指臂与触头臂成一条直线,实现了量化调整和检测,靶心标尺使用示意如图4所示。


靶心标尺使用示意
图4靶心标尺使用示意 

  对隔离开关安装调整时,当光点没有穿过透光孔时,可通过调节隔离开关的连杆,实现触指臂与触头臂调整成一条直线;当对隔离开关进行维护检测时,可依据靶心标尺上的光点,判断触指臂与触头臂偏移情况,实施调整。

  隔离开关激光调整检测仪,一是用激光对射代替肉眼判断,从根本上解决了由于肉眼观测所带来的误差,大幅提高隔离开关调整与检修维护时的精度,提高检修工艺,有效消除由于触指臂与触头臂不成一条直线所引起的接触过热隐患;二是作为运行人员验收隔离开关检修质量的检测标尺,确保检修完成后触指臂与触头臂不发生偏移,进一步保证隔离开关投运后运行安全可靠。仪器的创新点为统一标准,使用红外激光射线作为触指臂与触头臂是否成一条直线的判断标准工具;双用途,一是隔离开关检修工作调整辅助工器具,二是检测隔离开关的标尺;通用性,可配合不同设计的专用固定架,适用于不同厂家 生产的隔离开关。

  3、应用效果

  在变电站检修工作现场,以1台110kV电压等级的GW4型隔离开关单台调整为例,由传统2人调整平均用时50min,降为使用仪器1人调整平均用时20min,在触指夹紧力合格的前提下反应触指臂与触头臂成一条直线的直阻值每相均小于厂家要求的130μΩ,且直阻值明显优于传统调整方法。

  在2013年国网河北省电力公司沧州供电分公司110kV东河变电站,春检预试时需全站停电,需检修的110kV与35kV电压等级GW4型隔离开关34台,使用成果检修调整一台可节省30min,节省用时30/60×34=17h,由实时调度系统查阅此110kV变电站全站停电前天总负荷为60MW,按平均电价0.72元/kWh计算,提前17h送电可减少停电损失60×1000kW×17h×0.72元/kWh=73.44万元。

  34台GW4型隔离开关,由传统人工调整直阻平均值为139μΩ,借助仪器调整直阻平均为127μΩ,相差12μΩ,由调度系统统计隔离开关每相平均电流为500A,依据状态检修要求隔离开关6年检 修 一 次,6年 内 产 生 的 热 量 由 公 式 Q=I2RT 计算可得Q=(500)2×12×10-6×3600×24×365×6=5.68×105kJ,6年内可减少发热5.68×105kJ热量,触头氧化程度可得到减缓,提高了隔离开关触头使用寿命。

  4、结束语

  GW4型隔离开关使用可靠,维护简单方便,是目前电网中应用数量较多的隔 离开关,截止2013年河北省电力公司目前35kV及以上在运隔离开关总计28408台,其中GW4型8504台,占隔离开关总数的30 %。

  数量庞大的维护量同时随着电网建设的要求每年新增隔离开关数不断增加,该成果使用以来大幅提高了工作效率与工艺质量,成本每台200元,操作简单易懂,5min即可完全掌握操作技巧,能够胜任隔离开关的调整与维护检测工作、设备验收工作、变电设备安装等工作,行业范围内推广前景良好。

  参考文献:
  [1]邓永辉,滕乐天,葛兆军,等.高压开关设备典型故障案例汇编[M].北京:中国电力出版社,2012.
  [2]柳建平,张治国.GW4型高压隔离开关过热问题分析及解决措施[J].电力安全技术,2010,12(4):52 53.
  [3]郭秉义,郭 欣.隔离开关过热故障分析及处理[J].内蒙古电力技术,2008,26(1):19 21.
  [4]杨春艳.激光定位技术在施工测量中的应用[J].检测、试验与测量技术,2010(4):142 143.

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