基于避雷器泄漏电流原理的带电显示装置的研制

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高压带电显示及闭锁装置是电力系统实现“五防”功能从而安全运行的必要装置之一，本文基于氧化锌避雷器泄漏电流原理，研制一种新型的非接触式带电显示装置，并可与电气闭锁和闭锁配合，经挂网运行证明，装置安装维护简单、运行稳定、抗干扰能力强。

【关键词】带电显示装置 氧化锌 避雷器泄漏电流 五防闭锁

安全运行一直以来是电力系统生产的首要任务，保人身、保电网、保设备的安全理念已经成为电力运行的基本原则，为实现这一目标，制定了系统全面的组织制度和技术措施。带电显示装置是将高压设备运的带电情况通过特殊的方法转化成声、光等各种易于人眼观察的一种装置，解决的电不可见的难题，其应用从最初的指示设备是否带电，发展到与五防闭锁系统（包括电气闭锁和微机闭锁等）相配合，在实现“五防”中的“防止误入带电间隔”、“防止带电合接地刀闸”起到十分重要的作用。

1 带电显示装置现状

国内外对带电显示装置的研究及产品的研发有很多，不同的产品在设计原理、实现功能、是够需要电源供电等各个方面都不尽相同，对此进行简要总结：

1.1 以是否带接地线划分

带接地线和不带接地线两种。前者设计简单、成本较低，适应范围小，后者结构复杂，成本高，应用广泛；

1.2 以设计原理划分

感应式、接触式和电位式。接触式与带电部位直接接触，安全性低，带电显示装置故障时影响设备的运行安全性；感应式不直接接触带电部位，安全性高，同时可以实现闭锁配合，安装维护简单，但抗干扰能力差；电位式不会影响设备的正常运行，无需外加电源，但装置使用寿命短，易老化。

1.3 以工作电源划分

有源式和无源式。无源式体积小安装简单，但功能仅限于提示带电情况；有源式需要外接工作电源，实现复杂，但可以与其他闭锁系统相配合；

另外，带电显示装置在抗干扰性、恶劣环境适应能力以及安装维护的方便性等方面也有一定的要求。

2 避雷器泄漏电流式高压带电显示装置原理

110kV及以上户外线路都安装由避雷器，目前氧化锌避雷器以取代碳化硅避雷器成为应用最广泛的避雷器。当线路在存在电压时，避雷器会产生泄漏电流，又称为全电流，这一电流包换三个部分：阻性电流、容性电流和污秽电流，这三种电流产生的途径是不一样的。阻性电流是由于电压加在避雷器阀片的高值电阻到达接地线形成的电流；容性电流是电压经过避雷器阀片问的电容到达接地线形成的电流；污秽电流是电压经过避雷器表面的污秽到达接地线形成的电流。这三种电流虽然形成原理不同，但殊途同归，据从避雷器引下线注入大地。受到启发，本文提出借鉴容性设备在线监测技术，通过对避雷器引下线泄漏电流值的监测，来反应避雷器即线路带电状况。

根据泄漏电流特性其电路原理框图如图1所示，在三相避雷器引下线处安装电流传感器，将采集到的电流值通过放大滤波电路传送至主控MCU，主控MCU对采集的三相避雷器泄漏电流信号进行分析处理，当避雷器泄漏电流值高于某个阀值时，即认为高压线路处于带电状态，控制闭锁驱动电路输出常开节点，同时控制LED指示驱动电路点亮相应LED灯；当避雷器泄漏电流值低于某个阀值时，控制闭锁驱动电路输出常闭节点，同时控制LED指示驱动电路点亮相应LED灯，指示高压线路处于停电状态。

因为避雷器运行于高压线路上，且其主用功能是保护线路上的设备不受雷击过电压的伤害，因此泄露电流传感器就会时常遭受雷击过电压的伤害，影响其使用性能。对此本文在传感器输出端并联一个TVS管，当有雷击过电压发生时，传感器将电位钳制在一定的电压值，可以有效地防止损坏采集单元，解决恶劣环境下的抗干扰问题。

3 与其他系统的配合

3.1 与电气闭锁的配合

将带电显示装置“电磁锁接口”的常开接点串接至电气闭锁控制回路中去，当线路有电时，带电显示装置接点K断开，电磁锁不能取得工作电源，从而不能打开电磁锁，则不能对地刀进行操作；当线路无电时，带电显示装置接点K闭合，电磁锁取得工作电源，从而能打开电磁锁，实现了防止带电合地刀（挂地线）的目的。原理图如图2所示。

3.2 与微机防误系统的配合

本文研制的带电显示装置与微机防误操作系统的配合是要求在合线路地刀（打开地刀锁）或线路挂接地线（打开临时接地锁）之前，对高压带电显示装置进行验电，即将电脑钥匙插入带电显示装置中的验电锁中进行验电，如线路有电则验电不通过，不能进行下一步操作，反之亦然。

4 现场安装

根据设计思路，研制出了XL-1系列避雷器泄漏电流式高压带电显示装置，并于2014年10月20日将其安全在国网湖州供电公司110kV横街变（110kV城街1535线线路侧），进行挂网运行试验。现场检验证明该装置传感器安装简单，只需旁路避雷器引下线即可，与更换泄漏电流表一样不需要停电，与常规高压带电显示的传感器安装地点和方式的有显著区别。

110kV横街变避雷器泄漏电流式高压带电显示装置挂网运行至今，能正确指示线路带电状态，并接入了微机防误装置，把线路验电纳入强制闭锁，各项功能正常。

5 结论

基于避雷器泄漏电流原理的带电显示装置相比传统的带电显示装置，具有安装维护方便、信号采集可靠、装置运行安全等优势，对提升变电站防误安装率也有重要意义，降低了变电站值班员倒闸操作的误操作风险，保证了供电可靠性，对企业经济效益、社会效益也有一定的意义。

参考文献

[1]孙振权，顾红伟，李彦明.高压带电显示及闭锁装置现状及发展前景[J]，高压电器，2009，45（4）：115-117.

作者单位

国网浙江杭州市萧山区供电公司 浙江省杭州市 311200