110kv户外等电位带电显示器的应用研究

1、110kV户外等电位带电显示器应用研究前言n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。 n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n1.项目技术背景n2.国内外研究现状n3.项目技术路线n4.项目实施情况n5.项目研究成果1.项目技术背景n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。n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n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 。

2、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n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：n接触式n感应式n等电位式2.国内外研究现状n（1）接触式高压带电显示装置：n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；n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。n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：n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；n二是电容芯与外壳体胶粘组合处，可能出现局部放电 。n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。n四是开关柜门打开后，柜内元件是否带电无法

3、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：n抗干扰性能差，不能覆盖全电压范围；n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n（3）等电位型高压带电显示装置：n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，

4、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n等电位型高压带电显示装置又分为户内 型和户外型两种。nA、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n 3.项目技术路线n理论依据：n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n技术路线：n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

5、，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n工作原理图：4.项目实施情况n10-35千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 。n110kV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n第一阶段：“连续发光型”样品试制n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n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n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。n其原因在于：

6、“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。 n 4.项目实施情况n第二阶段：“闪烁型”样品试制n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。n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n“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n第三阶段：“强光闪烁型”样品试制n（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。n（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。n（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n目前

7、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n现场使用情况请见录像片。5.项目研究成果n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 ：n（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n（2）技术参数突破： n闪烁频率20-40次/分钟；n起始电压为22kV；n使用寿命8万小时。5.项目研究成果（3）主要优点： n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 。n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。n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；n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： n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n查新结论：n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

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