線路參數(shù)輔助測試儀的研制-標準圖集電氣圖集[詳細]

1、線路參數(shù)輔助測試儀的研制山東送變電工程公司變電施工分公司“翔飛”QC小組名詞解釋輸電線路工頻參數(shù)：指的是線路的正序電容、零序電容、正序阻抗、零序阻抗、線路間的互感電抗和耦合電容參數(shù)，是表征電力線路電磁特性的一組電路等值參數(shù)（以下簡稱線路參數(shù)試驗）。根據(jù)GB50150-2016標準規(guī)定，新建及改建的110（66）kV及以上高壓輸電線路在投入運行前，除了檢查線路絕緣情況，核對相位外，還應(yīng)測量各種工頻參數(shù)數(shù)值。作為計算系統(tǒng)短路電流、繼電保護整定、推算潮流分布和選擇合理運行方式等工作的實際依據(jù)，并可借以驗證長線路的換相效果和無功補償是否達到了設(shè)計的預(yù)期。一、 小組概況小組概況見表1。表1 小組概況表小

2、組名稱山東送變電工程公司變電施工分公司“翔飛”QC小組課題名稱線路參數(shù)輔助測試儀的研制課題類型創(chuàng)新型推進指導(dǎo)郝巖成立日期2016年02月活動時間2016年02月2016年10月成員出勤率100%TQM培訓(xùn)時間人均72小時注冊號SBD2016-02成員人數(shù)12小組成員姓名性別年齡文化程度小組職務(wù)職務(wù)職稱組內(nèi)分工劉壯男32本科組長技師統(tǒng)籌策劃、方案設(shè)計楊前男27研究生組員工程師方案設(shè)計、成果發(fā)布駱鵬男40本科組員技師技術(shù)指導(dǎo)呂峰男29本科組員技師數(shù)據(jù)整理、現(xiàn)場試驗夏俊飛男28本科組員技師數(shù)據(jù)整理、現(xiàn)場試驗王莉萍女28本科組員技師數(shù)據(jù)整理、現(xiàn)場試驗王婧雯女24本科組員助理工程師數(shù)據(jù)整理、成果發(fā)布張妍

3、女30本科組員工程師設(shè)備加工、數(shù)據(jù)整理賀鵬女36本科組員工程師設(shè)備加工、數(shù)據(jù)整理周衛(wèi)東男38本科組員工程師設(shè)備加工、數(shù)據(jù)整理郝巖男42本科組員工程師推進指導(dǎo)、材料采購龐雨女42本科組員工程師材料采購、數(shù)據(jù)整理制表：劉壯 日期：2016.02.15二、 選擇課題1. 課題背景（1） 試驗時間長，試驗被許可的工作時間短。線路參數(shù)試驗要求在線路全部完工后，且驗收消缺完畢，在送電前進行，因此，試驗時間很短很緊張。而在整個試驗中，對線路的搖絕緣和核相，以及進行試驗過程中的換線工作是最為重要，也是耗費時間最長的。如表2所示，試驗平均總時間達到132分鐘，其中核相、搖絕緣和換線工作就占到了總時間的71%，剩

4、余測試工作僅占到總時間的29%。表2 線路參數(shù)試驗過程時間表線路名稱試驗項目500kV萊州線（分鐘）220kV威昆線（分鐘）220kV棗奚I線（分鐘）220kV郯堰線（分鐘）110kV庫水線（分鐘）電磁感應(yīng)電測量108111012靜電感應(yīng)電測量10811910絕緣電阻及核相測量4640454746正序、零序電容測量換線2528242620正序、零序電容測量10101165正序、零序電阻測量換線2525262620正序、零序電阻測量1010111011合計（分鐘）136129137134124平均值（分鐘）132核相，搖絕緣，換線占總時間百分比71%72%69%74%69%核相，搖絕緣，換線平均

5、占用時間值/占總時間百分比93分鐘/71%制表：駱鵬 日期：2016.02.15（2） 線路搖絕緣、核相工作存在較大危險性，且遇到高感應(yīng)電壓的線路經(jīng)常燒壞絕緣搖表。在以往的高感應(yīng)電壓線路的試驗中，往往通過帶絕緣手套，將線路單側(cè)接地，然后看感應(yīng)電壓的降低來簡單判斷相序。而絕緣水平則只能定性的判斷，因為感應(yīng)電壓很高，絕緣搖表一旦接觸高壓便會擊穿，對試驗人員安全造成威脅。小組成員對2015年試驗班進行的蘭陵500kV變電站線路參數(shù)試驗中的感應(yīng)電壓進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，10條線路中有1條感應(yīng)電壓達5000V，有2條感應(yīng)電壓達到7000V。同時對試驗中絕緣和核相工作的試驗方法，以及是否存在燒毀絕緣搖表的現(xiàn)象進行

6、了調(diào)查統(tǒng)計。表3 感應(yīng)電壓統(tǒng)計表序號測試時間線路名稱感應(yīng)電壓值（V）試驗方法是否燒壞搖表12015.3.3220kV蘭寶線1212常規(guī)否22015.3.3220kV蘭蒼線2343常規(guī)否32015.5.24220kV蘭金線7876接地判斷是42015.5.30220kV蘭蓮線593常規(guī)否52015.7.8500kV蒙蘭I線343常規(guī)否62015.7.8500kV蒙蘭II線3235常規(guī)否72015.8.21220kV蘭張I線7280接地判斷是82015.8.21220kV蘭張II線5630接地判斷否92015.10.15220kV蘭堰線45常規(guī)否102015.11.17220kV蘭郯線4435常規(guī)

7、否制表：夏俊飛 日期：2016.02.15（3） 試驗換線需要多次分合地刀操作，耗時較多；試驗過程中一旦發(fā)生危險因素無法迅速就地合地刀將線路接地。線路感應(yīng)電壓較高的線路對施工人員人身安全構(gòu)成較大威脅，為確保人員和設(shè)備安全，試驗換線需要將線路側(cè)地刀合位，然后才能換線，換線后再將地刀分開進行測試，分合地刀的過程耗時很多。而且試驗中存在線路感應(yīng)電壓突然增高的情況（由于臨近線路存在類似高鐵線路負荷變化較大的情況），如果感應(yīng)電壓在試驗過程中突然增高很大，超出設(shè)備的耐壓范圍，將會對設(shè)備和試驗人員的安全造成較大威脅。小組成員對線路參數(shù)試驗的操作次數(shù)進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，每次試驗接地操作次數(shù)達26次，更換接線次數(shù)達1

8、3次，試驗測試次數(shù)達15次，如表2.2所示。操作復(fù)雜，工作強度大。表4 試驗中分合地刀次數(shù)統(tǒng)計表序號操作項目試驗項目接地操作（次）更換試驗接線（次）進行測試（次）1電磁感應(yīng)電壓、電流測量6342靜電感應(yīng)電壓、電流測量6343絕緣電阻測量及核對相序6334正序電容測量2115零序電容測量2116正序阻抗測量2117零序阻抗測量211合計261315制表：楊前 日期：2016.02.152. 問題的提出小組圍繞“縮短線路參數(shù)試驗的時間，提高線路參數(shù)試驗的安全性”這個話題，召開了頭腦風暴會議，小組成員提出兩個課題方向，用親和圖法整理如圖所示。圖1 親和圖制圖：王莉萍 日期：2016. 02.15小組

9、成員對兩個課題方向進行分析對比，如表5所示。表5 課題分析對比表課題名稱課題描述課題特點結(jié)論課題1：改進傳統(tǒng)工作方式通過將傳統(tǒng)的操作流程進行優(yōu)化，使地刀的分合次數(shù)達到最少；同時對試驗人員進行針對性培訓(xùn)，使其對試驗過程更加熟練，溝通簡短明確；針對高感應(yīng)電壓的線路，通過購買耐壓更高的絕緣搖表進行試驗。優(yōu)點：1、 實現(xiàn)簡單，容易實現(xiàn)；2、 不需額外的研發(fā)投入。缺點：1、 在縮短試驗時間的效果上不顯著，沒有明顯的改善；2、 耐壓更高的絕緣搖表多為進口產(chǎn)品，售價高，不經(jīng)濟；3、 不能從根本上降低高感應(yīng)電壓線路核相和搖絕緣工作的危險性。不選擇課題2：線路參數(shù)輔助測試儀的研制線路參數(shù)輔助測試儀的研制，可以實

10、現(xiàn)線路感應(yīng)電壓的降低。通過感應(yīng)電壓抑制模塊和感應(yīng)電壓分斷模塊，可以在搖絕緣核相時，實現(xiàn)感應(yīng)電壓抑制模塊和線路的可靠連接，在換線時實現(xiàn)線路可靠接地，在試驗時實現(xiàn)感應(yīng)電壓抑制模塊的安全分離。優(yōu)點：1、 工作效率高。2、 安全性能好。3、 操作快捷方便，減輕試驗人員體力消耗。4、 集成化配置，體積小，重量輕攜帶方便，可靠性高。5、 通用性好，可與多種試驗儀器配合使用。缺點：1、 需投入人力進行研制。選擇制表：呂峰 日期：2016.02.273. 課題查新確定課題方向后，小組開展了查新工作。小組成員在中國專利信息網(wǎng)和中國知網(wǎng)上進行檢索，確定關(guān)鍵詞為“線路參數(shù)輔助測試儀”，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容。圖2 查新

11、結(jié)果4. 確定課題通過上述對線路參數(shù)輔助測試儀的分析，小組成員經(jīng)過反復(fù)討論，認為應(yīng)對線路參數(shù)輔助測試儀進行研制。因此，小組決定本次課題為：線路參數(shù)輔助測試儀的研制三、 設(shè)定目標1. 設(shè)定目標量化目標：線路參數(shù)測試，將試驗時間由132分鐘降低到100分鐘以內(nèi)；針對高感應(yīng)電壓（感應(yīng)電壓5000V以上）的線路做到搖絕緣和核相的完成率達到98%。2. 目標可行性分析（1） 目標設(shè)定依據(jù)的數(shù)據(jù)量大，客觀性強隨著社會用電需求的增加，輸電線路工程數(shù)量快速增長。小組成員對20072015年所在分公司的該試驗數(shù)量進行統(tǒng)計，如圖3所示，可以發(fā)現(xiàn)試驗數(shù)量呈逐年遞增趨勢。制圖：王婧雯 日期：2016.02.27圖3

12、歷年線路參數(shù)試驗數(shù)量統(tǒng)計山東送變電工程公司承接了山東省內(nèi)90%的220kV新建線路的線路參數(shù)試驗工作。從歷年的試驗總結(jié)中積累了大量的試驗數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)一個區(qū)域內(nèi)線路參數(shù)試驗工作的難點，并進行綜合分析，提出解決方法。提出的問題針對性強，解決方案實用性強，能夠客觀反映出該試驗普遍存在的問題。（2） 試驗時間可提升空間大如表2所示，核相，搖絕緣及試驗中的換線工作占據(jù)了93分鐘，占總時間的71%。而通過研制線路參數(shù)輔助設(shè)備，可直接就地對線路進行接地操作，從而可將這部分時間進行壓縮，大大提高試驗效率。而由表4可知，試驗中接地次數(shù)達到26次，更換試驗線的次數(shù)達到13次，這些操作是必須進

13、行的，不能壓縮，而通過減小每次接地操作的時間，減小每次更換試驗線的時間可達到減少試驗時間的目的。（3） 感應(yīng)電壓超過10kV的線路很少遇見由表3可知，試驗中高感應(yīng)電壓（感應(yīng)電壓5kV）的線路占總線路比例為14.29%，而感應(yīng)電壓超過10kV的線路很少遇到。根據(jù)往年經(jīng)驗，只有在同塔雙回線路單條帶電，單條待測且線路長度較長的情況下才有可能出線感應(yīng)電壓超過10kV的情況，這種特殊情況的比例不超過2%。因此通過設(shè)置感應(yīng)電壓抑制模塊抑制10kV以內(nèi)的感應(yīng)電壓，可以將高感應(yīng)電壓線路的核相和搖絕緣完成率提高到98%。（4） 設(shè)備支撐試驗班組擁有2套不同設(shè)備廠家的線路參數(shù)試驗設(shè)備。設(shè)備廠家在國內(nèi)擁有豐富線路參

14、數(shù)測試經(jīng)驗，其中一臺設(shè)備由濟南天成電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)，另一臺設(shè)備由武漢大洋設(shè)備有限公司生產(chǎn)。試驗數(shù)據(jù)由兩臺設(shè)備進行測試并對比，試驗數(shù)據(jù)準確度高。（5） 人員配備進行線路參數(shù)測試必須由三名具有豐富經(jīng)驗的試驗班成員進行合作完成，在試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題通過與班組人員討論，并與設(shè)備廠家共同分析，最終總結(jié)出線路參數(shù)測試過程中普遍存在的問題。四、 提出方案并確定最佳方案1. 提出方案小組成員圍繞“線路參數(shù)輔助測試儀”研制的目的和要求，提出兩種設(shè)計方案如下圖所示，并進行了歸納整理。（1） 方案一：研制波形抵消式線路參數(shù)輔助測試儀方案闡述使用波形檢測設(shè)備檢測感應(yīng)電壓波形，通過波形發(fā)生器抵消波形，從而根據(jù)電壓

15、疊加原理實現(xiàn)感應(yīng)電壓的主動抵消。首先需要研制波形檢測設(shè)備，將所檢測到的波形進行分析取樣，然后還需研制高耐壓的波形發(fā)生器，發(fā)出經(jīng)過計算得到的電壓波形。在試驗時將兩者波形進行疊加，使感應(yīng)電壓降低，然后進行試驗。方案原理分析方案實現(xiàn)原理圖如下圖所示。圖4 波形抵消式線路參數(shù)輔助測試儀示意圖由圖4可知，為待測線路的感應(yīng)電壓向量，Z0為待測線路的等效阻抗，為波形發(fā)生器輸出的電壓向量，Zx為波形發(fā)生器的輸出阻抗，Zc為線路的等效對地容抗，A為待測點。波形抵消式線路參數(shù)輔助測試儀通過電壓檢測裝置檢測待測點A的電壓，通過反饋裝置將A點電壓波形實時反饋給波形發(fā)生器。假定線路感應(yīng)電壓=U1，則波形發(fā)生器通過檢測，

16、將其發(fā)出的電壓通過計算可得，當時，可實現(xiàn)檢測點A處電壓為零。方案優(yōu)缺點分析優(yōu)點：可實現(xiàn)測試點處的感應(yīng)電壓降為0。缺點：1、實現(xiàn)原理復(fù)雜，需要用到電壓檢測裝置，反饋裝置，波形發(fā)生裝置，不易實現(xiàn)。2、波形檢測設(shè)備和波形發(fā)生器設(shè)備造價高，不經(jīng)濟。3、波形發(fā)生器體積大，且發(fā)出高電壓等級的波形（5kV以上）對波形發(fā)生器絕緣要求高。4、在絕緣和核相測試中易對波形發(fā)生器產(chǎn)生損害。結(jié)論：不選擇（2） 方案二：研制開斷分壓式線路參數(shù)輔助測試儀方案闡述利用感應(yīng)電壓抑制模塊將線路進行接地，通過感應(yīng)電壓抑制模塊的分壓被動的降低測試點的感應(yīng)電壓。首先需要研制感應(yīng)電壓抑制模塊，要能夠耐受住高感應(yīng)電壓，同時能夠有效的將測試

17、點的感應(yīng)電壓降低。利用阻抗元件將待測線路接地，當選取合適的阻抗元件串并聯(lián)后可通過分壓原理降低待測點的感應(yīng)電壓。通過阻抗元件將線路接地后，再通過接地開關(guān)將線路接地，實現(xiàn)線路的可靠接地，從而在試驗換線中可以不分合地刀也可安全接線。在感應(yīng)電壓抑制模塊的上口安裝開斷模塊，用于可靠分斷感應(yīng)電壓抑制模塊同線路的連接，以便進行后續(xù)試驗。方案原理分析方案二示意圖如圖5所示，其中線路A，B，C為待測線路，帶有高感應(yīng)電壓；QS為待選型感應(yīng)電壓分斷模塊；感應(yīng)電壓抑制模塊有待選型；K為放電開關(guān)，有待選型；Ua，Ia，Ub，Ib，Uc，Ic為接線端子。線路側(cè)電壓通過試驗線引入接線端子，通過QS的分合實現(xiàn)感應(yīng)電壓抑制模塊

18、的投切，通過感應(yīng)電壓抑制模塊將線路接地，可實現(xiàn)感應(yīng)電壓的抑制。圖5 線路參數(shù)輔助測試儀示意圖方案優(yōu)缺點分析優(yōu)點：1、工作效率高，易于實現(xiàn)。2、安全性能好，設(shè)備不易損壞。3、操作快捷方便，減輕試驗人員體力消耗。4、集成化配置，攜帶方便，可靠性高，經(jīng)濟性好。5、通用性好，可與多種試驗儀器配合使用。缺點：1、待測點處感應(yīng)電壓無法降低到0。2、需要投入研發(fā)人員進行研發(fā)，需要計算線路的參數(shù)確定裝置的參數(shù)。結(jié)論：選擇2. 方案分解小組討論認為，線路參數(shù)輔助測試儀實現(xiàn)的流程及其關(guān)鍵點如下：圖6 線路參數(shù)輔助測試儀實現(xiàn)流程及關(guān)鍵點制圖：賀鵬 日期：2016.03.12針對以上關(guān)鍵點，小組成員將方案初步分解為感

19、應(yīng)電壓抑制模塊選型、感應(yīng)電壓分斷模塊選型、放電開關(guān)選型、接線端子設(shè)計、接地線選型、外殼及絕緣設(shè)計六個部分，方案I級分解如圖7所示。圖7 方案I級分解圖制圖：張妍 日期：2016.03.12根據(jù)各部分的方案選擇，小組成員集思廣益，運用“頭腦風暴法”對方案進行了方案II級分解。圖8 方案II級分解圖制圖：周衛(wèi)東 日期：2016.03.29在方案II級分解圖的基礎(chǔ)上，下面將方案的每一個細化的方法都進行充分的對比分析，進而得出最佳方案。（1） 感應(yīng)電壓抑制模塊選型表6 感應(yīng)電壓抑制模塊對比表方案目標：1、能夠抑制感應(yīng)電壓2、能夠在接入感應(yīng)電壓抑制模塊后進行線路絕緣和核相工作設(shè)想方案功能性結(jié)論方案一：電

20、阻型感應(yīng)電壓抑制模塊能夠抑制感應(yīng)電壓，但是由于在進行絕緣和核相過程中，電阻型抑制模塊對于搖表的直流電也是導(dǎo)通狀態(tài)，因此無法實現(xiàn)帶入抑制模塊的核相和搖絕緣工作，無法實現(xiàn)功能。不選擇方案二：電容型感應(yīng)電壓抑制模塊能夠抑制感應(yīng)電壓，且由于電容具有通交阻直的特性，因此感應(yīng)電為交流電可以通過電容模塊接地，達到抑制感應(yīng)電的目的，而絕緣搖表的直流電不能夠通過電容模塊，因此不會影響對線路的核相和搖絕緣工作。選擇制表：楊前 日期：2016. 04.10對電容型感應(yīng)電壓抑制模塊選型進一步分解，如下圖所示。電容量選擇方案，電容耐壓選擇，電容類型選擇分別如表7，表8，表9所示。表7 電容量選擇方案分析表方案目標：1、

21、電容量滿足電容對于感應(yīng)電壓的抑制要求。2、要求通過電容抑制后，測量端感應(yīng)電壓降低到1000V以下。試驗評估描述：通過電容將線路上的交流電壓導(dǎo)通接地，從而降低線路電壓。電容量要能夠抑制線路感應(yīng)電壓，并對不同的線路具有較強的通用性。線路上的感應(yīng)電壓是由于臨近帶電線路對其存在耦合電容，通過電容作用產(chǎn)生的。因此臨近帶電線路電壓的高低、耦合電容的大小直接影響著線路感應(yīng)電壓的高低。線路感應(yīng)電壓產(chǎn)生的原理圖如下圖所示。圖9 感應(yīng)電壓產(chǎn)生原理圖如上圖所示，其中L1為帶電線路，L2為待測試線路。C1為帶電線路與待測試線路之間的耦合電容，C2為待測試線路的對地電容，C3為感應(yīng)電壓抑制裝置電容。U1為帶電線路L1對

22、地電壓，U2為待測試線路L2的對地電壓。由于線路參數(shù)試驗在測試線路絕緣和核相過程中，將三相線路中的兩相接地，故待測試線路只有對地電容，根據(jù)以往線路參數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果表8所示，我們?nèi)2為線路每千米對地電容平均值0.00241F/km。表8 線路對地電容C2統(tǒng)計表線路名稱單相對地電容值（F）線路長度（km）每千米對地電容值（F/km）每千米對地電容平均值（F/km）220kV蘭寶線0.00448919.2620.002330.00241220kV蘭郯線0.09686736.8020.00263220kV蘭張I線0.063424.5960.00257220kV蘭張II線0.057522.672

23、0.00254220kV貢樓線0.0779334.4750.00226220kV瑯樓I線0.0728631.1150.00234220kV瑯樓II線0.0691331.1150.00222220kV瑯樓I-貢樓線0.160265.590.00244取線路L1為220kV輸電線路，則其對地電壓為127kV，線路長度取70km，即U1=127kV，當U2為10kV時，通過以下計算公式：可得C1為0.000206F/km求得C1和C2后，將C1，C2帶入公式，當要求加入的感應(yīng)電壓抑制電容C3能夠?qū)⒏袘?yīng)電壓U2抑制到1kV以下時，通過計算得：由此計算得到，當要求U21kV時，只要C31.64822F即

24、可。考慮不同線路的參數(shù)差異以及不同的電磁環(huán)境下線路感應(yīng)電壓的差異，取C32F。制表：楊前 日期：2016. 04.10表9 電容耐壓選擇對比表方案目標：1、電容耐壓值要滿足感應(yīng)電壓的要求2、耐壓值要留有裕度試驗評估描述：感應(yīng)電壓較高的線路，首先要求電容要能夠耐受感應(yīng)電壓而不發(fā)生擊穿待測試線路上的感應(yīng)電壓有高有低，高感應(yīng)電壓對設(shè)備危害性較大，如果直接對高感應(yīng)電壓線路進行搖絕緣和核相，則會燒壞搖表。通過表10可知，線路的感應(yīng)電壓低到45V，高到7280V，其電壓分布的隨機性較大，因此對每條待測試線路首先要測試其感應(yīng)電壓的高低，然后才能夠進行下一步測試。而對于線路參數(shù)輔助測試儀，要求其耐壓能夠滿足9

25、8%的線路參數(shù)試驗。表10 感應(yīng)電壓統(tǒng)計表序號測試時間線路名稱感應(yīng)電壓值（V）試驗方法是否燒壞搖表12015.3.3220kV蘭寶線1212常規(guī)否22015.3.3220kV蘭蒼線2343常規(guī)否32015.5.24220kV蘭金線7876接地判斷是42015.5.30220kV蘭蓮線593常規(guī)否52015.7.8500kV蒙蘭I線343常規(guī)否62015.7.8500kV蒙蘭II線3235常規(guī)否72015.8.21220kV蘭張I線7280接地判斷是82015.8.21220kV蘭張II線5630接地判斷否92015.10.15220kV蘭堰線45常規(guī)否102015.11.17220kV蘭郯線4

26、435常規(guī)否通過近3年公司進行的線路參數(shù)統(tǒng)計，共有70條線路，其感應(yīng)電壓值如表11所示。表11 近3年線路參數(shù)感應(yīng)電壓統(tǒng)計表感應(yīng)電壓10kV9kV7kV5kV5kV數(shù)量023560百分比02.86%4.29%7.14%85.71%由統(tǒng)計可知，感應(yīng)電壓達到10kV的線路為零，達到9kV的占到2.86%，達到5kV的總共占到14.29%。因此感應(yīng)電壓抑制模塊主要對5kV到10kV范圍內(nèi)的線路進行感應(yīng)電壓抑制。將單組感應(yīng)電壓抑制模塊的耐壓設(shè)定為10kV可滿足線路參數(shù)測試中高感應(yīng)電壓線路的要求。通過將感應(yīng)電壓抑制模塊模塊化設(shè)計，單組實現(xiàn)耐壓10kV，容量2F，可實現(xiàn)感應(yīng)電壓10kV以下的線路參數(shù)的試驗

27、，如果遇到更高電壓等級線路，可以通過多組感應(yīng)電壓抑制模塊的串并聯(lián)實現(xiàn)。制表：劉壯 日期：2016. 04.10表12 電容器選型分析對比表方案目標：1、 要求電容器容量較大2、 要求耐壓較高設(shè)想方案耐受電壓是否有極性電容量需要串聯(lián)數(shù)需要并聯(lián)數(shù)量總數(shù)量結(jié)論方案一：陶瓷電容2000V否0.1F3120360個不選擇方案二：CBB電容450V否50F24124個選擇方案三：電解電容400V是100F25125個不選擇制表：郝巖 日期：2016. 04.25電容器選用CBB電容，CBB電容具有無極性，絕緣阻抗很高，頻率特性優(yōu)異，而且介質(zhì)損失很小的優(yōu)勢。通過24個CBB電容并聯(lián)，可實現(xiàn)耐壓10kV，容量

28、2F。如果采用體積較小的陶瓷電容，雖然其體積較小，但是需要數(shù)量較多，而通過數(shù)量較多的電容器的串并聯(lián)，其分布參數(shù)將大大影響電容量，造成其阻抗增大，從而達不到好的分壓效果。如果采用耐壓和容量較高的電解電容，雖然其耐壓和容量可以滿足要求，但是由于這種電容存在極性，負極性不能施加電壓，如果對負極性施加電壓將造成電容爆炸。由于感應(yīng)電為交流電，且在電容的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，必定存在電容負極性側(cè)有高壓的情況，因此不滿足在高壓下使用的要求，因此不選擇。綜上所述，電容選擇CBB電容。（2） 感應(yīng)電壓分斷模塊選型感應(yīng)電壓分斷模塊可選用快速刀閘，380V空氣開關(guān)、3.6kV交流接觸器、10kV真空斷路器四種方式，方案對比

29、如下：表13 感應(yīng)電壓分斷模塊方案分析對比表方案目標：3、 能分斷感應(yīng)電流。4、 能耐受住感應(yīng)電壓。設(shè)想方案耐受電壓額定電流重量體積(mm)經(jīng)濟性結(jié)論方案一：快遞刀閘10kV160A40kg780*920*5301200元不選擇方案二：380V空氣開關(guān)1kV32A1kg54*50*8130元不選擇方案三：3.6kV交流接觸器18kV50A20kg300*158*3551600元選擇方案四：10kV真空斷路器42kV250A50kg700*400*5003000元不選擇制表：龐雨 日期：2016. 04.25根據(jù)線路感應(yīng)電壓的高低統(tǒng)計，感應(yīng)電壓在10kV以內(nèi)的線路占到所有線路的98%，因此選擇方

30、案三中的耐壓能夠達到18kV的JCZ3-3.6交流接觸器完全可以滿足安全需要。方案一中快速刀閘能夠切斷感應(yīng)電壓回路，但是由于其體積和質(zhì)量都較大，給現(xiàn)場運輸造成負擔，而且由于其實手動操作，對試驗人員的體力消耗較大，因此不選擇。而方案二中的空氣開關(guān)雖然體積小，重量輕，經(jīng)濟性好，但是由于其耐受電壓1000V遠遠低于線路能夠達到的最大感應(yīng)電壓，因此其安全性不足，不選擇。方案四中的10kV真空斷路器，其耐壓可以達到42kV，額定電流250A，可以滿足分斷線路參數(shù)的感應(yīng)電流，但是由于其機構(gòu)較大，重量和造價都較高，造成現(xiàn)場使用時攜帶和操作都不方便，因此不選擇。綜上所述，選擇3.6kV交流接觸器。（3） 放電

31、開關(guān)選型放電開關(guān)的選型對比如下：表14 放電開關(guān)選型對比表方案目標：1、功能滿足要求2、安全性好設(shè)想方案功能性安全性經(jīng)濟性結(jié)論方案一：空氣開關(guān)額定電流32A，操控方便快捷，耐壓1000V沒有明顯的連接點和斷開點，會給試驗人員造成心理壓力40元/只不選擇方案二：閘刀開關(guān)額定電流100A，斷口耐壓3kV，能夠滿足系統(tǒng)要求具有明顯的連接點和斷開點，便于試驗人員進行接線檢查30元/只選擇制表：劉壯 日期：2016. 04.25試驗中，通過合上放電開關(guān)，可以實現(xiàn)對感應(yīng)電壓抑制模塊的放電，同時作為線路的接地點，試驗人員在確保放電開關(guān)和感應(yīng)電壓分斷模塊都處于合位的晴況下可以進行試驗接線。因此對于放電開關(guān)需要

32、明顯的連接點。而在實際應(yīng)用中，通過將閘刀開關(guān)的操作手柄絕緣操作桿加長到20cm，可以確保在操作閘刀開關(guān)的時候安全可靠。綜上所述，放電開關(guān)選擇閘刀開關(guān)方案。（4） 接線端子設(shè)計接線端子備選方案的對比如下：表15 接線端子分析對比表方案目標：1、 連接可靠2、 拔插方便設(shè)想方案功能性安全性壽命經(jīng)濟性結(jié)論方案一：旋插兩用接線端子可以方便實現(xiàn)試驗線的插拔，同時可以采用旋緊的方式壓接試驗線采用旋緊壓接高壓試驗線，采用拔插連接測試設(shè)備線，確保高壓試驗線連接可靠1000次插拔10元/套選擇方案一：普通接線端子需要使用螺絲刀進行擰緊容易虛接，容易掉線500次插拔5元/套不選擇制表：呂峰 日期：2016.04.

33、25綜上所述，接線端子采用旋插兩用試驗端子的方案。（5） 接地線選型接地線備選方案的對比如下：表16 接地線備選方案對比表方案目標：1、安全性好2、能夠?qū)崿F(xiàn)最大接地電流下的可靠接地設(shè)想方案功能性安全性經(jīng)濟性結(jié)論方案一：4mm2黃綠接地線能夠?qū)崿F(xiàn)接地，但允許接地電流較小，最大不能超過20A較差，易折斷4元/米不選擇方案二：25mm2專用接地軟線能夠?qū)崿F(xiàn)可靠接地，且額定電流可達100A，安全性高較好，能夠很好彎折，不易斷12.5元/米選擇制表：周衛(wèi)東 日期：2016. 04.25綜上所述，接地線選擇25mm2專用接地軟線方案。（6） 外殼及絕緣設(shè)計外殼及絕緣材料對比如下：表17 外殼及絕緣材料分析

34、對比表方案目標：1、絕緣性好2、防水防潮設(shè)想方案功能性防水防潮性實用性結(jié)論方案一：紙板絕緣紙質(zhì)量輕，具有良好的絕緣性易受潮，且受潮后絕緣降低很大10元/dm2不選擇方案二：環(huán)氧樹脂板絕緣性能良好不易受潮，且具有防水功能20元/dm2選擇制表：賀鵬 日期：2015. 05.10綜上所述，選擇環(huán)氧樹脂板的方案。3. 確定最佳方案通過上述對比選擇，小組確定了線路參數(shù)輔助測試儀最佳方案如下：圖10 最佳方案系統(tǒng)圖制圖：王婧雯 日期：2016.05.10五、 制定對策根據(jù)方案，制定了對策表，見下表。表18 對策表序號對策目標措施時間地點負責人1采用CBB電容作為感應(yīng)電壓抑制模塊10kV感應(yīng)電壓可降低到1

35、kV以下，用5000V絕緣搖表可測量其絕緣電阻同實際相差5%以內(nèi)購買24只450V，50F的CBB電容，使用導(dǎo)線連接，密封膠固定，并將其封裝在設(shè)備箱中2016.05.20-2016.07.10項目部劉壯楊前2采用3.6kV交流接觸器分合感應(yīng)電回路3.6kV交流接觸器分合10kV感應(yīng)電壓回路可靠度達到100%，分合20A感應(yīng)電流可靠度100%購買3.6kV的交流接觸器。對其進行分合試驗，耐壓測試，然后將其同試驗面板中的測試端子箱連接2016.05.20-2016.07.10項目部呂峰夏俊飛3采用100A閘刀開關(guān)對CBB電容放電，同時作為可靠接地要求連接可靠度100%購買100A的閘刀開關(guān)。使用直

36、流電阻測試儀對閘刀開關(guān)進行合位電阻測試，要求小于0.032016.05.20-2016.07.10項目部王莉萍王婧雯4采用帶旋插兩用功能的試驗線端子將試驗線連接到試驗端子，要求試驗線連接可靠性100%購買旋插兩用測試端子，將其固定在試驗面板上。將高壓試驗線擰緊到試驗端子上，同時將測試試驗線插入試驗端子，測試導(dǎo)通性2016.05.20-2016.07.10項目部張妍賀鵬5采用25mm2的專用接地軟導(dǎo)線實現(xiàn)設(shè)備的可靠接地對25mm2的帶透明護套的接地軟線在溫度5時通流20A的可靠度100%，彎折半徑達到5cm購買25mm2的專用接地軟線，將其做成接地線。溫度5天氣下對接地線進行通流試驗，同時對其進

37、行柔軟度測試2016.05.20-2016.07.10公司機械化加工車間周衛(wèi)東龐雨6采用環(huán)氧樹脂材料制作外殼和面板在濕度70%以下，絕緣面板耐壓能夠達到12kV訂做設(shè)備面板和設(shè)備外殼。對絕緣面板進行不同濕度條件下的耐壓試驗2016.05.20-2016.07.10公司機械化加工車間郝巖駱鵬7整體安裝測試滿足整體安裝測試要求，設(shè)備能夠平穩(wěn)運行設(shè)備單體測試完畢后在高青500kV變電站進行組裝測試，組裝測試要能夠達到預(yù)定目標選取待測線路進行測試驗證項目部楊前劉壯制表：劉壯 日期：2016. 07.25六、 對策實施實施一：采用CBB電容作為感應(yīng)電壓抑制模塊，測試抑制效果1、CBB電容模塊的組成根據(jù)選

38、型要求，選擇單只電容為450V，50F的電容器，將24只電容通過導(dǎo)線壓接進行串聯(lián)，每排4只，共6排，電容連接示意圖如圖11所示。電容連接的頭端IN作為感應(yīng)電壓輸入端，尾端GND作為接地端。圖11 CBB電容連接示意圖電容之間采用絕緣膠進行固定，其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖12所示。圖12 感應(yīng)電壓抑制模塊外形和內(nèi)部實物圖2、CBB電容模塊抑制感應(yīng)電壓試驗?zāi)M使用交流調(diào)壓器模擬線路感應(yīng)電壓，試驗原理圖如圖13所示。圖13 CBB電容感應(yīng)電壓抑制模塊實施驗證圖圖13中T為交流調(diào)壓器，可輸出1kV-10kV可調(diào)交流電壓；Uin為輸入電壓，取線電壓380V；Uout為輸出電壓，調(diào)節(jié)T可使Uout從1kV-1

39、0kV連續(xù)變化；R1為模擬待測線路對地絕緣電阻，根據(jù)經(jīng)驗取50M；A點模擬實際的線路測試點，從A點可連接CBB電容模塊，同時可以連接高壓測量系統(tǒng)，；K為CBB電容模塊的接入開關(guān)，通過K分合，可實現(xiàn)CBB電容模塊的切除和投入。3、對策目標檢查（1）CBB電容模塊未投入（即圖13中的K為分位）。分別施加Uout在1kV-10kV范圍，記錄高壓測量系統(tǒng)測量數(shù)值如表19所示。表19 CBB電容模塊未投入電壓測量值Uout（V）1000300050007000900010000A點測量值（V）1000300050007000900010000制表：楊前 日期：2016. 07.25由表19可知，當CBB

40、電容模塊未投入系統(tǒng)時，A點測量電壓同輸入電壓Uout相同，這是因為，線路的對地絕緣電阻R1很大，為50M，而測試時，由于線路處于開路狀態(tài)，線路沒有壓降，因此Uout和A點測量電壓相同。而A點電壓即相當于實際線路上的感應(yīng)電壓，當不接入CBB電容模塊時，感應(yīng)電壓很高，這時如果進行線路絕緣操作將會燒壞絕緣搖表。（2）CBB電容模塊投入（即圖13中的K為合位）。分別施加Uout在1kV-10kV范圍，記錄高壓測量系統(tǒng)測量數(shù)值如表20所示。表20 CBB電容模塊投入電壓測量值Uout（V）1000300050007000900010000A點測量值（V）1040507090120制表：呂峰 日期：201

41、6. 07.25由表20可知，線路的感應(yīng)輸入電壓Uout通過CBB電容模塊的抑制，其測試點A處的電壓已經(jīng)很低。在不同的輸入電壓下分別通過絕緣搖表從A點對系統(tǒng)搖絕緣，同時通過更換R1的阻值對系統(tǒng)絕緣進行測試，測試數(shù)據(jù)如表21所示。表21 不同電壓等級，不同絕緣電阻下的測量值R1測MUoutR1實際1kV3kV5kV7kV10kV10M9.739.759.569.689.8030M29.0529.0729.0929.1429.2050M48.0648.0848.1048.1248.2170M67.09671267.1567.1867.2590M87.1187.1587.1787.2187.3011

42、0M106.21106.25106.27106.29106.35制表：呂峰 日期：2016. 07.25由表21可知，通過CBB電容感應(yīng)電壓抑制模塊可以實現(xiàn)將感應(yīng)電壓抑制到1000V以下，且對線路的絕緣電阻的測量能夠保證誤差5%以內(nèi)。實施二：采用3.6kV交流接觸器分合感應(yīng)電回路1、交流接觸器分合感應(yīng)電壓，感應(yīng)電流回路試驗原理使用交流調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓輸出為1kV-10kV連續(xù)變化，使用3.6kV交流接觸器進行分合試驗，要求接觸器能夠可靠分合，可靠度達到100%。其中分合可靠度定義如下。分合可靠度=分合成功的次數(shù)分合總次數(shù)100%試驗示意圖如圖13所示。圖14 交流接觸器分合感應(yīng)電壓，感應(yīng)電流回路

43、試驗原理圖圖13中，通過交流調(diào)壓器T輸出可調(diào)的交流電，可調(diào)電阻R1可以調(diào)節(jié)試驗回路電流，TA電流表檢測回路電流大小，高壓測量系統(tǒng)檢測輸出高壓。試驗時通過調(diào)節(jié)T變比和R1的電阻值可調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出電流大小，通過高壓測量系統(tǒng)可將電壓檢測出來，通過電流表可將輸出電流檢測出來。每個電壓等級和電流等級下都進行多次測試，要求可靠度100%。交流接觸器實物圖如下圖所示。圖15 交流接觸器實物圖2、對策目標檢查試驗分別對交流接觸器QS在1kV-10kV可變電壓下，1A-20A可變電流下進行分合試驗，試驗數(shù)據(jù)如下表所示。表22 不同電壓等級下QS分合情況Uout（kV）1357910分合次數(shù)（次）101010

44、101010分合可靠性100%100%100%100%100%100%制表：夏俊飛 日期：2016. 07.27表23 不同電流等級下QS分合情況Iout（A）1510151820分合次數(shù)（次）101010101010分合可靠性100%100%100%100%100%100%制表：夏俊飛 日期：2016. 07.27由表22和表23可知，3.6kV交流接觸器能夠可靠滿足線路參數(shù)試驗中的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的分合?？蓪崿F(xiàn)分合1kV-10kV感應(yīng)電壓回路可靠度達到100%，分合1A-20A感應(yīng)電流可靠度100%實施三：采用閘刀開關(guān)對CBB電容放電，同時作為可靠接地1、100A閘刀開關(guān)連接可靠度試驗?zāi)?/p>

45、標檢查將閘刀開關(guān)中通過30A電流，測量其回路壓降，通過歐姆定律計算出閘刀開關(guān)的合閘電阻值。表24 100A閘刀開關(guān)合閘可靠性試驗數(shù)據(jù)合閘次數(shù)12345678910測試電流值（A）30303030303030303030開關(guān)壓降（V）0.50.50.60.60.70.50.60.50.60.6合閘電阻（）0.0170.0170.020.020.0230.0170.020.0170.020.02制表：王莉萍 日期：2016. 07.27由表24可知，100A閘刀開關(guān)的合閘電阻都在0.03以下，其合閘可靠性到100%。實施四：采用帶旋插兩用功能的試驗線端子1、連接試驗線和試驗端子試驗端子同試驗線連接

46、如圖16所示圖16 旋插兩用試驗端子同試驗線連接示意圖由圖16可知，試驗線A為高壓試驗線，是從待測線路上引下，通過旋緊試驗端子旋鈕可以將其牢固固定在試驗端子上；試驗線B連接到測試儀器側(cè)，通過試驗線插頭可直接插入試驗端子中，連接方便可靠；試驗線C是連接到下級交流接觸器上，通過螺絲壓緊的方式連接，因為試驗線C的連接不經(jīng)常拆解，因此可采用牢固的螺絲壓緊，加平墊彈墊。2、對策目標檢查要求試驗線A，B，C的連接可靠度100%。試驗設(shè)備經(jīng)常要長途運輸，經(jīng)歷運輸顛簸后要仍能夠可靠連接，因此針對試驗線進行了連接可靠性試驗。對試驗線接好后放在振動器上振動1個小時，再進行連接牢固性檢查。試驗數(shù)據(jù)如表25所示。表2

47、5 試驗端子連接可靠性試驗數(shù)據(jù)振動時間（min）102030405060試驗線A，B，C連接可靠性100%100%100%100%100%100%制表：王莉萍 日期：2016. 07.27由表25可知，帶旋插兩用功能的試驗線端子能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)雜試驗條件下的連接可靠性達到100%。實施五：采用25mm2的專用接地軟導(dǎo)線實現(xiàn)設(shè)備的可靠接地1、試驗方法對接地線進行通流試驗，要求電線無明顯發(fā)熱，無漏電現(xiàn)象；因為線路參數(shù)試驗工作環(huán)境溫度宜在5以上，因此為了模擬最嚴苛環(huán)境下導(dǎo)線的彎折能力，將導(dǎo)線在5進行彎折，要求彎折弧度半徑最小能夠達到5厘米。2、對策目標檢查表26 接地線通流試驗電流大小（A）102030

48、405060通流時間（min）303030303030通電可靠性100%100%100%100%100%100%制表：王莉萍 日期：2016. 07.27表27 接地線在不同氣溫下彎折試驗氣溫（）20151050彎折半徑（cm）22.53.245.5制表：王莉萍 日期：2016. 07.27由表26和27可知，接地線導(dǎo)通通流可靠性可達到100%，彎折能夠滿足5攝氏度時5cm的最小彎折半徑。實施六：采用環(huán)氧樹脂材料制作外殼和面板1、對不同濕度下外殼進行耐壓試驗將外殼的一端接地，在高壓試驗線連接處施加交流高壓，濕度從20%依次遞增到70%，記錄設(shè)備耐壓情況，當升壓到12kV時如果設(shè)備外殼仍沒有放電

49、，則認為試驗通過。（因為現(xiàn)場試驗環(huán)境要求試驗時濕度70%以下，而通常晴朗天氣的濕度在40%左右，因此選擇最大濕度為70%；因為設(shè)備使用電壓在10kV一下，考慮20%的耐壓裕量，設(shè)定最高耐壓電壓為12kV。）圖17 外殼實物圖2、對策目標檢查表28 不同濕度下外殼耐壓試驗濕度（%）20%40%50%60%70%耐受12kV電壓1min通過通過通過通過通過制表：楊前 日期：2016. 08.01設(shè)備外殼能夠?qū)崿F(xiàn)在不同濕度下耐壓12kV，能夠確保設(shè)備在現(xiàn)場復(fù)雜的濕度條件下可靠工作。同時要求設(shè)備外殼具有防潮功能，設(shè)備外殼上不能有滲水點。設(shè)備內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂制作面板和絕緣隔板，面板上的開口和同外殼的連接

50、處都灌注密封膠，保證防水防潮。實施七：整體安裝測試試驗現(xiàn)場通過對220kV試驗線路進行了搖絕緣和核相工作。試驗中通過從線路上引下測試線，連接到交流接觸器，通過交流接觸器進行感應(yīng)電壓回路的分合。通過感應(yīng)電壓抑制模塊同交流接觸器相連接，可以在交流接觸器合位時對線路感應(yīng)電壓進行抑制，從而實現(xiàn)核相和搖絕緣的測試。圖18 試驗現(xiàn)場搖絕緣和核相試驗圖七、 效果檢查1. 目標檢查量化目標：2016年8月5日-10日對高青500kV變電站的8條線路參數(shù)進行試驗測試。表29 線路參數(shù)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表序號測試時間線路名稱感應(yīng)電壓值（V）試驗方法測試時間是否燒壞搖表12016.08.05500kV青油線2111常規(guī)88否22016.08.