110kv户外等电位带电显示器的应用研究.ppt

110kV户外等电位带电显示器,应用研究,前言,为有效防止误入带电间隔、误登杆塔、误合地刀，给生产人员提供醒目的带电警示，防止人身伤亡事故发生，保证作业人员安全，研究适合高电压等级设备使用、且能在户外强光背景下发出醒目光亮的等电位带电显示器，成了广大电网运行人员的心声。该项目让不可见的电发出可见的光，使电“可视”，符合智能电网“信息化”的总体要求。,内容提要,1.项目技术背景2.国内外研究现状3.项目技术路线4.项目实施情况5.项目研究成果,1.项目技术背景,由于带电体是否带电，没有明显的判断标识，易使工作人员误触带电体、误合接地开关等，造成人身死亡事故、设备损坏事故和电网事故。如果带电体上能够明显地显示出设备是否带电，将会使作业人员的安全、设备的安全和电网的安全更加有保障。,1.项目技术背景,由于误登杆塔造成的人身死亡1、湖南省电力公司发生“1.26”触电坠落人身死亡事故。2007年1月26日，湖南衡阳电业局高压检修管理所带电班职工王（男，33岁）在110kV酃牵I线衡北支线停电检修作业中，误登平行带电的110kV三酃线路#35杆，触电身亡。,1.项目技术背景,2、四川资阳公司“2.26”人身伤亡事故 2005年2月26日，110千伏孙鸡东线113开关停电检修，孙鸡东线配合停电登检。由于熊误登未停电的孙鸡西线带电线路区域导致熊触电死亡事故。,2.国内外研究现状,目前，高压带电显示及闭锁装置按照工作原理主要分为以下三种：接触式感应式等电位式,2.国内外研究现状,（1）接触式高压带电显示装置：接触式高压带电显示器，采用电容分压、与高压带电部分直接接触的方式取电。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；由于使用了浇注电容分压，这种显示器只能用在35kV及以下的开关柜上。其优点是无需外供电源。,2.国内外研究现状,接触式带电显示装置存在四方面的问题：一是由于传感器的特殊结构，决定了当电容芯子击穿或绝缘子沿面闪络时，将造成安装处单相接地；二是电容芯与外壳体胶粘组合处，可能出现局部放电。三是支柱式传感器要占用开关柜内的空间，同时必须将低压线引到安装显示器的面板上，使开关柜内的布线复杂化。四是开关柜门打开后，柜内元件是否带电无法知晓。,接触式高压带电显示装置,2.国内外研究现状,(2)感应式高压带电显示装置 感应式带电显示装置的传感器与高压带电设备不直接接触，与高压设备保持一定的安全距离，它主要利用高压设备带电时周围电场较高的特点对高压设备进行检测。感应式高压带电检测装置由于与高压不直接接触，因此，不存在因绝缘而导致的安全隐患，使用过程非常安全。,感应式高压带电显示装置图片？?,2.国内外研究现状,感应式高压带电显示装置缺点是：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。,2.国内外研究现状,（3）等电位型高压带电显示装置：该装置依靠电场自取能的高压放电管实现带电显示。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。,2.国内外研究现状,(3)等电位型高压带电显示装置 等电位型带电显示装置与感应型带电显示装置工作原理一样，都是通过电场耦合，采集显示器所需能量。其优点是采用与带电设备等电位安装，不存在绝缘击穿的危险，无需外加电源，相间干扰小。,2.国内外研究现状,等电位型高压带电显示装置又分为户内型和户外型两种。A、户内型：用于35kV及以下电压等级的开关柜内使用的等电位型带电显示器 由于功率小，发光强度弱，只能在背景较暗的户内使用,户内型等电位高压带电显示器,2.国内外研究现状,B、户外线路上使用的等电位型带电显示器 这种显示器是一种常亮型的发光体，由于从电场中采集的功率有限，发光强度不是足够大，夜间比较明显。在白天强光背景下，无法识别。,户外线路上使用的等电位型带电显示器国外主要用于夜间为飞行器示高的作用,3.项目技术路线,理论依据：在带电设备的电场中，通过耦合原理，从带电设备上采集能量，经过电子功率放大、开关频率控制，使高亮度发光元件闪烁。在发光元件选择上，选取对人的眼睛敏感的发光颜色、功耗小、亮度高，能够在户外强烈阳光的背景下，发出耀眼的亮光。,3.项目技术路线,技术路线：首先通过实验室高压感应电场的模拟试验，测量实际运行情况下，高压线路的感应能量的大小。然后研究收集感应能量的方法，研究影响能量采集大小的因素；然后，研究微功率放大的方法；最后，研究能量通断频率和导通持续时间与发光亮度的关系及其控制方法。,3.项目技术路线,工作原理图：,4.项目实施情况,10-35千伏带电显示器多通过电容分压、与高压带电部分直接接触的方式使指示灯发亮。由于存在电容器绝缘击穿，导致高压直接短路接地的危险，因此无法应用于110kV高压电网上。若采用电容分压器，则价格太贵，占用土地。110kV带电显示器开发工作最初的设想是利用静电耦合原理，克服现有高压带电显示器的缺点，实现长时间连续稳定的发光效果，达到有电警示的作用。,4.项目实施情况,第一阶段：“连续发光型”样品试制在实验室条件下，试制110kV带电显示器“连续发光型”样品。利用静电耦合原理，通过电子放大、采用特殊均压措施，选用高效的发光元件研制而成。,4.项目实施情况,高压基地试验现场距地14米，110千伏相电压，现场观测效果明显。,4.项目实施情况,当外界光线过强时，110kV带电显示器发出的可见光不能通过肉眼有效识别，降低了110kV带电显示器在户外强烈阳光照耀背景下的使用效果。其原因在于：“连续发光型”样品的发光依靠耦合能量，其能量有限，不足以使灯泡发出的连续光在户外强光背景下被充分识别。,4.项目实施情况,第二阶段：“闪烁型”样品试制其改进之处在于：通过耦合原理，从输电线路带电后的电场采集能量，经过开关进行频率控制，使高亮度发光元件闪烁。通过收集、储备耦合能量，闪烁发光的光强是原有连续发光的数倍，将原有的连续发光过程转化为间断的闪烁发光，通过闪烁过程达到了有光与无光的视觉对比，增强了肉眼的识别能力。,4.项目实施情况,“闪烁型”样品发出的可见光虽然比连续型发光方式明亮很多，但是当户外阳光照耀过于强烈时，仍稍显微弱，工作人员识别仍有一定的难度。,4.项目实施情况,第三阶段：“强光闪烁型”样品试制（1）在耦合能量采集系统中，加入能量储存及功率放大电路，使得装置采集的能量更多、功率放大的倍数足够大。（2）选取颜色对人眼敏感的、亮度高的发光颜色；采用高聚光、高亮度、大功率的LED灯，实现了功耗小和亮度高的发光效果。（3）新增了闪光频率控制系统，实现了闪光频率的稳定，控制发光元件的闪烁频率使观测人员感觉舒适。,4.项目实施情况,目前研制的110kV带电显示器，利用耦合原理取能，通过比户内型带电显示器放大倍数大30倍的功率放大器，按照定能量控制，触发由高聚光、高亮度、大功率的LED构成的发光元件，不需要外加电源，与带电体电位相等，不影响带电体的正常运行，能够在夏天户外强太阳光的背景下，发出明显、稳定的闪烁亮光。,4.项目实施情况,现场使用情况请见录像片。,5.项目研究成果,通过多次现场测试和挂网试运行，本项目研发的110kV户外等电位带电显示器具有以下特点：（1）主要功能：在户外强光背景下，在地面电气安全距离以外及地面上，运行巡视人员能够看见醒目的光线，起到带电警示的作用。防止误登间隔、误合地刀，有效防止人身伤亡和电网事故，保证电网安全运行。,5.项目研究成果,（2）技术参数突破：闪烁频率20-40次/分钟；起始电压为22kV；使用寿命8万小时。,5.项目研究成果,（3）主要优点：无源。利用静电耦合采集能量，通过电子放大，不需要外加电源；适合在没有电源的偏僻地区线路上使用。等电位。与带电设备电位相等，带电设备与显示器之间不会发生绝缘击穿、不产生环流，不影响设备的正常运行；受相间干扰小。户外。在户外强太阳光背景下，远距离可视、长时间闪烁发光。距地14米现场观测效果明显；安装方便。只需固定1个点，重量轻，自重不超过1公斤。,5.项目研究成果,（3）主要优点：分相显示功能：监视高压带电设备A相的固定式在线验电器闪烁时发出黄色光；监视高压带电设备B相的固定式在线验电器闪烁时发出绿色光；监视高压带电设备C相的固定式在线验电器闪烁时发出红色光。,5.项目研究成果,查新结论：查新结论为：在国内检索范围内，未见具有本委托查新项目查新点所述技术特点的相关文献报道。,6、现场安装 七里墩110KV变电站,技术人员现场安装、指导、培训,现场安装,七里墩变电站安装图片,带电显示器工作照片,带电显示器工作照片,带电显示器工作照片,谢谢！,