高压电器概述

高压电器概述（精选7篇）

1.高压电器概述 篇一

高压电器产品常用术语介绍

在高压电器产品样本、图样、技术文件、出厂检验报告、型式试验报告、使用说明书及产品名牌中，常采用各种专业名词术语，它们表示产品的结构特征、技术性能和使用环境。了解和掌握这些名词术语可为工作带来许多便利，现将高压电器常用的名语术语作一介绍。

一、高压开关设备术语

1.高压开关——额定电压1kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。

2.高压开关设备——高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。

3.户内高压开关设备——不具有防风、雨、雪、冰和浓霜等性能，适于安装在建筑场所内使用的高压开关设备。

4.户外高压开关设备——能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰和浓霜等作用，适于安装在露天使用的高压开关设备。

5.金属封闭开关设备；开关柜——除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。

6.铠装式金属封闭开关设备——主要组成部件(例如断路器、互感器、母线等)分别装在接地的金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。

7.间隔或金属封闭开关设备——与铠装式金属封闭开关设备一样，其某些元件也分装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。

8.箱式金属封闭开关设备——除铠装式、间隔式金属封闭开关设备以外的金属封闭开关设备。

9.充气式金属封闭开关设备——金属封闭开关设备的隔室内具有下列压力系统之一用来保护气体压力的一种金属封闭开关设备。

a.可控压力系统；b.封闭压力系统；c.密封压力系统。

10.绝缘封闭开关设备——除进出线外，其余完全被绝缘外壳封闭的开关设备。

11.组合电器——将两种或两种以上的高压电器，按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而名电器仍保持原规定功能的装置。

12.气体绝缘金属封闭开关设备——封闭式组合电器，至少有一部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。

13.断路器——能关合、承载、开断运行回路正常电流、也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流(包括短路电流)的开关设备。

14.六氟化硫断路器——触头在六氟化硫气体中关合、开断的断路器。

15.真空断路器——触头在真空中关合、断的断路器。

16.隔离开关——在分位置时，触头间符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及规定时间内异常条件(例如短路)下的电流开关设备。

17.接地开关——用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件（如短路下，可在规定时间内承载规定的异常电流；在正常回路条件下，不要求承载电流。

18.负荷开关——能在正常回路条件下关合、承载和开断电流以及在规定的异常回路条件（如短路条件）下，在规定的时间内承载电流的开关装置。

19.接触器——手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。

20.熔断器——当电流超规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔化而开断电路的开关装置。

21.限流式熔断器——在规定电流范围内动作时，以它本身所具备的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器。

22.喷射式熔断器——由电弧能量产生气体的喷射而熄灭电弧的熔断器。

23.跌落式熔断器——动作后载熔件自动跌落，形成断口的熔断器。

24.避雷器——一种限制过电压的保护电器，它用来保护设备的绝缘，免受过电压的危害。

25.无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片串联和(或)并联组成且无

或串联放电间隙的避雷器。

26.复合外套无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片和相应的零部件组成且其外套为复合绝缘材料的无间隙避雷器。

2.高压电器概述 篇二

随着“两网”建设和改造工程迅速发展，高压组合电器(GIS)每年大约按18%的速度增加。高压组合电器(GIS)符合无油化、小型化、自动化、智能化的要求，在未来国家电网建设中，将发挥重要的作用。

1 高压组合电器（GIS）简介

高压组合电器(GIS)是有断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件等单元，封闭在接地的金属外壳内采用积木式结构组成的电器设备。内部充有一定压力并有优异灭弧和绝缘性能的SF6气体。SF6气体因为在电弧分解中不含有碳等影响绝缘能力的物质，触头在开断电弧中烧毁极其轻微，因而检修周期长，运行可靠。高压组合电器(GIS)与常规高压电器设备相比的突出优点是：

(1)占地面积小，如126KV等级GIS，其占地面积为敞开式的25%，而252KV等级GIS其占地面积为敞开式的20%。结构紧凑，在人口高度集中的大城市和密集的负荷中心，显的尤其重要。

(2)运行可靠，由于其导电部分封闭在金属壳体内，受雨雷、尘埃及盐雾等恶劣环境的影响小，减少了设备事故的可能性，所以运行可靠，检修周期长。特别适合工业污染和气候恶劣以及高海拔区域。即可安装在户外、可安装在户内、地下室、楼顶、也有装于水电站的山洞中。

(3)安装方便。高压组合电器(GIS)采用积木式结构，安装简便，GIS已向三相共箱化、复合化和智能化方向发展，一般由整体或若干单元组成，可大大缩短安装工期。

(4)使用寿命长，维护方便，可节俭大量检修费用，产品可达到少维护或免维护的要求，使用寿命可达30年。

(5)具有高安全性、易于操作，长时间不需要以及易与外部设备兼容;可组合各种连接套管和电缆连接终端。

2 高压组合电器（GIS）元件装配前的检查

元件装配前应首先进行下列检查：

(1)高压组合电器元件的所有部件应完整无损;瓷件无裂纹，绝缘件无受潮、变形、剥落及破损;元件的接线端子、插接件及载流部分应光洁、无锈蚀;各分隔气室的压力值和含水量应符合产品的技术规定;密度继电器和压力表应经检验合格;紧固螺栓应齐全，无松动;密封良好，对每一充气运输部件应进行气压检查，如发现问题，则应返修。

(2)为及早发现因长途运输所引起的部件内部结构变化，应及时测量各部件回路及主回路电阻。

3 高压组合电器（GIS）安装检验

高压组合电器(GIS)设备能否安全可靠运行，关键在于设备的制造质量，安装质量、运行监测等。如图1

3.1 断路器灭弧室的安装检验

(1)安装环境。灭弧室装配一般在洁净度为10万级的净化室内进行，日降尘量小于20，净化室内保持正压，要求有通风过滤装置，在有空调的洁净净化室里安装，空气湿度一般不大于70%。安装人员进入净化室要更换衣鞋，戴工作帽、穿工作服，操作时着白色尼龙手套，防止头屑、毛发及棉纱头进入灭弧室及密封面内。所有件装配前检查各零部件的尺寸和标准件是否符合图纸要求，零部件表面不得有磕碰、划伤，保证零部件的粗糙度符合图纸要求。装配前各零部件和标准件应清洗干净，用毛刷蘸无水酒精或丙酮清洗，擦试干净，不得有棉纤维、纸屑等微小颗粒附着在上面。将所有密封面清洗干净，断路器罐体内表面必须擦拭干净,并用装配时密封面及密封圈表面涂适量密封胶。注意室内空气中浮游尘埃及降尘时要定期检测。钳修、电焊、手工钻眼等能产生金属微粒的作业一般不能在装配厂房内进行。如果一定要进行，也应该用吸尘器及时清理干净。

(2)装配顺序:1)拐臂盒与底架连接2)支座、动触头、绝缘拉杆连接3)静触头装配4)外壳固定5)固定机构6)加吸附剂、封上法兰7)抽真空、充气。

(3)检验及测试顺序：1)检查及调整三相位置间距、垂直度、平行度2)检查梅花触头与法兰中心的同心度3)测量喷口到外壳上法兰口的距离4)装配静触头时测量同心度5)检漏6)测水分含量。

(4)装配完毕后检查：a回路电阻测量b额定气压检漏c机构在额定油(电)压下慢分慢合各5次无误后进行机械操作试验,记录数据。

3.2 互感器的安装检验

(1)电流互感器在线路正常运行状态和过载以及短路故障时，测量电流，给测量仪表和继电保护装置提供电流参数。电流互感器线圈分测量线圈和保护线圈两种;有电磁式和电子式两种。电流互感器是根据用户的电流比和准确级提供，电流互感器为穿心式结构，每只互感器内可装2～4只二次绕组，二次绕组分为测量和保护两种。安装电流互感器时，电流互感器中间绝缘纸板要压紧，电流互感器出线在接线端子的接线柱上压紧，并记录线号。

(2)电压互感器作为电力系统电压测量和保护用。分为电磁式电压互感器和电子式电压互感器，根据用户和变电站的实际需求，有单相和三相电压互感器。有正装和倒装方式。检验电压互感器的耐压受电压、变比及误差限值。

(3)有电压和电流互感器组合在一起的复合式电子互感器，安装更方便。

3.3 接地开关和隔离开关安装检验。

(1)隔离开关是该GIS的标准单元之一，它有垂直和水平两种布置方式，还能灵活地与接地开关组合。隔离开关分两种类型：一种为普通型隔离开关，配电动机构;一种为快速型隔离开关，配弹簧机构。

(2)接地开关与隔离开关的结构基本相同，也分普通型和快速型两种，都配同一种电动机构和弹簧机构;而且都采用三相机械联动。三相采用一个机构驱动，相间用机械联动的方式，相间传动有两种方式，一种是平行四连杆传动方式，传递的是推、拉力;另一种是联轴节传动，传递的是扭矩。

(3)三工位隔离、接地机构，把隔离和接地开关的功能组合在一起，完成隔离开关和接地开关的基本功能。

3.4 避雷器的安装检验

避雷器用于保护组合电器的电气设备绝缘免受雷电和部分操作过电压的损害。避雷器为交流无间隙金属氧化锌避雷器，并带有泄漏电流监测器的数显式放电计数器。采用自动关闭可卸接头，单独设置气隔。避雷器主绝缘为SF6气体，芯体是氧化锌阀片。避雷器在正常运行电压下，基本上处于绝缘状态，仅流过数百微安的泄漏电流，其中大部分是容性电流。当过电压侵入时，避雷器工作在伏一安特性的低阻区域，放电电流经过避雷器泄入大地。过电压过后，避雷器又恢复到正常运行电压下的工作状态。

3.5 套管的安装检验

套管可以倾斜布置、竖直布置及水平布置。安装套管前清洁套管内部，防止有灰尘等杂质，影响爬电距离。

3.6 母线的安装检验

母线采用共箱式，三相共箱母线是三极装在同一金属壳内，主要有母线筒体、导流母线、支撑绝缘子组成，导流母线采用等腰三角形布置，三相母线导体由可调绝缘子支撑，内充0.45Mpa(20℃)的SF6气体，起汇总、分配和传送电能的作用。母线支撑通过可调螺栓进行调节，保证水平放置及三相导体同心度。

3.7 波纹管及伸缩节的安装检验。

(1)波纹管的功能。(1)用来调节安装误差;(2)吸收GIS筒体的热胀及基础的沉降。利用波纹的伸缩性，筒体的热胀靠波纹管来吸收。信息来自:www.tede.cn

(2)伸缩节的功能。用来调节长度方向安装误差，这一点同波纹管相同，但伸缩节最重要的功能是用来方便拆卸组合电器的母线筒体。

3.8 爆破片的安装检验

爆破片的作用：防止筒体过压爆炸时伤及设备及人身的安全，设置了这样一个专门的薄弱环节。筒体内压力达到一定数值时，爆破片爆破，免除了筒体爆炸的危险。

3.9 密度控制器的安装检验

三相分相用连接气管连接，安装一个密度控制器，用来显示压力和输出接点信号。安装时保证密封性能，充气后进行检漏,以保证其动作的可靠性。

3.1 0 接地排的连接

(1)两个法兰面之间都有导流排相连，保证所有组合电器筒体在电气上是连通的。连接导流排时，应把法兰背面的漆膜处理干净，使之连接可靠。

(2)快速接地开关有专用的接地排接地，避雷器有专门的接地排接地，其余通过共箱母线筒体接组合电器底排上，底排与预埋件焊接起来而接地。

3.1 1 二次布线

二次配线时应注意，线头等要及时清理，防止发生过电缆铜丝混入筒体内而发生耐压放电事故。

总之，组合电器在安装过程中，安装工艺是保证安装质量的重要措施，安装人员在安装前必须认真学习相关规定和工艺标准。在联接、密封等工艺处理方面，要严格遵守检验规程，严把质量关，避免安装的返工或返修，确保安装质量，做出符合标准的合格产品。

摘要：此文分析了高压组合电器(GIS)设备安装和检验的要点。介绍了高压组合电器安装施工的可行性和实现方法。

3.高压电器概述 篇三

一、智能化变电站的组成及特点

GIS高压组合电器智能化变电站是一种新型数字化变电站，其主要将信息采集、传输和处理输出等功能有机组合。其实际是指一次电气设备的数字化和二次装置的全数字化，同时采用全站统一的标准平台。这种变电站的技术特点大致可包括以下三点：首先是一次电气设备的数字化。这种变电站主要应用较为先进的光学互感器以及智能开关等一次电气设备。同时一次设备和二次设备的采样值、状态量和控制命令等信息的交换主要使用光纤传输数字编码信息，这使得一次电气设备具有数字接口。其次是二次装置的全数字化，这主要是指采用网络通信方式取代传统的二次装置间、二次装置和其他各种设备间、二次装置和一次电气设备间的二次电缆。这种网络通信方式发射和接受信息，可以有效保障信息传递的高效性和安全性，同时完成了信息传输的全数字化。最后是自动化管理，整个GIS智能化变电站采用全站统一的标准平台。这是一种使用统一的数据建模及数据通信的信息平台，其可以保证运行管理系统的自动化，降低人工成本。该平台主要采用自动化技术将故障分析、设备状态监测系统以及控制系统进行有机结合。

二、新技术的改造升级

随着输变电技术的不断发展，以及各企业生产和居民生活对电力实际需求的日益增长，使得现有的一些电气设备和信息传输技术相对过时，这要求各电气制造企业不断的研发新技术和淘汰旧技术。由于这种不断的更新淘汰，导致大量的新型高压电气设备的出现和应用。这些新型高压电气设备，特别是GIS智能化变电站，可以有效保障电网系统的安全稳定运行。电网系统智能化是当前电网系统发展的重要方向之一，因此对电网系统智能化进行改造升级意义十分重大，该改造升级大致可包括以下几个方面：

1、光学互感器技术

光学互感器技术将整个变电站设备监控、数据采集传输、状态保护以及故障录入等流程智能化。光学互感器技术的使用可以提升数据和设备监控系统的稳定性，完善了传统的电磁式互感器的一些缺陷，降低数据采集过程中的额外误差，提高整个GIS智能化变电站系统的精度。同时这种技术的使用可以保障保护测控装置实现全数字化的采样流程，其有力的保证了变电站的智能化发展。铁芯卡滞作为变电站设备运行中常出现的技术难题之一，其严重影响着变电站设备的正常运行，这不仅会降低变电站运行的安全稳定性，还会造成严重的经济损失。首先采用光学互感器技术，其主要监测机构的分、合闸过程中的线圈实时工作电流，并进行相应参数记录。这种实时工作电流的相关参数是计算铁芯启动和线圈通电时间等数据的依据，通过相应计算可以得到铁芯实时状态，并且可以及时检测铁芯卡滞、位置移动以及吸力大小等重要参数的变化情况。其次光学互感器技术的使用，可以实时监测机构分、合闸线圈的工作电压情况。对于这种工作电压的有效监测，可以及时掌握操作回路电压的数值变化情况。这种电压监测可作为GIS智能化变电站故障判断和处理的重要参考。

2、智能开关

首先是智能开关断路器使用，可以对线路和设备的开断电流和开断次数实现实时监测，从而计算得到实际的触头电磨损情况，并将其作为判断断路器使用寿命的重要依据，同时其也可作为及时更换触点和维修检测的重要检测标准，可根据触头电磨损情况及时对其进行处理，保证电力传输的稳定有效进行，避免因触头电磨损导致的不必要的经济损失。其次智能开关可实现对断路器的行程、时间的实时监测，并通过相关的数据分析并绘制行程—时间特性曲线，根据曲线进一步分析断路器的实时状态，如断路器的实时状态不正常，则需要采取相应措施进行调整和维修。再次是SF6气体密度的监测，SF6气体密度是保障智能开关有效运行的关键参数之一，根据SF6气体密度值可以有效分析出当前系统的运行状态，并根据这些状态发出相应指令或警告提示。这些智能化指令有利于工作人员更好的掌控后整个电网系统的运行状态。最后是智能开关的使用，可以实时监测相关分、合闸回路状态情况。这种实时监测可以避免断路器因控制回路断线故障导致的拒动现象，其可以有效的保障断的安全稳定运行。

3、系统自检

系统自检可以针对断路器以及隔离接地开关触头位置进行实时监控，同时对整个操作机构、辅助开关状态、储能情况以及电机电源情况进行有效的监测并记录，如出现异常则可及时发出警报。系统自检还可以对系统电流和电压进行实时监测，并对继电保护情况和电流信号传输进行监控。同时系统自检还可对于汇控柜的温湿度和绝缘性等相关技术参数进行实时监测。

4、传感器和通信方式

可根据各级变电站的操作控制目的和方式的差异，采用相关的传感器可以实现数据采集和录入的数字化，其既可以保证采集和录入的精确性，避免人为误差，同时其在极大程度上降低了人工操作强度和人力成本。采用新的通信网络方式取代传统的二次电缆，既可以节省建设投资成本，节省材料和保护环境，又可简化二次接线方式，使其实际应用性更好。

5、新数据平台

GIS智能化变电站采用全站统一的标准平台。既实现数据建模及数据通信，又保证运行管理系统的自动化，降低人工成本。

通过上述新技术对高压电器组合的改造升级，可以实现智能化的高压电器组合设备有效的集成高电压、传感器、计算机、数字信号处理和网络通信等高新技术，其可以有效保证这个电网体系监控和测量的精确性、安全性和稳固性。

三、实际应用情况分析

目前，世界很多大型的电力设备公司，如西门子、阿西布朗勃法瑞公司等，对GIS技术研究较早并取得了一定的研究成果。有些公司已经研发出相应的GIS智能化变电站技术和配套使用设备。还有些电力设备公司的数字化变电站的一次、二次设备已进行相应的实际工作运行，并取得良好的运行效果。与国外相关研究相比，我国的变电站智能化起步较晚，技术相对落后。从我国2001年起相继进行数字化变电站的可行性研究，并根据相关部门制定的EC61850标准对变电站进行数字化建设，目前我国建设大量的110kV等各种数字化变电站，部分变电站已完工并投入使用。随着我国变电站数字化技术的不断进步，数字化技术、信息化技术和自动化技术也将相应的应用于我国的变电站建设。就目前而言，变电站数字化技术是当前我国变电站研究的技术热点。

金属封闭式气体绝缘高压组合电器的应用已将近三十年，这种高压组合电器的特点主要包括：首先是其设备使用面积要求小，建设和运行投入成本低。其次是实际运行的稳定性好，可实现运行操作的安全性。接下来是这种电器安装较为简单，同时维护方便。最后是一体化设计，其空间利用率高，不额外占用空间，同时其可以智能化便捷升级。高压组合电器因其上述特点已在各级电网建设得到大规模的应用。GIS高压组合电器的智能化一次设备，主要是由互感器等硬件以及开关操作、系统控制等软件系统组合构成的。其中高压组合电器智能化的关键问题是对高压组合电器运行的相关信息进行采集和录入，而电子和光电技术的开发利用有效解决了上述问题。其主要采用气体密度、压力、光栅弹簧储能、温湿度以及局部放电等传感器，利用日渐完善的技术和产品功能，有效维护高压组合电器的运行状态，尽可能的降低高压组合电器的故障维修频次。

我国传统变电站的不同功能所使用的通信技术、传输方式各不相同，一次与二次设备的信息交换主要使用的是模拟信号和电平信号，并且需要铺设大量的电缆进行信息传输，同时变电站的不同功能，需建立起相应的信息采集、录入、传输、判断和执行系统，这也需要与之配套的硬件和线路的支持，这无形中增加了变电站建设和运行的复杂程度，同时也提高了相应的建设运行成本。而实现变电站的智能化、数字化可以有效的解决上述问题。这种变电站的远程监控、实时保护、精确计量以及VQC等系统采用同一通信网络进行接收相应的电信号参数、温湿度和设备状态等各种信息，并对各种信息进行判断分析，再采用同一网络发送调控命令。这既不需要为不同功能建立其配套系统，也不需要设置相应的硬件和线路，降低了变电站系统的复杂性，同时也在很大程度上降低变电站的建设运行成本。

GIS高压组合电器智能化变电站，其具体应该包括系统保护、调度和设备状态监控等自动化功能。一次设备的智能化，其具体指信息的采集、录入、处理和通信的智能化。同时将自动化、保护和设备状态监控等元件的使用，主要依靠硬件的有效支撑。二次系统的信息处理和远程控制采用相关软件支持。智能化系统在保证基本的微机保护基础上，增设相应的防误操作的开关装置、运行状态和环境监测以及故障检测处理等自动化装置集成在接地控制柜中，既可以节约设备的使用空间，同时也节约了相应的投资成本，又达到智能化系统的多种功能的有效组合的目的。

四、结语

4.六氟化硫高压电器触头的发展趋势 篇四

为满足电力需求, 实现能源优化配置, 我国电力工业已步入大容量、远距离、交直流并网和超、特高压电网联合的阶段, 到2020年电网建设的目标锁定在750 k V交流、1 000 k V交流和±800 k V直流的超、特高压输变电系统并形成跨区域互联电网。这一目标对于保护电力系统安全运行的关键设备——六氟化硫 (SF6) 高压电器的安全可靠性、可控性、使用寿命等综合性能提出更高要求。

触头作为SF6高压电器的重要部件, 不仅承担关合、承载及开断负载电流和故障电流的任务, 而且能够承受短路时引起的热效应和电动力作用, 对SF6高压电器的可靠运行起到决定性作用。

因此文中通过介绍SF6高压电器触头的应用现状, 对常用触头进行对比分析, 预测触头的发展趋势, 为触头的优化设计和合理选择提出新思路。

1 SF6高压电器触头的应用现状

SF6高压电器包括断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、母线等种类。由于工作任务不同, 各种SF6高压电器选用的触头型式各异。下面以断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关及母线为例, 介绍我国SF6高压电器触头的应用现状。

断路器负责关合、承载、开断运行回路的正常电流, 及在规定时间内关合、承载、开断规定的过载电流 (包括短路电流) , 其主触头普遍应用梅花触头或自力型触头, 而弧触头普遍应用自力型铜钨合金整体触头。

隔离开关负责在分位置时, 触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志;在合位置时, 承载正常回路条件下的电流及在规定时间内的异常条件 (例如短路) 下的电流, 能开合母线充电电流、母线转换电流及感性电流, 其主触头普遍应用梅花触头或弹簧触头, 中间触头应用表带触头或弹簧触头。

接地开关负责将主回路接地, 在异常条件 (例如短路) 下, 可在规定时间内, 承载规定的异常电流;但在正常回路条件下, 不要求承载电流, 其主触头普遍应用梅花触头, 中间触头应用表带触头或弹簧触头。但快速接地开关还要开合架空线的电磁感应电流和静电感应电流, 并具有关合短路电流的能力, 故其弧触头普遍应用自力型铜钨合金整体触头。

母线负责承载正常回路条件下的电流及在规定时间内的异常条件 (例如短路) 下的电流, 其连接触头普遍应用表带触头或弹簧触头。

由此可见, 在我国现阶段技术条件下, SF6高压电器中自力型触头与梅花触头之间、弹簧触头与表带触头之间形成竞争格局, 应用哪种触头更能满足SF6高压电器不断提升的性能及触头的发展趋势正是本文探讨的主要问题。

2 SF6高压电器触头的对比分析

2.1 自力型触头与梅花触头的对比分析

1) 结构型式对比。自力型触头省掉了梅花触头结构中的触指弹簧、限位卡圈及其附属零件等, 其结构简单, 零件数少, 排除了弹簧力的分散性, 可靠性相对提高。自力型触头的外形曲率半径较大, 有助于缓和触头间隙的电场, 无需屏蔽罩, 散热环境好, 通流能力强。

2) 工作方式对比。自力型触头是依靠合闸后触指变形, 由材料自身在高弹性变形时产生的弯曲应力提供可靠的接触压力, 其变形量不能超出材料的许用弯曲应力, 否则会减小触头的接触压力, 甚至破坏触头的电连接作用。梅花触头采用弹簧提供触指和触头之间的接触压力, 弹簧的存在使触头配合结构较为复杂, 触指自洁能力差, 同时长期使用后弹簧失去弹性, 致使接触压力不足, 接触电阻增大, 造成导电回路过热等故障。

3) 选用材质对比。自力型触头对材料的电导率和抗弯强度及加工工艺要求较高, 通常材料选用铬青铜。梅花触头的触片一般采用紫铜制作, 为保证触指具有一定的强度和刚度, 通常制作触指的紫铜板厚度较大, 浪费铜材。

4) 应用范围对比。目前, 自力型触头采用整体烧结熔渗工艺, 使铬青铜本体与头部的铜钨合金熔为整体触头。由于铬青铜本体的高弹性及优良的传导性能, 结合铜钨合金含氧量低, 优良的静态物理机械性能, 优良的抗电弧性能, 使其在开断或关合短路电流过程中不会产生大量低熔点金属蒸气, 触头之间的介质强度能迅速恢复, 并保持不变形、不熔焊、弹性良好、耐电蚀性良好等优势, 而被广泛用作断路器的弧触头。梅花触头因为弹簧的存在, 没有耐电弧的能力, 而不能用作弧触头。

总之, 梅花触头与自力型触头对比, 结构复杂, 安装繁琐, 成本较高, 应用范围较小。从长远角度分析, SF6高压电器中主触头推广应用自力型触头是发展趋势, 而弧触头应用自力型铜钨合金整体触头将会占据主导地位。

2.2 弹簧触头与表带触头的对比分析

1) 结构型式对比。弹簧触头由弹性及导电性较好的铍青铜丝绕成圆柱形螺旋弹簧状, 弯成一圆圈置于动、静两导电元件之间。表带触头由铍青铜经冲压卷曲、硬化、电镀而成, 它的每一条横条都因为其弯曲的形状而具有弹性, 通过与沟槽配合提供接触压力, 实现电接触。表带触头与弹簧触头相比体积小、安装难度大, 拆卸时易损坏, 更适用于狭小的安装空间。由于两者的耐电弧能力差, 故仅应用于滑动触头和不具关合短路电流能力的触头。

2) 工作方式对比。弹簧触头在受到压缩时, 每个线圈将产生单独变形, 无论线圈的哪一部分产生变形, 整个弹簧都进行反应, 从而实现在每个接触点上的负载一致。弹簧触头工作范围宽余, 压缩变形量可达1~2.5 mm, 其相对稳定的弹力能减少触头温差, 可对大面积接触公差进行校正及表面不规则进行补偿, 从而有效解决电阻漂移问题。表带触头的压缩变形量只有0.45 mm, 燕尾槽和导电杆的加工公差对其接触电阻影响非常大, 而弹簧触头受加工公差的影响很小。

3) 加工要求对比。表带触头与弹簧触头对比, 其制造难度较高, 不仅对热处理工艺要求严格, 而且对燕尾槽和导电杆的机加工精度要求也较高。由于弹性操作空间较小, 触头轴向偏差较小, 对导电杆的同轴度要求较高。

总之, 弹簧触头与表带触头相比, 两者经济成本相近, 接触点多, 导电性能好, 电场分布均匀, 电动及热稳定性高, 但弹簧触头的制造及装配简单方便, 弹性操作空间大, 工作变形范围较大而接触压力基本恒定, 且磨损小, 使用寿命长, 开槽尺寸简单易加工, 更适宜批量生产, 但为加强制造质量控制水平, 必须实施标准化设计。

3 SF6高压电器触头的发展趋势

从SF6高压电器触头的结构型式分析, 结构简单、可靠性高、寿命长、经济实用的触头型式仍会长期继承下去, 其中自力型触头和弹簧触头都将具有广阔的应用前景。

随着新材料和新工艺的研制开发, SF6高压电器触头的优化设计和合理选择将注入新技术, 例如颗粒增强铜基复合材料在制造工艺上与传统金属的制造工艺差别小、适应性强、成本低, 性能上具有良好的导电性、导热性、弹性和韧性, 良好的加工性能、焊接性能及高强度、高耐磨性等综合竞争力, 使其成为SF6高压电器触头最有发展前途的新材料之一;另外, 一种新型铜钨触头运用粉末冶金熔渗技术, 结合梯度成分设计原理, 可灵活设计触头不同部位的材料成分比例, 使其内部组成和结构呈梯度变化, 以满足触头各部位对实际使用性能的不同要求。该新型铜钨触头较传统工艺生产的铜钨触头, 其电导率、热导率、结合强度、可靠性和使用寿命等整体性能均最优化, 同时减少贵金属钨的消耗, 降低生产成本, 使其成为最有可能替代SF6高压电器的传统铜钨系触头。

5.高压电器概述 篇五

关键词：智能电网,GIS,在线监测

从客观的角度来说, 高压组合电器的智能化工作, 需要从多个方面出发, 例如, 智能电网可以实现可观测 (能够监测电网所有设备的状态) 、可控制 (能够控制电网所有设备的状态) 等等, 通过全方面的努力, 提升电力系统的各项工作水平, 使其更加清洁、高效、可靠, 为国家的经济发展和社会上的需求, 提供更多的帮助。本文主要对高压组合电器的智能化研究进行研究。

1 智能化GIS的定义

现阶段的很多技术和设备都在趋向于智能化, 减少人工操作, 实现工作效率和工作质量的稳步提升。智能化GIS既是一种趋势, 又是必然要求, 随着时间的推移, 智能化GIS的定义也发生了变化。综合多方面的需求来看, 智能化GIS主要是在整体设计上, 把智能传感器监测设备和控制设备融入开关本体, 将现代嵌入技术与开关机构有效的融合在一起, 保留原有科研成果的基础上, 提高GIS的性能和工作实力。根据技术上的要求和设备优化趋势, 智能化GIS需要在以下几个方面努力:首先, 以先进传感技术为支撑的感知控制功能, 以电子鱼计算机控制技术为理论支撑的智能检测分析、诊断判断功能。以往的工作证明, 在缺乏先进传感技术支持的情况下, 智能化仅仅是一个空壳, 不具备实际功能, 与此同时, 在缺乏智能判断、诊断、检测功能的情况下, 绝大部分的工作都无法达到预期标准, 甚至会对其他工作造成“拖累”。其次, 以网络通信技术为支撑, 把GIS信息与变电站主控制计算机联系在一起, 实现信息共享功能。从以上的表述来看, 智能化GIS在实际的应用和设计当中, 必须以客观实际为基准, 以发展为准则, 以实时优化为要求, 创造更大的发展空间。

2 GIS在线监测

2.1 局部放电在线监测

对于GIS设备来说, 在运行的过程中, 设备局部放电会在GIS设备外壳上, 产生不固定的流动电磁波, 使得设备外壳对地面, 呈现出高频率的电压, 甚至是想周围空间进行传播。为了保证局部放电情况得到有效的监测, 需要实现在线监测。GIS设备经过智能化的处理, 在主观上和客观上实现了双重意义上的在线监测。首先, 在主观上, 该设备无需过多的人员看守与操作, 即便是在工作人员暂时离开的时候, 也会自动记录数据, 并且做出有效的分析, 将最后的结果直接呈现在工作人员眼前。其次, 在客观上, 通过在局部放电上实现在线监测, 减少了通道气体压力骤增的情况, 提高了安全系数, 提高了工作水平。

2.2 机械特性的在线监测

相对于传统的电力设备来说, GIS设备在实际运行当中, 需要实现机械特性的在线监测, 这样才能得到更多的数据, 从而判断故障, 采用针对性的方法进行优化, 彻底解决问题。根据以往的运行情况和当下的电力输出要求, GIS机械特性的在线监测, 需要在以下几个方面实现提升:首先, 电寿命诊断。电寿命诊断是机械特性在线监测的重要标准, 监测参数包括分合闸过程一次电流波形、正常工作和分合闸过程电流幅值等等, 每个数值所代表的含义有所不同, 要对电寿命进行综合的判断, 降低故障的发生概率。其次, 对控制回路状态的监测。GIS设备的特点在于, 属于组合性较强的电器, 当中的某一电器出现故障的时候, 其他电器仍然可以正常运行, 减少经济损失。控制回路状态的监测, 其监测参数为辅助出现以及动作时间。综合而言, 此项监测具有全方位的特点。第一, 控制回路会影响GIS设备的日常运行, 回路当中的辅助触点和动作时间, 不允许出现过于严重的问题, 必须时刻了解数据变化和运行情况。第二, 控制回路状态的监测, 需结合前后情况, 工作人员要加强分析, 不能仅仅对当下的情况进行监测。除了上述的两项监测之外, 还需要在储能机构状态监测、避雷器在线检测等方面进行努力, 实现更高水平的智能化, 提高GIS设备的性能, 为我国的电力工作发展, 提供更大的助力。

3 变电站运行环境监测

高压组合电器的智能化研究, 在我国的研究时间虽然不是特别长, 但取得的科研成果已经广泛的应用到电力领域当中的各项工作, 实现了工作水平的稳步提升。值得注意的是, 除了要在GIS设备智能化本身努力之外, 还要在外部环境上进行努力。例如, 对变电站运行环境进行有效的监测。本文认为, 变电站运行环境的监测可以尝试在以下几个方面进行工作:首先, 当变电站出现无人值班的情况时, GIS设备运行, 启动环境远程监测系统, 从视频、安防功能两个方面出发, 对入侵、火灾、安全检查等多方面进行全面的监测, 实现无死角监测, 避免各种不良情况的发生概率。其次, 变电站运行环境的监测, 还可以采用单片机技术、红外线技术等针对性较强的技术, 对设备运行工作情况进行辅助评估。从上述的两项措施来看, 在实际的工作当中, 取得了较为理想的成果, GIS设备的智能化情况愈加理想, 变电站的固有问题也得到了彻底解决, 相信在日后还可以取得更好的成果。

4 对GIS设备智能化的思考

电力领域的发展速度已经超过了原有的想象, 现阶段的设备和技术不仅可以在运行效率、经济效益、社会效益、安全系数等多个方面实现进步, 还提高了协调作用, 在处理突发事件时, 也取得了非常好的成绩。GIS设备智能化的日后工作重点在于, 一方面要巩固已有的研究成果, 另一方面要根据各个地区的用电情况, 制定比较理想的工作方案与备案, 将设备与技术的发展模式, 提升到一个新的高度。

结束语

本文就高压组合电器的智能化展开了研究, 综合多方面的成果来分析, GIS的智能化水平有所提高, 性价比也在增加。但是, 面对人口增长、城市化进程加快等多个问题, 高压组合电器的智能化水准, 还有很多的挑战, 例如操作更加简便、系统更加健全、功能更加多样化等等, 这些要求将会是高压组合电器智能化发展的重要趋势, 并且将会影响着电力领域的工作水平提高, 今后需更加努力, 为社会创造更多的效益。

参考文献

[1]周华, 孟晨, 张战军, 华飞, 王鹏飞.智能电网及高压开关设备技术发展[J].电气技术, 2010 (8) .

[2]高明华, 王冬, 王学峰, 张勇.智能变电站设备在线监测系统[J].山东电力技术, 2011 (1) .

6.高压电器概述 篇六

目前, 我国电气化铁路发展迅猛, 双线电气化铁路的接触网检修、 应急处置作业大多采用“V”型天窗形式进行。由于接触网与铁路设均为平行架设, 既有为信号电源供电的10k V贯通、自闭线 (大多与接触网平行架设) ;同时还有与电力线交叉跨越的情况。10k V贯通、自闭线或接触网一旦停电后, 其感应电压十分复杂, 有的停电线路上的感应电压可达到几千伏, 最高时电压可达上万伏 (如在地区枢纽、动车所、线路跨越处感应电压较高) , 也有因接触网的结构复杂, 在带电设备的某部位测试验电器不报警[1]。如何正确识别停电和带电线路, 对确保电力和接触网检修作业人员的人身安全和可靠供电非常迫切。本文对感应高压验电器研究及实现方案, 对实际工作很有指导意义。

1 感应电压测试设备研究背景

铁路接触网和电力现使用的均为电容型验电器, 其工作原理图1, 等同于场强计, 是检测流过验电器对地杂散电容中的电流来判断电压是否存在的装置, 在验电点的场强达到验电器的报警门坎时验电器会发出声光报警, 因接触网的电场结构复杂, 处在等电位场强处的验电器所检测到的场强压差较小就不会发出声光报警。电容型验电器验电结果存在不确定性, 通常包括两个方面:一是在已知停电线路上验电, 因感应电压较高, 出现验电器误报警;二是在已知带电设备的不同部件上验电, 出现有的位置不报警, 验电器无法正确指示。这就给现场检修及应急处置工作带来了较大的困惑, 严重危及人身和供电安全[2,3]。

从图1分析, 绝缘操作杆及操作人员身体均属于空间杂散电容的范畴, 交变回路中电容的电流: I=2πf CU, 式中: C为空间杂散电容, U为指示器所跨越的等电位线的电压差。

验电器指示器内部的工作电流及原理如图2。

a) 指示器内部的工作电流的大小取决于U的大小, Z的大小 (通过调整Z1——Z5的大小来实现验电器起动电压的设定) , Vcc为电池电压。

b ) U的大小取决于流过验电器对地杂散电容中的电流的大小 (因为验电器指示器内部接触电极与电池负极的阻抗已确定) , 其主要受以下因素影响:

(1) 验电点环境的场强 (影响因素有高压设备的电压, 设备验电点距接地体的距离) ;

(2) 验电器指示器所在位置的场强分布 (即指示器所在位置等电位线的疏密情况, 如接触高压设备的尖端, 此时指示器所在位置的等电位线较密集, 所以指示器所跨越的等电位线较多, 电压差U较大, 验电器内部感应的电压U较高, 易报警;接触高压设备的拐角凹处 (如接触网定位器) , 此时指示器所在位置的等电位线较疏松, 指示器所跨越的等电位线较少, 电压差U较小, 验电器内部感应的电压U较低, 不易报警;

(3) 空间杂散电容C=ωS/4πkd (影响因素有气候环境、验电器的绝缘介质, 验电器指示器内部电源距带电设备的距离d) ;

(4) 频率f。直流频率为0就没有电流了, 不报警, 高频的频率高, 电流也大, 易报警。

综上所述, 现有的电容型验电器在铁路电气化线路上的使用存在很大的局限性, 有必要专门研发一种带电压指示功能的高压验电器, 使之满足标准要求的起动电压范围, 并能在标准环境及现场环境情况下进行校准指示电压, 进而规范验电位置, 确保现场检修安全。

2 总体设计要求及技术指标

2.1 总体设计要求

在现有电容型验电器上需增设电压指示功能, 验电器和电压指示共用检测回路, 电压指示部分能够在规定的检测起动电压标准环境下校准并指示电压, 能够依据现场环境情况进行校准并指示电压, 两种校准环境指示电压状态可切换, 且互不影响, 互为验证。

2.2 主要技术指标

电压指示型高压验电器应符合DL740《电容型验电器》、铁运[2007]69号《接触网安全工作规程》、铁运[1999] 101号《牵引变电所安全工作规程》标准;具有标态/现态校准后电压指示功能, 明确指示电压;具有在标准环境下校准并指示电压功能;具有在现场环境下校准并指示线路电压功能;以上两种校准状态可以切换进行, 显示校准后电压指示偏差不大于额定电压的10%;具有电压显示最大值保持功能、电压显示跟随和清零功能;伸缩式操作杆, 长度可选;具有语音报电压功能;主从机结构, 主机 (检测、显示、报警) 安装在伸缩式操作杆头部, 从机 (显示、报警、语音) 安装在操作杆手柄上方, 主从机采用无线方式通讯。

3 主要技术难点及解决方法

3.1 研究制定检测回路

研制验电器及电压指示器共同检测回路。一般的电压采样回路采用的是电阻分压的原理, 而全回路自检的验电器是通过检测采样回路的电流来判断现场设备是否带电, 为此在验电器的采样回路上利用隔离运放直接采样的电流转化为电压进行指示, 从原理上保证验电及电压指示效果上的严格一致。如在可调压设备上验电, 逐渐升高设备电压, 当验电器刚刚发出声光报警时, 此时电压指示型验电器指示的电压值即为电压指示型验电器在此验电环境下的启动电压值。

3.2 设置低通电路

为防止验电接触带电设备时拉弧过程中的高频信号对电压采样造成影响, 需设计低通电路, 截止频率为100HZ, 防止拉弧时的高频信号串入电压采样回路。

3.3 提高抗电火花性能

由于内部主芯片采用微处理器, 相对集成电路的验电器其抗电火花的能力要偏弱些, 需采用一系列的措施如:增加TVS瞬变抑制高效能保护器件, 免受各种浪涌脉冲的损坏、采用大面积屏蔽、软件看门狗, 以确保抗电火花试验通过。

3.4 正确判断感应电压

当停电设备的感应电压达到足以使验电器发出声光报警时, 验电器就会指示设备带电。而此时设备是否真正带电呢?这确实是一个难题。除了进行现场的一些间接判断方法外, 用电压指示型验电器可以为此种情况提供又一判据。即按照如下的操作方法:

a ) 用电压指示型验电器在已知的带电设备验电点上进行现场环境电压校准;

b) 验电前在已知电源的验电点上或验电器用高压发生器对电压指示型验电器的有效性进行验证, 判定其验电功能及电压指示功能正常;

c ) 对需验电设备的验电点进行验电, 根据其是否发出声光报警及指示的电压值进行判断。若已发出声光报警但指示的电压不在额定电压的范围则可以认为其带有较高的感应电压。其中额定电压范围的认定是关键, 需要根据实际情况进行确认。

4 方案和技术实现

4.1 系统组成及工作原理

通过对上述技术难点及解决方法的攻关, 由主机、伸缩式绝缘操作杆、电压指示型验电器、从机组成电压指示型高压验电器, 如图3所示。主机安装在伸缩式绝缘操作杆头部, 从机安装在伸缩式绝缘操作杆手柄上部。主机通过检测流过验电器对地杂散电容中的电流来指示电压是否存在并显示所带电压值。

主机与从机采用无线通讯的方式实现数据通信及状态切换。

4.2 技术性能

符合D L 7 4 0 《 电容型验电器 》 、 铁运[ 2 0 0 7 ] 6 9 号 《 接触网安全工作规程 》 、 铁运[ 1 9 9 9 ] 1 0 1 号《牵引变电所安全工作规程》标准。 校准后电压指示偏差不大于额定电压的1 0 % 。伸缩式操作杆, 杆长度可选, 具有标态/现态校准后电压指示功能, 明确指示线路电压, 具有在标准环境 (标准中规定的起动电压检测环境) 下校准并指示电压功能, 具有在现场环境下校准并指示线路电压功能, 以上两种校准状态可以切换进行显示, 具有电压显示最大值保持功能、电压显示跟随功能;电压显示清零功能;主从机结构, 主机 (检测、显示、报警) 安装在伸缩式操作杆头部, 从机 (显示、报警、语音) 安装在操作杆手柄上方, 主从机采用无线方式通讯, 从机接收主机发送的状态及电压信息进行状态及电压值显示, 并可切换主机工作状态;从机具有语音报电压功能。

4.3 可靠性分析

可直接作电容型验电器使用, 由于增加了电压指示功能, 而电压指示与验电器共用一个采样回路, 所以电压指示的结果同时也反映了验电的情况。电压指示型验电器自身带有自检功能, 可以检测内部所有电路及电池电压。电压指示型验电器与电容型验电器的预防性试验周期相同。采用此设备可以检测已知带电设备不同位置电压采样值并与标准起动电压检测环境的电压值进行对比, 可以明确电容型验电器禁止验电的区域或部件。采用此技术的验电器可以检测各工况下停电设备的感应电压, 也可测出不同带电部位的场强压差, 从而为判断现场设备是否带电提供更多判据。

4.4 现场检测与分析

感应电压能量有大有小, 不同的检测设备检测的感应电压值也不相同, 在有感应电压的情况下, 验电器是否会报警、感应电压是多少只有用带电压指示功能的验电器检测才行。初期研发完成的电压指示型高压验电器进行了现场检测, 先后在京沪线昆山至陆家浜火车站变台杆、10k V贯通线路、苏州西至外跨塘10k V自闭线路、京沪线接触网、沪宁高铁虹封联络线接触网、苏西牵引所主变压器、馈出线、隔离开关和上海虹桥铁路枢纽等进行了检测, 并在验电器起动电压试验的标准环境下校准后对不同工况下停电设备、带电设备, 所带电压进行了检测, 得到了许多的试验数据, 通过对现场数据的汇总, 总结分析如下:

(1) 验电器及电压指示型验电器相当于一个场强计, 由于验电点所处环境的电场强度及梯度差不同会造成电压指示结果不同。如存在等电位的场所并在等电位的场所中验电, 电压指示值偏小;在距另一相或地构件较近的点验电, 电压指示偏高;

(2) 在相同的验电环境下验电, 电压指示基本相同, 仅受气候环境的影响;

(3) 在接触网上距带电体很近的接地构件上验电, 因其电场存在, 验电器有可能指示有电, 所以验接地构件时, 应远离带电体;

(4) 在距复杂构件一定距离的环境下验电, 因其环境较单一, 电场梯度基本相同, 其结果一致性较好;

(5) 在尚未明确规定验电位置的情况下, 接触网使用的验电器其起动电压应不超过额定电压的25%。即 (27.5×O.25) 6875V (牵引变电所安全规程的要求) , 且一定要避免在有等电位场的区域验电;

(6) 在实施V型天窗接触网停电验电时, 不能在接触网定位管、凹处和复杂的构架上验电, 一定要避免在有等电位场的区域验电;

(7) 验电器起动电压越小越灵敏, 但接触网使用的验电器其起动电压不可设的过低, 至少应超过4500V, 以减小误报警的机率;根据经验个别感应电压较高的场所, 验电器起动电压可设在6 0 0 0 ~ 6 8 7 5 V之间, 已基本能解决接触网感应电误报警的问题, 最好此验电器专用;

(8) 在10k V的电线路上验电时, 验电点不应选在有电缆引下线的拐角区域等等电位场所。而应选在变压器桩头、接地环等周围近处无带电设备的场所;10k V验电器的起动电压不应超过额定电压的30%;

(9) 停电设备因感应电使验电器发出报警时, 可使用电压指示功能判断设备是否带电, 并判断停电前后两者指示值的差别, 至少相差30%, 才可认为停电。

(10) 现场指示的数据是同标准环境下的电压值进行对比, 所以要求在用的验电器也应在标准环境下检测起动电压, 使用单位应配置验电器标准环境的监测装置。

(11) 使用电压指示型验电器, 在使用前应使用工频高压发生器对验电器进行有效性验证, 确保作业所带验电器完好。

5 结束语

电压指示型高压验电器在原有验电器的基础上增加了电压指示功能, 且电压指示与验电共用检测回路, 电压指示为验电情况提供了更直观的显示, 加上语音提示电压、实用性更强、更安全可靠。 能在标准的检测环境下及现场环境下校准, 用于检测各种工况带电设备的电压值及停电线路的感应电压值, 通过在现场不同工况下进行测试并根据原理进行分析, 明确了接触网验电位置及注意事项并确定了合理的验电器起动电压值。通过以上验电管理措施的实施, 大大提高了验电结果的正确性, 确保了作业人员及供电安全。

参考文献

[1]许学文, 覃家露, 冯家威.10k V验电器“声光”功能失效的探究与原因分析《通讯世界》, 2015 (24) .

[2]李禾, 邓志祥, 王闯, 卫昕卓, 彭宗仁.电容型验电器验电盲区问题的研究《低压电器》2014, 15.

7.高压电器概述 篇七

1 空压系统及气动机构的现实状况

江苏省110 kV及以上GIS或SF6断路器的操作机构形式较多,有弹簧机构、液压机构、气动机构、液压弹簧机构、气动弹簧机构等,据江苏省电力公司生技部最新资料统计,江苏省110 kV及以上GIS或SF6断路器共计8 703台,其中气动机构317台,气动弹簧机构470台,占整个比例9.1%,弹簧机构6 709台,占整个比列77.1%。仅2008年江苏省共淘汰气动机构69台,更换为弹簧机构,可见将来发展趋势逐步将气动机构淘汰掉。但目前江苏省气动机构的存量依然很大,仍旧运行于电力系统。作为动力机构一旦受损,则会影响整台断路器的正常运行和使用。由于气动机构能量大、无污染、成本低等特点,GIS采用空压系统,110 kV及以上SF6断路器采用气动机构。但空压系统及气动机构存在很多缺点,首先其连接元件较多,密封性要求较高,稍有漏气,即影响空压泵的频繁启动,加快空压机油的劣化,最终导致空压泵的损坏;其次GIS中断路器、各类隔离开关均使用压缩空气作为动力,一旦发生空压系统漏气,不能保证设备正常操作,带来扩大停电范围危险,降低了输变电设备可靠性。另外,尤其当GIS空压系统发生漏气时,对于隔离开关操作箱内终端电磁阀处的漏气点不易查找。

2 发生漏气时采用传统方法进行检漏

当空压系统发生频繁启动故障时,说明整个系统存在不同程度的漏气,传统做法是使用第二种工作票,采取肥皂泡法进行检漏。对于暴露在空气外表的管道连接处、表计接头、排气阀门等,通常较容易检出。但对于断路器控制箱内部的接头处,尤其是闸刀机构箱内终端电磁阀处的检漏很难操作。原因如下:

(1)检漏通常使用第二种工作票,即不停电工作。闸刀及开关机构箱属运行中设备,为有效防止误操作及人员误碰,严禁打开机构箱门[1];

(2)即使在严格监护下打开机构箱门,由于设计要求,其内部空间极为狭小,只能看到各种接触器等二次元件,空气管路终端电磁阀根本看不见,无法进行有效检漏;

(3)肥皂水是导电液体,假如不慎滴在机构箱内的端子、接触器及导线桩头上,会引起设备的误动、短路等,继而发生重大事故,故使用第二种工作票工作时,应尽量避免类似操作;

(4)由于无法检出漏气点而造成空压系统频繁启动,动作次数也从起初的每天1次,逐步增加到每小时1次。在生产管理系统中这样的缺陷一直得不到有效排除,影响了消缺率。

3 采用SF6气体检漏法进行检漏

3.1 SF6气体检漏法的工作原理

通过在空压系统中充入微量SF6气体,再利用SF6气体检漏仪进行检漏,这样就能快速精确地查找出漏点的具体位置。由于SF6气体检漏仪能有效检测出4.6 g的极微量泄漏[2],所以只需在空压系统中充入微量的SF6气体即可,而检漏仪以及SF6气体是日常生产中的必备品,解决了来源问题。

3.2 SF6气体对空压管路的影响

3.2.1 SF6气体特性

SF6气体是由化学元素硫和氟合成的一种化学气体,它比空气重5倍,常态下是一种无色、无味、无嗅、无毒、不燃、无腐蚀的惰性气体,其惰性与氮气相似[3];微溶于水、乙醇、乙醚;化学稳定性强,和酸、碱、盐、氨、水等不反应,是已知化学稳定性最好的物质之一;具有极好的热稳定性,纯态下即使在500℃以上也不会分解。具有极其优异的灭弧性能,通常用来制作大容量、高断口电压的断路器。由于SF6气体不可燃,没有火灾危险,加上SF6气体化学性能非常稳定,不会与酸、碱性物质发生变化,也不会使金属管道腐蚀,所以适用于SF6气体检漏法。而且在实施过程中,只加入微量的SF6气体,对整个空压系统,含有微量SF6气体的压缩空气,对整个能量的聚集与释放没有影响,不会对断路器或隔离开关的操作带来速度影响,即使遗留在空压系统管道中,也不会产生有毒物质危害人身安全或者腐蚀空气管道。另外,在进行空压系统漏气缺陷处理时,必须将压力释放,充入的SF6气体会随之排出空压系统。

3.2.2 温度和压力对SF6气体的影响

SF6气体在特定的温度和压力下会发生形态变化,即液化。由于空压系统的额定压力是1.5 MPa,从SF6液化温度换算程序上可看出,以室温20℃为例,SF6气体在1.5 MPa的压力下发生液化的温度是1.7℃,如图1所示。假如由于压力表上限存在误差,将压力打到1.6 MPa,如图2所示,那么在4.8℃时就要发生液化。

显然,在特定的压力下(以1.5 MPa为例),温度越低,液化温度就越低,所以SF6气体检漏法不适宜在冬季进行。

3.3 具体操作步骤

(1)准备一瓶合格的SF6气体。水分含量较高的SF6气体易引起管道内生锈,虽然系统要求定期排水,但应尽量控制水分的摄入。而断路器回收的SF6气体带有剧毒,会严重威胁到人身安全,严禁使用[4]。

(2)准备一套减压装置,一般平时用的充气装置即可[4]。

(3)打开空压机空滤装置,用一个连接到SF6气瓶的管道放置在空压机进气口,同时启动空压机,这样SF6气体就会被吸进空压机内,存入空压系统储气罐中。这时要注意,由于此时空压系统存在漏气,必须随时保证让空压泵进行补充压力,所以在操作的时候,要保证其中的一个空压泵处于运行状态。同时打开GIS终端放气阀,可选择距离空压泵最远的断路器排气阀,只要在此排气阀处检出SF6气体时,就证明整个管道中具有SF6气体的存在。需要注意的是在打开排气阀的这段时间里,要有专人来监视整个系统以及每台断路器的压力值,保证压力不会跌到闭锁值。

(4)最后利用SF6检漏仪逐一进行检漏,即能方便、快捷地检出漏气部位。

4 实例介绍

110 kV阳湖变GIS型号为ZF7-126(西高),其动力为2台空压泵的气动系统,1998年投运至今,曾反复出现空压系统频繁打压的缺陷。2008年7月,又一次报出缺陷:空压系统频繁打压,为1次/54min。现场采用常规的肥皂泡法进行检漏,对所有外接管路接头、仪表面板接头处以及排气阀等地方进行检漏,发现储气罐排气阀门处及内桥开关排气阀处存在泄漏,试着将其关闭,发现阀门拧到底依然漏气,经过询问值班员后得知,值班员在例行检查时进行空压系统排气检查后,排气阀不能正常关闭。

4.1 处理方案及过程

(1)由于储气罐排气阀已经损坏不能正常关闭,需更换处理,就意味着需要将整个储气罐的内存气体排尽,而此时整个GIS系统处于运行状态,如果将控制盘上2个出气阀关闭后进行更换处理,假如在出气阀至断路器以及闸刀机构箱的管路存在漏气,开关就会因为失去气源补充导致闭锁,存在扩大事故范围的危险。另外,在更换储气罐排气阀时还存在诸多不确定因素。综合考虑后,采用临时补救措施:即在原有排气阀的基础上再续接一个阀门,把原来的那个排气阀保持常开状态仅作为一个连接部件使用,在有机会结合停电时再进行更换处理。

(2)对于内桥开关排气阀,必须将内桥开关停运后才能进行更换处理,所以也采取临时补救措施:即将一内丝闷头暂时堵死排气阀门,并且在生产管理系统检修记录中明确注明处理情况,待有机会结合停电时进行更换处理。

(3)处理完毕后,根据电脑后台报告显示,依然存在频繁启动,启动时间稍微有些好转,即1次/65min。虽然采用肥皂泡法检测到了几个漏点,也进行了临时补救处理,但是大的漏点还是没有找到,问题没有得到根本解决。

(4)采用SF6气体检漏法进行。经检查发现了更多的漏点,检查结果见表1。考虑到是不停电工作,加上刀闸操作机构箱内漏气点处理没有备品原件,立即向上级部门报告了情况,要求尽快联系厂家进行有效解决。针对GIS的运行状况,惟有确保2台空压机能正常运行。经常对空压机进行机油的更换,保证在空压系统大修前能可靠进行压力补充。

5 保证空压机构正常运行技术反措

(1)定期排污排气,保证空压系统的畅通运行。但是在冬季尽量不进行排气,尤其对于室外的空压设备,这是由于冬季气温较低,打开排气阀时,储气罐内高压气体排出时由于汽化会导致阀门结冰,造成阀门关不死或损坏,引起漏气。

(2)定期检查空压机的运转状态,保证空压机正常运行。

(3)定期检查空压机的机油情况,油位是否合适,油质是否劣化。

(4)定期更换空压机油,尤其在空压机频繁启动后要求缩短机油更换的时间间隔[5,6]。

6 结束语

GIS空压系统及SF6断路器气动机构大部分部位发生漏气时,采用2种方法分别进行检漏操作,对比效果来看,使用肥皂泡法不能有效检出漏气点,而使用SF6气体检漏法能够快速精确地查找出漏气点的位置,给今后的针对性检修提供了有效依据,消除了在实际工作中由于不能准确查找漏点导致工作不能正常开展的尴尬情况。文中提到的方法仅仅是起到如何进行快速有效地检漏,而空压系统漏气却没有得到根本解决,除系统中密封性能老化外,系统中水分导致内部管道生锈,可能造成管道阀门堵塞、卡涩引起漏气。所以有效控制空压系统水分的进入显得尤为重要,增加水分过滤装置,减少系统中水分的进入量,既能避免锈末引起的漏气,又可以减少排污排气的工作量,真正做到降低空压系统的故障率,提高设备的可靠性。

摘要：目前电力系统高压组合电器(GIS)及部分采用空压系统的SF6断路器出现频繁打压的缺陷,在现场对如何及时有效地查找漏点也存在盲区。阐述了GIS及SF6断路器空压系统发生漏气的检查方法,通过不同方法进行实际操作,并总结了一套适合目前电力系统实际运行方式的检查方法,在发生类似故障时能及时有效快速地检查出泄漏点。

关键词：空压系统,泄漏点,检漏方法

参考文献

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