SF6開關(guān)在變電檢修中的常見問題及解決措施

丁倩

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司如皋市供電分公司 江蘇 南通 226500

引言

SF6開關(guān)在實際的電力設(shè)施中是使用比較廣泛的一種開關(guān)設(shè)備。由于SF6開關(guān)在運行過程中有著很好的滅弧效果，并且其可以正常循環(huán)往復使用，有效地降低了電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率，使其在電力開關(guān)設(shè)備中脫穎而出。雖然SF6開關(guān)有著較好的使用效果，但是在實際的運行過程中仍有較多的實際應(yīng)用問題，例如在電網(wǎng)系統(tǒng)中SF6開關(guān)經(jīng)常會出現(xiàn)氣體泄露﹑壓力故障等問題，這就需要供電企業(yè)必須定時定期對SF6開關(guān)進行維護和檢修，以提升SF6開關(guān)的穩(wěn)定性和安全性，從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。

1 SF6開關(guān)的特點

SF6開關(guān)設(shè)備具有測量數(shù)字化﹑控制網(wǎng)絡(luò)化﹑狀態(tài)可視化的特征，需結(jié)合設(shè)備實際應(yīng)用要求和標準開展相應(yīng)作業(yè)，從而維持應(yīng)用控制的平衡[1]。①智能高壓開關(guān)設(shè)備和對應(yīng)的部件要借助數(shù)字化測量的方式完成參數(shù)的處理，測量的結(jié)果會借助層級推送的模式直接匯總在站控層網(wǎng)絡(luò)，以保證高壓設(shè)備和其他部件運行控制效果滿足預期。在屬性和參數(shù)分析過程中，要對氣室壓力﹑操作壓力﹑一次電線﹑電壓信號燈進行參數(shù)的匯總，確保智能組件功能管理效果最優(yōu)化。②在基于DL/T860技術(shù)支持下的應(yīng)用模式，能實現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備智能化管理和控制，以便于能有效完成間隔體系內(nèi)斷路器和隔離刀側(cè)﹑接地刀閘的操作控制，配合狀態(tài)監(jiān)測流程就能建立相應(yīng)的實時性控制模式，并配合過程層網(wǎng)絡(luò)完成信息的發(fā)布和處理。與此同時，新型智能高壓開關(guān)設(shè)備還能具備防誤操作處理功效，借助開關(guān)設(shè)備控制器就能實現(xiàn)相匹配的應(yīng)用。③主要是借助智能化應(yīng)用控制功能的可視化模塊，建立基于聚合信息和經(jīng)濟綜合分析模塊，就能實現(xiàn)信息的交互管理，并且，借助監(jiān)測主IED完成相關(guān)工作，有效實現(xiàn)站控層網(wǎng)絡(luò)和站控層設(shè)備的應(yīng)用目標，從而保證信息實時性共享，為電網(wǎng)優(yōu)化工作的落實和開展奠定基礎(chǔ)。此外，智能高壓開關(guān)設(shè)備借助控制器替代傳統(tǒng)的控制回路，配合光纖和上層設(shè)備通訊模式，就能打造更加多元且科學的閉鎖管理機制，待信息數(shù)據(jù)上傳后就能結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果落實相應(yīng)的決策，提高元件監(jiān)控的及時性和規(guī)范性，也為狀態(tài)評估予以支持。

2 SF6在變電檢修中存在的問題

2.1 絕緣性差

SF6開關(guān)在運行過程中其絕緣主要是利用密封圈對開關(guān)的氣孔進行密封，市場上現(xiàn)有的部分SF6開關(guān)密封的方法也有采用焊接的方式進行的，不論哪種密封方式都對應(yīng)著其相應(yīng)的密封裝置。當其在電網(wǎng)系統(tǒng)中工作時，SF6開關(guān)的絕緣性直接關(guān)系著整個開關(guān)的使用性能。當出現(xiàn)由于密封性質(zhì)差導致整個開關(guān)內(nèi)部的氣壓不穩(wěn)定時，就會產(chǎn)生整體的壓力失去控制，導致SF6開關(guān)內(nèi)部發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，嚴重時甚至會導致電力設(shè)施故障，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。

2.2 中途停止故障

在高壓隔離開關(guān)運行過程中，中途停止故障也是比較常見的類型。在不同情況下，中途停止故障產(chǎn)生的影響也各不相同，比如，相關(guān)人員開展檢修工作時，中途停止故障會引起拉弧放電，嚴重降低檢修工作的安全性。產(chǎn)生此類故障的主要原因是開關(guān)內(nèi)部存在腐蝕問題，使觸頭接觸不良，提升了自動合閘的概率。或者，高壓隔離開關(guān)運行期間轉(zhuǎn)動軸銷﹑傳動軸銷發(fā)生卡頓時，也會出現(xiàn)中途停止問題。另外，失去對電源的控制也是引發(fā)中途停止故障的原因之一。

3 變電檢修中SF6開關(guān)技術(shù)要點

3.1 機器學習算法

近幾年，機器學習算法被廣泛應(yīng)用在智能設(shè)備控制體系中，利用算法處理模式完成GIS故障樣本的收集工作和分析工作，全面了解故障預兆和故障類型特點，完成匹配算法和輸出向量的管理工作，就能建立新型智能高壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)評估基礎(chǔ)模型。具體流程如下[2]。①信號變送系統(tǒng)，主要是選擇監(jiān)測量和基礎(chǔ)監(jiān)測方式，在高壓開關(guān)設(shè)備配合傳感器的基礎(chǔ)上，完成對應(yīng)數(shù)據(jù)信息的集中化管理，維持信息監(jiān)督控制效能最優(yōu)化。②數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在針對采集數(shù)據(jù)進行預處理后，就要配合數(shù)據(jù)采集工序的處理方式，確保信號評估和基礎(chǔ)參數(shù)調(diào)取的合理性﹑規(guī)范性。③信號傳輸系統(tǒng)，主要負責完成信號內(nèi)容和相關(guān)信息的傳遞，從而建立完整的信息管控模式。④數(shù)據(jù)評估和診斷系統(tǒng)，在經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和預處理工序后，進入到數(shù)據(jù)評估和診斷系統(tǒng)，主要是依據(jù)專家?guī)爝M行評估和診斷，從而全面獲取驗證分析的結(jié)果，并實現(xiàn)科學化輸出，進一步維持統(tǒng)籌管理的平衡性。

3.2 精確定位

通過圖像預處理和霍夫圓變換，實現(xiàn)了對開關(guān)位置的初步定位，得到了開關(guān)設(shè)備窗口區(qū)域的圖像。為進一步確定指示器字符所在位置，還需要對該區(qū)域圖像進行閾值分割，并利用形態(tài)學處理得到目標輪廓，通過對輪廓進行分析，進而得到精確的定位結(jié)果。圖像閾值分割利用各區(qū)域之間的灰度差異，通過設(shè)置合適的閾值將灰度圖像轉(zhuǎn)換為灰度值僅有0和255兩種狀態(tài)的二值化圖像，對前景區(qū)域及背景區(qū)域進行有效區(qū)分。在二值化處理過程中，閾值的選取對分割結(jié)果有至關(guān)重要的影響。對此，采用最大類間方差算法來選取最優(yōu)閾值[3]。像素之間的方差反映圖像灰度值均勻分布的程度，不同區(qū)域的類間方差越大，表明閾值分割后得到的各區(qū)域的差異越大。另一方面，這一方法選取的閾值不受圖像亮度的影響。經(jīng)過閾值分割得到的二值化圖像中仍然存在噪聲信息，需要進一步利用形態(tài)學處理和輪廓分析方法進行處理。形態(tài)學分析的基本運算方法包括膨脹腐蝕﹑開閉運算等。閾值分割后圖像存在較多白點噪聲，對此，采用開運算對二值化圖像進行處理。開運算的作用是將孤立的小對象去除，并且對大區(qū)域的邊界有平滑作用，可以實現(xiàn)對二值化圖像的去噪。

3.3 導航技術(shù)

導航技術(shù)導航點邊模式。在已知地圖和點邊構(gòu)建模式上的自主導航，運用全局路徑規(guī)劃算法和局部路徑規(guī)劃算法協(xié)同完成機器人在地圖上的自主運動過程。全局路徑規(guī)劃算法主要負責機器人在地圖上從當前位置向目標位置運動的整體路線規(guī)劃，由于采用點邊模式導航，全局路徑規(guī)劃基于節(jié)點和邊相關(guān)配置文檔，運用弗洛伊德算法完成全局路徑規(guī)劃，輸出全局路徑。局部路徑規(guī)劃算法主要負責機器人在向目標點運動過程中的局部路線規(guī)劃，其中包含障礙物感知﹑軌跡規(guī)劃﹑運動控制等，輸出對機器人行走控制指令即行走速度。障礙物感知信息主要通過2D激光雷達點云數(shù)據(jù)提取。整體自主導航過程即機器人在獲得目標點后，通過全局點邊路徑規(guī)劃器規(guī)劃出全局路徑，局部路徑規(guī)劃器在全局路徑的基礎(chǔ)上，根據(jù)點云信息感知到的障礙物信息，在局部范圍規(guī)劃出當前機器人運動的最優(yōu)運動路徑，從而實現(xiàn)機器人的自主導航。

4 變電檢修中SF6開關(guān)檢修策略

4.1 操作中途停止檢修

如果高壓隔離開關(guān)運行時出現(xiàn)操作中途停止故障，不僅對開關(guān)造成不同程度的損毀，也會對相關(guān)人員的生命安全帶來嚴重威脅，例如，當分閘區(qū)域存在振動過大情況時，極易促使分閘動作發(fā)生改變，也就是分閘動作會因振動引發(fā)彈簧銷掉落，從而變?yōu)楹祥l狀態(tài)。若這種情況發(fā)生在檢修人員作業(yè)期間，將會帶來極為嚴重的后果。所以，也需要做好操作中途停止檢修工作。相應(yīng)檢修方法為先對操作機構(gòu)可靠性進行檢查，了解電器閉鎖或機械閉鎖是否正常，才能保證在執(zhí)行分閘動作時，可以及時加鎖[4]。否則，一旦無法加鎖，將會帶來非常大的安裝隱患。還需要對傳動部件進行全面檢查，避免出現(xiàn)傳動部件卡頓問題，畢竟，傳動部件卡頓不僅會導致分合閘不到位，也難以在斷開回路過程中保證可以正常加鎖。檢修方法為先在未啟動高壓隔離開關(guān)的情況下檢查電源是否正常工作，找出當中存在腐蝕問題的部件并進行修理或更換，確保傳動機構(gòu)不會存在潛藏問題。然后，可以通過不同操作對傳動機構(gòu)的穩(wěn)定性進行檢驗，即重復手工拉動高壓隔離開關(guān)。期間，若出現(xiàn)卡頓情況時，還需要進行及時處理，例如，手動分閘時，如果出現(xiàn)拉動不暢，可以快速合閘并再次拉動，若合閘過程中出現(xiàn)阻塞感，也可以采用相同方法進行處理。當上述方式達不到解決問題的目的，則需要及時報備并申請開展停電維修。

4.2 設(shè)置保護裝置

配電自動化開關(guān)運行時，應(yīng)對其所處的運行環(huán)境進行研究，并做好相關(guān)的安全防護。針對高溫﹑暴雨﹑雷電頻發(fā)區(qū)更是要加強防護裝置的安裝。雷電頻發(fā)區(qū)可在安裝完成基礎(chǔ)的避雷針后加設(shè)接地網(wǎng)，將線路之間的距離擴大，保證設(shè)施安全運行；線路積塵嚴重區(qū)要及時清理塵土，更換設(shè)備和線路，做好檢查工作；潮濕地區(qū)加裝干燥裝置，還要及時對設(shè)備進行通風處理等。上述地區(qū)天氣情況特殊，在配置配電網(wǎng)自動化開關(guān)防護裝置時要加裝避雷器以及防塵設(shè)備，再由專業(yè)維修人員對其定期檢修，確保配電網(wǎng)自動化開關(guān)能夠平穩(wěn)安全運行。

4.3 開關(guān)拒動處理

針對高壓隔離開關(guān)拒動進行處理時，也需要針對性選擇檢修方法和技術(shù)，才能確保不會對變電站運行產(chǎn)生較大影響，比如，傳動軸銷脫落引起的拒動問題，可以先檢查傳動機構(gòu)﹑閘刀﹑傳動軸銷等是否存在損壞的情況，若符合條件，應(yīng)當在安裝傳動軸銷前及時更換，然后重新安裝即可。冬季低溫將轉(zhuǎn)動連桿凍住時，可以先清除附著于轉(zhuǎn)動軸銷處的冰雪，再檢查軸銷是否損壞，若處于良好狀態(tài)時，才能執(zhí)行合閘操作。至于發(fā)生高溫燒毀情況時，極易出現(xiàn)因長時間高溫而熔接。想要在該條件下執(zhí)行分閘動作，可以借助令克棒協(xié)助完成。另外，還可以結(jié)合其他方法對高壓隔離開關(guān)拒動故障進行檢修，例如，對于因電機回路故障或電動操作機構(gòu)控制回路故障引起的拒動，需要先對產(chǎn)生故障的源頭進行判斷，再解決具體情況進行處理，具體方法為可以先調(diào)整高壓隔離開關(guān)狀態(tài)為“半開半合”，再閉合電機交流接觸器，此時，如果電機正常運轉(zhuǎn)，表明屬于電動操作機構(gòu)控制回路故障，再針對性檢查故障點即可。

5 開關(guān)設(shè)備的發(fā)展趨勢[5]

①將搭建以開關(guān)設(shè)備本體狀態(tài)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)控制模式，利用智能化技術(shù)提升數(shù)據(jù)處理和分析水平，維持良好的數(shù)據(jù)匯總和控制平臺，并且，綜合分析平臺還具備可擴展作用。首先，能實現(xiàn)對智能高壓開關(guān)設(shè)備的總和監(jiān)測和評估，在匹配相應(yīng)分析機制完成分析后就能獲取初步診斷內(nèi)容，技術(shù)人員依據(jù)診斷情況和相關(guān)參數(shù)就能更好地開展后續(xù)管理工作。其次，智能化數(shù)據(jù)分析模式還能對設(shè)備的運行趨勢予以綜合評估，確保多參量多元化管理工作有序落實，保證評判標準內(nèi)相關(guān)工作都能陸續(xù)展開。②在智能開關(guān)設(shè)備發(fā)展基礎(chǔ)上，運行數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)出更加集約化的管理，并配合管控要求完成數(shù)據(jù)的共享，為開關(guān)設(shè)備多點監(jiān)控和遠程診斷等工作的落實提供支持。例如，匹配技術(shù)方案實現(xiàn)專家會議評估機制，建立多維度和全方位的信息互動控制，最大程度上保證信息收集管理的基本水平，為智能高壓開關(guān)設(shè)備統(tǒng)籌管理工作的進一步落實提供支持。③隨著智能處理技術(shù)的全面升級和優(yōu)化，原始開關(guān)設(shè)備本體數(shù)據(jù)多相耦合將成為主要發(fā)展趨勢，能對潛在信息進行深度挖掘，配合二次信息處理分析模式，就能更好地實現(xiàn)統(tǒng)籌診斷的目標。

6 結(jié)束語

變電檢修工作中，工作人員首先要對SF6開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及運行原理進行熟悉，在熟悉裝置的結(jié)構(gòu)和運行原理的前提下，結(jié)合其特點進行檢修和維護，能夠有效提升SF6開關(guān)變電檢修的效果。此外，應(yīng)利用相應(yīng)的故障診斷技術(shù)，嚴格按照供電企業(yè)的相關(guān)標準對SF6開關(guān)進行檢測。