[发明专利]一种变电站智能高压验电显示及闭锁系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中防误操作系统，具体为一种变电站智能高压验电显示及闭锁系统。

背景技术

电力系统中，防止电气误操作，确保发、配电设备及输配电线路的安全可靠运行是首要也是最重要的要求之一，万一发生事故，将造成巨大的经济损失，甚至危及设备和人身安全。为此，电力行业强制要求在电力系统中采取防止电气误操作装置，以满足电力“五防”要求。

多年来，电业部门一直在研究防止各种误操作的装置。而目前国内、外所用的感应取电能的方法大多都是通过电流产生的磁场切割二次线圈来获取能量或信号。此方法在仅有电压没有电流的情况下（如设备空载），就不能获取信号。大多数的无源高压带电验示装置，其驱动电流是通过与一次设备直接接触的电容式高压传感器的输出端来提供，其提供的驱动电流较大，带电与否的显示也比较明显。但安装此种装置，需要安装电容式传感器，而且必须停电安装，因此该装置一般安装在高压开关柜内。由于其特性属于非等电位安装方式，难以在较高电压等级的设备上安装。

目前，应用比较多的高压验电显示及闭锁装置按照工作原理主要分为接触式、感应式和等电位式。

接触式高压验电显示器，主体是由一个以陶瓷电容为芯棒，外壳体用环氧树脂浇注或电瓷组成的；其基于电容分压原理，提供安装处电气设备的带电状态信息；多用于10～35kV的高压开关柜中。该装置由支柱瓷绝缘子式传感器、显示器和整流元件组成，核心部分是瓷传感器，它由用电瓷制造的绝缘体和其他元件通过各种粘接材料组合而成。瓷传感器除了具有支柱瓷绝缘子的特性外，还具有通过电容分压取得显示器所需能量的作用，达到无源显示的目的。显示器中的显示元件采用多个氖灯串接，增大了发光面积，并采用闪光的发光形式，收到更佳的显示效果。

接触式带电显式装置的优点是无需外供电源，但存在两方面问题：一是由于传感器的特殊结构，决定了当芯棒击穿或外壳体绝缘闪络时，造成安装处的单相接地故障；二是芯棒与外壳体胶粘组合时，可能出现局部放电，整体绝缘高度尺寸限制了它无法组成超过35kV级以上的验电显示器，不适应户外环境运行。

感应式传感器是一个靠近高压带电体的对地绝缘的感应电极，通过感应电极和高压带电之间的杂散电容，藕合高压带电体上的交变电压信号。通过电缆把这一信号传送到显示控制器进行放大和处理，最终实现高压验电显示和闭锁控制。

感应式高压验电显示装置的优点是：传感器可以安装在线路安全距离之外，可靠性较高；传感器与高压母线不直接接触，装置本身不会产生局部放电，安装、维护简单方便；除了显示功能外，还可以通过输出接点实现闭锁；改变传感器的形式可以实GIS 的验电显示与闭锁，应用范围较广。 缺点是抗干扰性能差，不能覆盖全电压范围；需要提供外加的工作电源，无法应用于附近没有220V交流电源的高压线路上。

该装置依靠电场自取能的高压放电管实现验电显示。充有特定气体的放电管，根据汤逊或流柱理论，在高压电场作用下能激起气体的游离现象；当达到自持放电条件，必然伴有光游离及其复合过程，在放电通道中会显出一定的光辉。其工作原理是显示器与高压电位连接在一起，依靠空间电场的位移电流获取能量来维持辉光放电。

采用通常结构充氖气的放电管，很难实现在户外白昼强背景光环境中，其光辉能给出醒目的视觉亮度。该高压放电管工作原理是：靠其一端与高电位连接，另一端通过辅助电极对地的杂散电容，构成位移电流回路，维持气体放电。靠此方式提取的电场能量有限，通过实验测定，一般放电电流限定在几十到范围内。同时，作为验电显示的放电管，由于100 μA显示器主体受到安装处的电气设备的相间距离及本身尺寸的限制，要求其长度限制在100 mm以内，因而，它对放电管的尺寸及结构设计提出了某些约束。

等电位型高压验电显示装置属于提示型，其优点是采用悬空电位联结，不会影响电网的正常运行；无需外加电源，适合于户内外工作环境。缺点是放电管易老化；只能提供显示功能，不能输出闭锁接点。

传统的验电显示及闭锁系统都是通过电容分压、与高压带电部分直接接触的方式使指示灯发亮，或者是在地面附近安装一个感应传感器，由220V的交流外加电源供电，对信号进行放大，使指示灯发光或实现自动闭锁。由于第一种方式存在电容器绝缘击穿，导致高压直接短路接地的危险，给电网的安全造成威胁，并只能在户内使用。第二种方式存在的问题是，在变电站的地面上采集感应信号，容易受到其它相和带电间隔的干扰，干扰大。由于需要外接电源，这种方式不适合线路上使用，在变电站的使用也极易受干扰。

发明内容