一種變電設備查驗器的研制與應用

邱佳盛　陳偉杰　　張凌楠（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東　潮州　　521000）

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一種變電設備查驗器的研制與應用

邱佳盛陳偉杰張凌楠
（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東潮州521000）

摘要：檢查設備外觀，獲取設備運行參數(shù)，是變電運行工作中一項最常見的任務。但由于設備本身體積龐大，加之安裝在較高處，通常較難輕易和準確地獲得上述數(shù)據(jù)，本文討論了一種變電設備查驗器的實現(xiàn)方式，旨在為變電運行人員提供一個便捷的工具，提升完成工作的效率。

關鍵詞：變電運行；設備觀察；巡視

0. 概述

變電運行工作中，巡視是日常工作的重要組成部分。其主要工作方法是檢查設備外觀，獲取設備的運行參數(shù)，致力于發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的隱患，將設備故障消滅在萌芽狀態(tài)，盡可能地降低設備故障的出現(xiàn)。近年來，隨著我國經濟的電力事業(yè)的高速發(fā)展，變電站內的設備也日益增加，變電運行設備的巡視工作也越來越受到電力從業(yè)人員的關注。如何在有限的時間內，將設備巡視質量最大化，成為值得我們研究和思考的問題。一般來說，要提升設備巡視工作的完成質量，除了增派有經驗的工作人員、縮短巡視周期以增加巡視次數(shù)外，還有一個重要的措施，那就是改進巡視所使用的各種輔助工具，盡量打破客觀因素對巡視工作的限制，減輕運行人員的工作負擔。

1. 目的和意義

前文提到，檢查設備外觀，獲取設備的運行參數(shù)，是巡視工作的目的之一，但受限于設備本身體積及安裝高度，運行人員通常較難直接從地面獲取相關的數(shù)據(jù)。如斷路器瓷瓶頂端情況、刀閘關節(jié)處的磨損情況等等，特別是對于使用氣體絕緣的設備來說，其壓力值是反映設備運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)，因此，變電運行中每月都會開展一項記錄斷路器、電流互感器等設備壓力值的工作。但由于相關的表計通常安裝在較高位置，需要借助望遠鏡或高倍變焦相機來完成工作。它們的主要弊端是由于采用仰視視角，讀取數(shù)據(jù)誤差較大。其中，望遠鏡由于每次讀取都需要調節(jié)望遠鏡，還存在耗時較長，對人員有使用望遠鏡的技能要求等方面的不足；而使用高倍變焦相機也存在操作時間過長的問題，因為每次照相后，均需放大拍攝到的圖片，再獲取表計的讀數(shù)，這兩種方法效率均較低，且工作量偏大。

出于改善以上現(xiàn)狀的考慮，我們提出設計一款便攜式近距離設備狀態(tài)查驗器（以下簡稱“查驗器”）的想法。其中，便攜式是指該查驗器的體積要小巧，便于攜帶，由于查驗器將應用于日常巡視中，如若設備體積或重量過大，會給運行人員造成額外的負擔，則與設計初衷相悖；近距離是指查驗器必須具備近距離，甚至直接與高壓帶電設備接觸而不受影響的能力，由于所觀察設備通常帶有高電壓，其周圍環(huán)境必定存在高電場，故才需要設備來代替人員進行觀察。設備狀態(tài)查驗是指該裝置能夠準確地將高處的設備狀態(tài)（如設備的壓力值、設備外觀、設備本體上因高度原因導致的無法直接觀察的點）如實地反應給地面的觀察人員，且應具備操作方法簡單便捷的特點。

圖1連接固件設計圖

2. 設計思路

基于實現(xiàn)上述的目標，我們對查驗器提出一個初步的設想：借助現(xiàn)有的絕緣桿平臺，在其頂端安裝一個用于拍攝記錄的設備，該設備除了具備能夠清晰記錄圖像的功能之外，還應能實現(xiàn)遠程控制拍攝的角度和方向，遠程控制的方式則可以通過借助藍牙技術或wifi傳輸技術來實現(xiàn)。同時，我們也提出了兩種能夠實現(xiàn)拍攝設備與絕緣桿連接的方式，一種方式是直接用卡扣捆綁或用膠水粘貼的形式，另一種方式是設計和制作專用的連接固件。經過討論和分析對比，相對于直接捆綁或粘貼，開發(fā)連接固件具有安裝簡單、可重復使用、不降低絕緣桿的有效絕緣距離等優(yōu)勢，故將其確定為最終的實現(xiàn)方案。

圖2

3. 可行性簡析

我們從設想中組成查驗器的各個部分來進行可行性探討。首先是絕緣桿，現(xiàn)在有絕緣桿已經過多年使用驗證，其絕緣水平足夠滿足查驗器的要求；接著是專用連接固件，連接固件必須適配絕緣桿的接頭，其結構應盡量簡單，便于加工，就目前的普遍的金屬加工工藝而言，只要能夠設計出合理的結構，連接固件不難加工出來；最后是云臺和拍攝設備，此部分設備需要精密的電子設計和加工工藝，對于業(yè)余人員來說，要獨立開發(fā)非常困難，且市面上已有成熟產品可供選擇，故該部分設備也可直接選用，綜上所述，查驗器的初步設想，就目前的技術水平來說，是能夠順利實現(xiàn)的。

4. 查驗器各項技術指標

研制成功的查驗器各部分主要技術指標如下：

（1）500kV絕緣桿

查驗器所采用的絕緣桿是美國HASTINGS產的HV-225型號絕緣桿，該桿采用高強度玻璃纖維制造，伸展長度為7.80m，由6個小節(jié)組成，長度可根據(jù)使用需求伸縮調節(jié)，出廠時通過每30cm測試電壓100kV/5min的測試，具有良好的絕緣性能。其桿頂端裝設有高強度鋁合金萬用接頭，可牢固連接各種功能的金屬工具頭，使用擴展性強。

（2）連接固件

該自主開發(fā)的連接固件主要用于絕緣桿與云臺之間的連接，其在提供緊固作用的同時，必須滿足不降低絕緣桿的絕緣能力的要求。總體設計圖如圖1所示。

連接固件總長共61mm，材質是不銹鋼，主要由4個部分組成（圖中從左下到右上），分別是：

①長為6mm、規(guī)格為UNC1/4-20的螺紋，主要用于固件與云臺的連接，采用通用三腳架的螺紋規(guī)格，支持各種主流型號的相機，提升了固件的兼容性。

②直徑為32mm，高15mm的圓柱形支撐體，主要用于支撐云臺和相機，起連接螺紋和托盤的作用。

③由長32mm，寬25mm，高5mm的長方體和直徑為32mm，高度為5mm的水平圓柱形作布爾和運算得到的托盤，其上開有U型槽，槽寬為10mm。

④水平均勻分布在托盤上的卡齒3個，由直徑為32mm的圓和直徑為21mm的圓與半徑拉伸組成，高度為2mm，每個齒的弧度為15°，齒與齒之間的角度為105°，為保證固件連接后能組合成垂直角度，第一個齒的底面棱（圖上紅線標出位置）與中軸線重合。

（3）Motrr公司產Galileo云臺

Motrr公司生產的Galileo云臺，可通過藍牙進行遠程控制，進行水平360°，垂直360°旋轉（由于底座的影響，有效工作的垂直角度約為280°）。底座設計有標準1/4英寸接口，可方便地與普通三角架等連接。

（4）Gopro公司產Hero4Black相機

Hero4Black相機具有體積小、防抖動、拍攝功能強大等特點，可錄制高達4K分辨率、30楨每秒的高清視頻，單張相片也可達12MP，且可通過WiFi將畫面實時傳輸?shù)揭苿咏K端上，且相機良好的防抖功能，使得其即使在絕緣桿的頂端，也得保證拍攝的質量。

5. 應用效果

本查驗器已成功研制，并在500kV韓江站進行應用，效果良好，如在一次發(fā)現(xiàn)站內低壓電抗器線圈隔條出現(xiàn)松脫的現(xiàn)象中，經檢修班組維護后，運行人員使用查驗器進行檢驗，結果如圖2所示，此角度的圖像，運行人員從地面是無法直接觀察到的。

查驗器為運行人員提供了一個能夠實時對設備進行全方位觀察的工具，便于讓運行人員更加清晰地掌握設備的運行狀態(tài)，提高人員發(fā)現(xiàn)設備隱患的能力，有利于保障電網企業(yè)的供電可靠性。此外，該套工具也可運用于培訓課程中設備講解的現(xiàn)場教學，讓學員親自操作，模擬巡視，從而增強教學的說服力和互動性。

圖2為電抗器隔條脫落檢修后，使用查驗器驗證效果時拍攝的電抗器頂端圖片。

參考文獻

［1］張麗紅.變電設備巡視質量的主要影響因素分析及對策［J］.現(xiàn)代制造，2015（27）：161-161.

［2］王劍飛.基于WIFI技術的井下視頻傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.遼寧：遼寧工業(yè)大學，2014.

中圖分類號：TM63

文獻標識碼：A