一種觸指夾緊力測試裝置的新技術(shù)應(yīng)用分析

王夢齊,王朕偉,徐劍鋒

(1.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司,哈爾濱 150010;2.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司興凱湖供電公司,黑龍江 雞西 158300)

0 引 言

在開關(guān)及隔離開關(guān)的長期分合過程中,由于彈簧的工藝及長時(shí)間分合操作,彈簧的收縮程度與疲勞度會(huì)導(dǎo)致有些動(dòng)靜觸頭之間的夾緊力度不夠,在大電流的作用下長期發(fā)熱,最終導(dǎo)致絕緣降低,從而引發(fā)電弧造成跳閘事故的發(fā)生[1]?，F(xiàn)階段電力系統(tǒng)內(nèi)絕大多數(shù)的檢修人員都是利用測量設(shè)備的回路電阻來作為其導(dǎo)電部分接觸是否良好的判斷依據(jù)[2]。然而測量出的回路電阻數(shù)值并不能直觀反映出導(dǎo)電部分接觸電阻的變化,而是反映出整個(gè)導(dǎo)電回路的電阻值,范圍較大,其中包括觸頭、導(dǎo)電管、接線端子等各個(gè)部分的接觸電阻及體電阻,這樣一來檢修人員常用的測量設(shè)備回路電阻的方法只能說明回路是否能導(dǎo)通。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明:設(shè)備在4對觸頭接觸時(shí)測量的回路電阻值與2對觸頭接觸時(shí)測量的回路電阻值都在合格范圍之內(nèi)[3]。而采用傳統(tǒng)的觸頭溫度測量又不能完全找出故障點(diǎn)的所在,故而需要一種能夠直觀探測到觸頭彈簧夾緊力的測量裝置。

1 開關(guān)故障原因分析

目前電力系統(tǒng)中10 kV出線開關(guān)基本上采用高壓手車開關(guān)形式,因此手車式開關(guān)柜數(shù)量巨大[4]。而從此種開關(guān)柜缺陷類型有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,分、合閘線圈燒毀所占比重最大,為38.9%;其次為操作機(jī)構(gòu)缺陷,為33.9%;五防缺陷以11.2%排在第三。由此可以看出,分、合閘線圈燒毀和操作機(jī)構(gòu)缺陷兩項(xiàng)的缺陷率占手車式開關(guān)柜全部缺陷率的72.8%。投運(yùn)年限較長的手車式開關(guān)由于上述2種缺陷出現(xiàn)事故的概率更高[5]。

抽屜式開關(guān)柜多用于配電柜及站用電系統(tǒng)中,其中插頭發(fā)熱占此類開關(guān)柜缺陷的78.5%;而隔離開關(guān)由于動(dòng)靜觸頭之間夾緊力不夠?qū)е逻^熱拉弧等缺陷威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行等事故也頻繁發(fā)生[6]。目前電力系統(tǒng)中的隔離開關(guān)多數(shù)采用戶外式,其運(yùn)行環(huán)境較為惡劣。由于其完全暴露在空氣中運(yùn)行,是受氣候條件及天氣狀況的影響最嚴(yán)重以及最直接的設(shè)備。隨著運(yùn)行時(shí)間的推移,經(jīng)常會(huì)發(fā)生電氣或機(jī)械性能方面的故障,特別是觸頭間的接觸部分在遇到大風(fēng)、灰塵、雨水等天氣的影響下造成觸頭接觸不良,從而導(dǎo)致觸頭發(fā)熱。為觸頭提供夾緊力的彈簧會(huì)因發(fā)熱而退火,從而使彈簧夾緊力降低,加劇了觸頭發(fā)熱的程度,造成惡性循環(huán),最終發(fā)展到觸頭被燒壞釀成嚴(yán)重電網(wǎng)事故[7]。由此可見,高壓手車開關(guān)、隔離刀閘、抽屜式開關(guān)缺陷大部分原因出現(xiàn)在觸頭彈簧的老化變形、壓緊力不夠、絕緣部件發(fā)熱變形,最終導(dǎo)致絕緣下降、跳閘等嚴(yán)重后果。

2 觸指夾緊力測試裝置原理及使用方法

觸指夾緊力測試裝置分為夾緊力測試裝置主機(jī)及夾緊力測試傳感器兩部分,如圖1所示。

圖1 觸指夾緊力測試裝置的組成

夾緊力測試傳感器采用彈性擴(kuò)充探測圓環(huán),可直接推拔進(jìn)行測量。在將夾緊力測試傳感器插入待測設(shè)備后,傳感器能夠三方位測量夾緊力,又能同時(shí)測量整體夾緊力,傳感器與測試裝置一體化設(shè)計(jì),無需再通過卡尺測量直徑等繁瑣方式。與此同時(shí),夾緊力測試傳感器能夠通過無線連接實(shí)時(shí)與主機(jī)進(jìn)行共享、共顯;測量數(shù)據(jù)可以按站點(diǎn)、設(shè)備類型、項(xiàng)別、型號(hào)等選項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,以此做為設(shè)備老化程度及選型指導(dǎo)的依據(jù)。后續(xù)采集的數(shù)據(jù)可以與主機(jī)內(nèi)置的各種開關(guān)及隔離開關(guān)測量參數(shù)進(jìn)行比對,及時(shí)發(fā)現(xiàn)夾緊力的衰減。

測試前需要先將夾緊力測試傳感器插入待測設(shè)備,其中高壓手車開關(guān)將傳感器測量頭插入到開關(guān)動(dòng)觸頭即可測量梅花觸指的夾緊力。將帶有模擬靜觸頭的測試傳感器放入隔離開關(guān)的動(dòng)觸頭中,就能顯示出觸頭此時(shí)的接觸夾緊力;抽屜式開關(guān)與上述隔離開關(guān)測量方法相同。如圖2所示,測試開始后可在測試裝置主機(jī)上看到待測點(diǎn)三方位的測量數(shù)值并可在參數(shù)設(shè)置欄對本次檢測設(shè)備的相關(guān)信息進(jìn)行編輯,方便后續(xù)調(diào)用。

圖2 高壓手車開關(guān)現(xiàn)場檢測圖

3 觸指夾緊力測試裝置應(yīng)用效果及展望

3.1 應(yīng)用效果

目前電力系統(tǒng)在檢修過程中會(huì)對斷裂的彈簧以及明顯失效的彈簧進(jìn)行更換,而無法對那些夾緊力降低的彈簧進(jìn)行有效判斷并更換[8]。如此在檢修作業(yè)結(jié)束并送電之后,會(huì)因彈簧的夾緊力不同而造成觸頭間的電流分布不均勻,夾緊力的差距越大就會(huì)造成電流分布越不均勻,在運(yùn)行一段時(shí)間之后便會(huì)發(fā)生因夾緊力降低造成觸頭過熱或事故跳閘等嚴(yán)重后果?，F(xiàn)階段電力系統(tǒng)中有很多隔離開關(guān)的觸頭夾緊力是能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)的,如果在檢修作業(yè)的過程中未能將夾緊力調(diào)整足夠或是對各個(gè)觸頭的夾緊力調(diào)整不一致,同樣會(huì)出現(xiàn)上文所述的現(xiàn)象。

采用觸指夾緊力測試裝置便可在設(shè)備檢修時(shí)對高壓手車開關(guān)觸指、隔離刀閘觸指、抽屜式開關(guān)觸指的夾緊力進(jìn)行測量,能夠預(yù)測觸指的夾緊力是否滿足要求,并在夾緊力臨近預(yù)警值時(shí)提前更換,避免后期運(yùn)行過程中產(chǎn)生嚴(yán)重后果。觸頭夾緊力測試裝置也可用于隔離開關(guān)制造廠在制造階段及出廠前對觸頭夾緊力的檢驗(yàn),以確保其夾緊力符合電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),避免日后運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題。

3.2 前景展望

未來可在夾緊力測試裝置主機(jī)中加裝安全加密芯片,實(shí)現(xiàn)測試裝置主機(jī)通過安全接入平臺(tái)接入系統(tǒng),測量數(shù)據(jù)直接傳入后臺(tái)終端電腦,或直接將主機(jī)中的相關(guān)軟件安裝到后臺(tái)電腦中進(jìn)行使用,并能夠自動(dòng)生成檢測報(bào)告,以便存儲(chǔ)檢測記錄?？梢詫A緊力測試傳感器進(jìn)行升級(jí),使其能夠在不停電的條件下24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的夾緊力,提高供電設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語

觸指夾緊力測試裝置是一種新技術(shù),能夠提前預(yù)知觸指的夾緊力是否滿足要求,可以在夾緊力臨近預(yù)警值時(shí)提前更換觸指,避免接觸面過熱、彈簧損壞等事故,對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的幫助,具有廣闊的發(fā)展前景。

在推廣應(yīng)用的過程中,可以先以某一變電站為示范點(diǎn)進(jìn)行測試,在掌握設(shè)備特點(diǎn)后進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用,從而達(dá)到觸指夾緊力測試裝置應(yīng)用的全覆蓋,進(jìn)一步提高供電設(shè)備的安全性。