一種電壓診斷功能的避雷器計(jì)數(shù)器補(bǔ)充檢測(cè)裝置

吳培坤 甄志明 何錫忠

摘要：隨著電力電纜線路的增多，電纜終端避雷器的數(shù)量也隨之增多，定期對(duì)避雷器進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試時(shí)，也需對(duì)避雷器放電計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)試來(lái)確認(rèn)其是否動(dòng)作。本文針對(duì)目前市場(chǎng)對(duì)計(jì)數(shù)器檢測(cè)裝置的成本高、增加作業(yè)難度等缺點(diǎn)，提出了一種帶電壓診斷功能的避雷器計(jì)數(shù)器補(bǔ)充檢測(cè)裝置。該裝置可作為高壓發(fā)生器的補(bǔ)充裝置，無(wú)需額外配置電源即可進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)充裝置;電壓診斷;避雷器計(jì)數(shù)器

引言

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，電力電纜線路愈來(lái)愈多，電纜終端塔配備的避雷器數(shù)量也隨之增多。當(dāng)操作過(guò)電壓或雷電過(guò)電壓侵襲線路時(shí)，避雷器隨之動(dòng)作接地，將過(guò)電壓導(dǎo)入大地，計(jì)數(shù)器數(shù)字跳轉(zhuǎn)。輸電運(yùn)維檢修需要定期對(duì)避雷器進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試的同時(shí)，也需對(duì)避雷器放電計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)試來(lái)確認(rèn)其是否能正確動(dòng)作。由于電子兆歐表只能產(chǎn)生高電壓來(lái)測(cè)試避雷器的絕緣電阻，不具備測(cè)試放電計(jì)數(shù)器是否動(dòng)作的功能，需要另外配備一個(gè)專用的計(jì)數(shù)器測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。

現(xiàn)有計(jì)數(shù)器檢測(cè)裝置需要額外配備專用電源，檢修作業(yè)時(shí)面臨攜帶電源數(shù)量多、儀器重量大、繁雜等實(shí)際困難，同時(shí)需要配置專用測(cè)試儀來(lái)作業(yè)。在此背景下，本文提出一種電壓診斷功能的避雷器計(jì)數(shù)器補(bǔ)充檢測(cè)裝置，可無(wú)需額外配置電源即可測(cè)試，作為高壓發(fā)生器一種功能補(bǔ)充的檢測(cè)裝置。將該裝置配備于高壓發(fā)生器例如絕緣兆歐表等，可對(duì)避雷器進(jìn)行絕緣測(cè)試與計(jì)數(shù)器測(cè)試，提高了檢修作業(yè)效率。

1.補(bǔ)充裝置設(shè)計(jì)目標(biāo)

在主網(wǎng)供電設(shè)備中，避雷器是通過(guò)并聯(lián)放電間隙或非線性電阻的作用，對(duì)入侵流動(dòng)波進(jìn)行削幅，降低被保護(hù)設(shè)備所受過(guò)電壓值，從而起到保護(hù)通信線路和設(shè)備的作用。避雷器不僅可用來(lái)防護(hù)雷電產(chǎn)生的高電壓，也可用來(lái)防護(hù)操作高電壓。

如今有計(jì)數(shù)器檢測(cè)裝置，但是需要采購(gòu)新的儀器，而且儀器較大，自己額外需帶上電源，但市面缺少補(bǔ)充功能的裝置。這項(xiàng)發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)源于此，最終研制出一款絕緣測(cè)試功能與計(jì)數(shù)器檢測(cè)的集成化裝置。對(duì)于只配備了電子兆歐表沒(méi)有避雷器放電數(shù)器測(cè)試儀的輸電線路運(yùn)行部門(mén)而言，需進(jìn)行測(cè)試避雷器讀數(shù)器時(shí)，往往缺少設(shè)備。因此亟需研制一種功能補(bǔ)充的檢測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)輕量化、成本低的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)避雷器讀數(shù)器是否完

好，具備較大的市場(chǎng)推廣前景。

2.補(bǔ)充裝置設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原理

正常情況下，避雷器處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在避雷器上的電壓超過(guò)其保護(hù)值時(shí)，避雷器導(dǎo)通，電阻下降，將電流泄入大地，避免了高幅值的過(guò)電壓對(duì)設(shè)備絕緣的損害，保護(hù)了與之并聯(lián)的電氣設(shè)備。當(dāng)避雷器在沖擊電壓作用下放電，造成對(duì)地短路后，避雷器計(jì)數(shù)器就會(huì)發(fā)生動(dòng)作，進(jìn)行數(shù)字跳動(dòng)。

為了模仿瞬間電壓發(fā)生，檢測(cè)計(jì)數(shù)器是否能正常跳動(dòng)，本裝置基于雷擊瞬間電壓的模型，模擬出瞬間電壓放電，裝置波形圖如下圖2.1所示。波

形后半段為裝置監(jiān)測(cè)到高電壓后，進(jìn)行瞬間的放電，電壓水平瞬間降低。

2.2電路邏輯圖

當(dāng)避雷器進(jìn)行放電時(shí)，計(jì)數(shù)器將會(huì)更新表讀數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器受到損壞，計(jì)數(shù)功能不能使用，將無(wú)法對(duì)避雷器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行功能測(cè)試也基于其工作原理，模擬瞬間放電的發(fā)生。我們提出一種新型的附帶電壓診斷功能的避雷器計(jì)數(shù)器補(bǔ)充裝置，其電路邏輯圖如下圖2.2所示，包括放電裝置、充電裝置、電壓診斷裝置、狀態(tài)切換開(kāi)關(guān)、電子兆歐表輸出端子。

3.裝置的實(shí)現(xiàn)

3.1裝置模型與功能實(shí)現(xiàn)

該檢測(cè)計(jì)數(shù)器的附加裝置由（1）PVC絕緣套筒;（2）雙聯(lián)開(kāi)關(guān);合適容量的電容器、壓敏器件、指示燈等器件;（3）電路外接孔位組成。

（1）PVC絕緣套筒：用于高壓測(cè)試裝置的絕緣保護(hù)與防外力保護(hù)。將內(nèi)部電氣器件，如電容器、壓敏器件、指示燈等集成安裝于PVC絕緣套筒內(nèi)。絕緣套筒上下兩端可以旋轉(zhuǎn)打開(kāi)，便于對(duì)內(nèi)部元件進(jìn)行更換或檢查。

（2）雙聯(lián)開(kāi)關(guān)：用于變換設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)包括：充電狀態(tài)、試驗(yàn)狀態(tài)、放電狀態(tài)。狀態(tài)為充電時(shí)，可通過(guò)外部高壓電源獲取能量;狀態(tài)為試驗(yàn)時(shí)，可將內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電能瞬間釋放，模擬瞬間放電的釋放;狀態(tài)

為放電狀態(tài)時(shí)，該裝置斷開(kāi)輸入端與輸出端，進(jìn)行可靠的接地放電。

（3）電路外接孔位：作為裝置的輸入輸出端口。根據(jù)裝置運(yùn)行狀態(tài)不同，該外接孔位分別連接輸入端或輸出端。

裝置外觀模型圖如圖3.1所示：

該設(shè)備從安全性與設(shè)備普及性出發(fā)，為了保證設(shè)備安全和輸入電壓的有效篩選，配置了電壓診斷模塊，由內(nèi)部的壓敏器件和指示燈作為功能核心部件，安裝于PVC絕緣套筒內(nèi)。當(dāng)外接設(shè)備輸入電壓過(guò)高時(shí)，警示燈亮起，內(nèi)部壓敏器件接地放電，防止電壓過(guò)高對(duì)設(shè)備造成損壞;輸入電壓過(guò)低時(shí)，滿足不了充電電壓，此時(shí)測(cè)試燈不亮。

使用時(shí)，將頂部的引出口通過(guò)引線與絕緣兆歐表的輸出端相連，將底部的引出口與被測(cè)試設(shè)備的受端與接地端相連。將按鈕移到充電模塊，電容器從絕緣兆歐表中得到高電壓能量，進(jìn)行電量的儲(chǔ)存。當(dāng)電壓過(guò)低或者過(guò)高時(shí)，不滿足測(cè)試要求，指示燈將亮起，同時(shí)進(jìn)行放電，避免對(duì)完好器件的損壞或者由于電壓太低造成誤判斷。停留數(shù)秒后，儲(chǔ)存電壓滿足瞬間放電的能量后，將開(kāi)關(guān)打到試驗(yàn)?zāi)K，即可釋放瞬間放電的能量，模擬避雷器動(dòng)作。如果此時(shí)計(jì)數(shù)器是能正常使用的情況下，計(jì)數(shù)器的次數(shù)將會(huì)發(fā)生跳動(dòng)。當(dāng)整個(gè)測(cè)試過(guò)程結(jié)束后，將進(jìn)行防觸電的安全放電步驟，確保該裝置為0電壓，確保使用過(guò)程的安全、高效。

3.2裝置實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

通過(guò)CAD模型圖設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、加工后，補(bǔ)充裝置實(shí)體圖如下圖3.2所示。該裝置此時(shí)為檢查時(shí)的圖片，可明顯分別出上述的外觀部分，套筒外貼有使用標(biāo)簽，使用人員僅經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可進(jìn)行避雷器計(jì)數(shù)器的試驗(yàn)。

由于該裝置重量輕，攜帶方便，可以直接與高壓發(fā)生器，例如常見(jiàn)的絕緣電阻表進(jìn)行組合使用，可作為絕緣電阻表的一種附加功能的裝置。絕緣電阻表可對(duì)該裝置進(jìn)行充電，充電完成后，電容器將儲(chǔ)存相應(yīng)的電量，當(dāng)對(duì)被測(cè)試設(shè)備試驗(yàn)后，達(dá)到瞬間放電的效果。

為了測(cè)試該設(shè)備的可靠性，小組將檢測(cè)裝置對(duì)一組損壞的計(jì)數(shù)器和完好的計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)試。將完好與損壞的避雷器進(jìn)行編號(hào)，并進(jìn)行測(cè)試。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，該補(bǔ)充裝置測(cè)試對(duì)完好的計(jì)數(shù)器觸發(fā)成功率100%，完好的計(jì)數(shù)器受到設(shè)備的瞬間放電后，可正確觸發(fā);而損壞的計(jì)數(shù)器將會(huì)拒動(dòng)，不能正確觸發(fā)。測(cè)試結(jié)果如下表所示。

4.結(jié)語(yǔ)

該避雷器計(jì)數(shù)器補(bǔ)充裝置可實(shí)現(xiàn)作為高壓發(fā)生器的補(bǔ)充裝置，無(wú)需額外配置電源即可進(jìn)行計(jì)數(shù)器相關(guān)的測(cè)試。同時(shí)該裝置配備了電壓診斷功能，使用簡(jiǎn)單，集成化程度高，成本低、重量輕，可解決設(shè)備檢測(cè)需求和設(shè)備繁多的矛盾，滿足線路上塔檢測(cè)對(duì)簡(jiǎn)單、高效率作業(yè)的迫切要求，大大提高對(duì)避雷器檢修的效率與準(zhǔn)確性。

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