2024年1月18日发(作者：字一璇)
GIS设备刀闸观察透视器的研制及应用发布时间：2023-02-07T02:51:16.293Z 来源：《福光技术》2023年1期 作者： 黄端华 谭亚明 杨斯达[导读] GIS由于具有结构紧凑、灵活和免维护以及不受外界环境条件影响等优点，在电力系统中得到了越来越广泛地应用。广东电网公司湛江供电局 524000 摘要：GIS设备因其占地面积小、体积小等特点，在我们变电站设备所占比重越来越大。但因其密封性，无法直观看到刀闸动作时情况，操作过程中检查设备连杆变化位置、透视观察孔等进行辅助认定刀闸位置费时费力的问题。基于此本文将从现阶段操作后检查GIS刀闸位置费时费力作为出发点，研制一种GIS设备刀闸观察透视器，方便操作过程中进行检查及确认刀闸位置。 关键词：GIS；刀闸；观察透视器
1.引言 GIS由于具有结构紧凑、灵活和免维护以及不受外界环境条件影响等优点，在电力系统中得到了越来越广泛地应用。但GIS与传统的敞开式设备相比，直观性不强，无法直接用观察触头接触情况，判断GIS刀闸触头分合闸是否到位，一旦发生触头分合闸不到位，则会引起事故。而且组合电器发生事故时处理难度较大，恢复供电慢，事故处理费用高，为组合电器的使用带来了隐患。所以在倒闸操作中能否快速、准确判断GIS刀闸合闸是否到位变得尤为重要[1]。 2.关于GIS刀闸故障中出现问题分析 2.1关于刀闸和分闸不到位分析 在对GIS刀闸故障中出现刀闸和分闸不到位问题时，变电站运行人员一定要在最短时间内快速拉开断路器两侧中的隔离开关，假设刀闸和分闸出现不到位结果在一定程度上将会造成动触头与静触头两者之间不能够进行有效区分，如果刀闸出现闭合时，在某种程度上就会引起倒负荷现象的发生[2]。 2.2关于刀闸与合闸不到位分析 在电力设备进行正常输送电力的程序当中，如果发现闭合开关不到位现象发生，在某种程度上将会造成线路中没有电流运转，假设刀闸中动触头与静触头都没有进行正常工作，在某种程度上将会出现放电现象的发生，这种条件下设备内部就会出现一种过热现象发生。另外在某种程度上将会造成动静触头局部出现灼烧严重现象发生，如果有一片弧触指烧蚀开始融化，弧光接地时也会出现短路[3]。 3.关于GIS刀闸位置快速检查方法 3.1关于对刀闸分合位置进行深入检查分析 GIS在运行过程当中避免不了会出现各种各样的问题，因此变电站运行人员对其进行深入检查就显的非常有必要。另外变电站运行人员应该对分合闸中的指示盘进行深入全面分析，仔细观察指示牌中各种机器零件安装是否正确，假设存在有绿色“开”这种现象时，那么就可以说明刀闸是处在一种分开位置，假设出现的是“合”字状态，在一定程度上说明刀闸是处于一种闭合状态，这些问题都是非常明显的。 3.2关于设备操作后检查分析 目前GIS变电站的设备外观颜色一致，布局、位置一致，GIS刀闸机构箱和连杆都是统一形状，在值班员操作后检查位置的时候，或者值班员巡视设备时寻找各自刀闸的位置，由于刀闸机构箱和连杆的密集、量多，导致找到相应的刀闸位置需要的时间较长，特别是夜晚操作耗时更长。 4.现阶段操作后检查GIS刀闸位置费时费力 4.1设备空间紧凑，观察较难。设备间隔之间、三相设备之间位置狭窄，操作人员戴着安全帽，无法伸头进入查看，或只能查看A相或C相位置，不能逐相进行查看及确认； 4.2观测点高，需要攀爬设备查看。部分GIS设备的连杆或观察孔位置较高，操作前后都需要攀爬确认刀闸连杆或观察孔位置，比较费时费力，并带有一定从高处坠落的风险。 4.3光线不足，观察孔较小或刀闸连杆处于半封闭状态，光线的不足更是严重阻碍了操作人员的查看及确认位置，特别是夜间操作； 5.实际运用案例
5.1研究目标：研发一款可解决高处观察、夜间可视辅助工具。 5.2项目成果 以某地区一座220kV变电站作为研究目标，该座变电站的110kV、220kV设备为户外GIS设备，厂家为河南平高老式GIS设备，刀闸除了有连杆、浮球可以观察位置外，刀闸的每相刀闸位置还有透视观察孔，该站GIS设备刀闸在操作过程中曾今发生过三相不一致的缺陷； 项目小组针对该站设备设计一种可以利用高清内窥镜将图像传输到手机的方式来解决高处观察、夜间可视辅助工具，成果主要分为高清内窥镜、载体绝缘杆、高亮度LED灯三部分，见图1；
图1 GIS设备刀闸观察透视器 （1）高清内窥镜：项目设计采用500万像素可调焦的高清内窥镜去获取GIS设备窥视孔中设备变化的状态。为了解决夜间操作缺少有效光源导致可见度差的问题，该内窥镜还内置了LED灯，可通过调节开关随意调节LED的亮度。 （2）载体绝缘杆部分：变电站内GIS设备由于电压等级的不同，其窥视孔所处的高度也不同，但其高度都在人的身高无法触及之处，为了能将内窥镜的镜头延伸至GIS设备的窥视孔处，就要求设计一种通用型能符合各种电压等级高度的操作杆。本项目采用了变电站内配置的绝缘伸缩杆作内窥镜的延伸载体，采用热缩套接驳的方法将内窥镜固定在绝缘杆上，数据线沿着杆身接驳于杆尾，用于于连接手机传输图像数据。 （3）高亮度LED灯：在实践当中发现，在光线充足时，改装过的内窥镜能够清晰捕捉到图像信息，而在夜晚缺少有效光源时，内窥镜的图像就十分不清晰，无法满足要求，因此，设计在绝缘杆顶部加装了高亮度的LED灯，其安装底座可上下调整，方便多角度为内窥镜补充有效光源。经实验后，夜间操作也得到了清晰的图像信息。 5.3项目技术原理 （1）GIS设备刀闸观察透视器利用了验电笔的绝缘伸缩杆作为延长观察主设备的载具，利用绝缘杆的伸缩结构，拉长后可以将透视器延伸到GIS设备高处的窥视孔，通过高清500万像素的窥镜，能够清楚观察窥视孔内设备变化的情况。 （2）观察透视器配合有高亮度LED灯，采用红外成像原理，红外线透过窥视孔，将光线被阻挡的情况实时转换成图像，显示在信号连接的手机上。结合前端配备的摄像头，可以把成像情况记录下来，通过手机发送图像信息。 （3）刀闸观察透视器整体采用轻便材料制作，手握处有缓冲棉，作用是增大受力面。 5.4技术关键点及创新点： （1）安全性高：GIS设备刀闸观察透视器的绝缘伸缩杆结构，可以轻松伸手观察到高处的窥视孔，节省了操作时间，不用通过爬梯和攀爬设备的方法了解设备状态，提高了安全性。 （2）精准可靠：透视器把观察到的设备运行情况通过图像方式输出，形象直观，一目了然的判断刀闸的实时位置情况，且红外成像的方法观察GIS设备刀闸的分合闸情况比人工观察更准确有效。 （3）轻巧便捷：整体质量轻便，长时间提着不会觉得累，大大提高工作效率。 5.5 项目应用情况
图2 应用照片 （1）便捷效果显著 项目研制的GIS设备刀闸观察透视器可以通过手机监视，远距离观察GIS设备的刀闸操作到位情况，不用攀爬梯子或设备检查刀闸位置，节省时间，提高安全性和操作效率。该项目成果已成功在湛某局220kV变电站户外GIS设备试点应用并形成应用论证，使用效果同预期效果吻合。 （2）创新效益大幅提升。 GIS设备刀闸观察透视器的通用性强，使用简单，操作灵活轻便，可以更换各种绝缘杆来适用于各电压等级的电气场合，具有广泛的应用前景。据不完全统计，节省了电费成本：该地区2022年共有GIS设备倒闸操作171次，以每次操作节省5分钟来算，全年节省停电时间约14.25小时，一条110kV线路每小时送出的电量约为8000kWh，平均单位电价0.6元/kWh计算，则可以减少电费损失0.6×8000×14.25=68400元。因此在使用该辅助工具后可减少大量设备停电时间、保证设备停电可靠的安全措施，具有很大的经济效益。 6.结语 由于GIS设备不能直观刀闸、地刀位置的局限性，GIS刀闸（接地刀闸）因刀闸连杆断裂导致刀闸三相位置操作不到位的事故屡有发生，严重影响安全生产指标的实现，GIS设备刀闸观察透视器可以使运行人员操作时能方便掌握隔离开关、接地刀闸分合闸情况，进而有效防止恶性误操作事故出现。
参考文献： [1]刘海涛. GIS刀闸分合闸到位确认改进措施[J]. 硅谷，2014（24）：190-191. [2]刘创锋. 浅谈220kVGIS刀闸异常缺陷及应对措施[J]. 低碳世界，2018（2）：92-93. [3]杨庆，赵洪彬，司马文霞，等. 基于旋转磁场的GIS刀闸分合闸位置测量装置[J]. 高电压技术，2017，43（13）：3188-3198.
2024年1月18日发(作者：字一璇)
GIS设备刀闸观察透视器的研制及应用发布时间：2023-02-07T02:51:16.293Z 来源：《福光技术》2023年1期 作者： 黄端华 谭亚明 杨斯达[导读] GIS由于具有结构紧凑、灵活和免维护以及不受外界环境条件影响等优点，在电力系统中得到了越来越广泛地应用。广东电网公司湛江供电局 524000 摘要：GIS设备因其占地面积小、体积小等特点，在我们变电站设备所占比重越来越大。但因其密封性，无法直观看到刀闸动作时情况，操作过程中检查设备连杆变化位置、透视观察孔等进行辅助认定刀闸位置费时费力的问题。基于此本文将从现阶段操作后检查GIS刀闸位置费时费力作为出发点，研制一种GIS设备刀闸观察透视器，方便操作过程中进行检查及确认刀闸位置。 关键词：GIS；刀闸；观察透视器
1.引言 GIS由于具有结构紧凑、灵活和免维护以及不受外界环境条件影响等优点，在电力系统中得到了越来越广泛地应用。但GIS与传统的敞开式设备相比，直观性不强，无法直接用观察触头接触情况，判断GIS刀闸触头分合闸是否到位，一旦发生触头分合闸不到位，则会引起事故。而且组合电器发生事故时处理难度较大，恢复供电慢，事故处理费用高，为组合电器的使用带来了隐患。所以在倒闸操作中能否快速、准确判断GIS刀闸合闸是否到位变得尤为重要[1]。 2.关于GIS刀闸故障中出现问题分析 2.1关于刀闸和分闸不到位分析 在对GIS刀闸故障中出现刀闸和分闸不到位问题时，变电站运行人员一定要在最短时间内快速拉开断路器两侧中的隔离开关，假设刀闸和分闸出现不到位结果在一定程度上将会造成动触头与静触头两者之间不能够进行有效区分，如果刀闸出现闭合时，在某种程度上就会引起倒负荷现象的发生[2]。 2.2关于刀闸与合闸不到位分析 在电力设备进行正常输送电力的程序当中，如果发现闭合开关不到位现象发生，在某种程度上将会造成线路中没有电流运转，假设刀闸中动触头与静触头都没有进行正常工作，在某种程度上将会出现放电现象的发生，这种条件下设备内部就会出现一种过热现象发生。另外在某种程度上将会造成动静触头局部出现灼烧严重现象发生，如果有一片弧触指烧蚀开始融化，弧光接地时也会出现短路[3]。 3.关于GIS刀闸位置快速检查方法 3.1关于对刀闸分合位置进行深入检查分析 GIS在运行过程当中避免不了会出现各种各样的问题，因此变电站运行人员对其进行深入检查就显的非常有必要。另外变电站运行人员应该对分合闸中的指示盘进行深入全面分析，仔细观察指示牌中各种机器零件安装是否正确，假设存在有绿色“开”这种现象时，那么就可以说明刀闸是处在一种分开位置，假设出现的是“合”字状态，在一定程度上说明刀闸是处于一种闭合状态，这些问题都是非常明显的。 3.2关于设备操作后检查分析 目前GIS变电站的设备外观颜色一致，布局、位置一致，GIS刀闸机构箱和连杆都是统一形状，在值班员操作后检查位置的时候，或者值班员巡视设备时寻找各自刀闸的位置，由于刀闸机构箱和连杆的密集、量多，导致找到相应的刀闸位置需要的时间较长，特别是夜晚操作耗时更长。 4.现阶段操作后检查GIS刀闸位置费时费力 4.1设备空间紧凑，观察较难。设备间隔之间、三相设备之间位置狭窄，操作人员戴着安全帽，无法伸头进入查看，或只能查看A相或C相位置，不能逐相进行查看及确认； 4.2观测点高，需要攀爬设备查看。部分GIS设备的连杆或观察孔位置较高，操作前后都需要攀爬确认刀闸连杆或观察孔位置，比较费时费力，并带有一定从高处坠落的风险。 4.3光线不足，观察孔较小或刀闸连杆处于半封闭状态，光线的不足更是严重阻碍了操作人员的查看及确认位置，特别是夜间操作； 5.实际运用案例
5.1研究目标：研发一款可解决高处观察、夜间可视辅助工具。 5.2项目成果 以某地区一座220kV变电站作为研究目标，该座变电站的110kV、220kV设备为户外GIS设备，厂家为河南平高老式GIS设备，刀闸除了有连杆、浮球可以观察位置外，刀闸的每相刀闸位置还有透视观察孔，该站GIS设备刀闸在操作过程中曾今发生过三相不一致的缺陷； 项目小组针对该站设备设计一种可以利用高清内窥镜将图像传输到手机的方式来解决高处观察、夜间可视辅助工具，成果主要分为高清内窥镜、载体绝缘杆、高亮度LED灯三部分，见图1；
图1 GIS设备刀闸观察透视器 （1）高清内窥镜：项目设计采用500万像素可调焦的高清内窥镜去获取GIS设备窥视孔中设备变化的状态。为了解决夜间操作缺少有效光源导致可见度差的问题，该内窥镜还内置了LED灯，可通过调节开关随意调节LED的亮度。 （2）载体绝缘杆部分：变电站内GIS设备由于电压等级的不同，其窥视孔所处的高度也不同，但其高度都在人的身高无法触及之处，为了能将内窥镜的镜头延伸至GIS设备的窥视孔处，就要求设计一种通用型能符合各种电压等级高度的操作杆。本项目采用了变电站内配置的绝缘伸缩杆作内窥镜的延伸载体，采用热缩套接驳的方法将内窥镜固定在绝缘杆上，数据线沿着杆身接驳于杆尾，用于于连接手机传输图像数据。 （3）高亮度LED灯：在实践当中发现，在光线充足时，改装过的内窥镜能够清晰捕捉到图像信息，而在夜晚缺少有效光源时，内窥镜的图像就十分不清晰，无法满足要求，因此，设计在绝缘杆顶部加装了高亮度的LED灯，其安装底座可上下调整，方便多角度为内窥镜补充有效光源。经实验后，夜间操作也得到了清晰的图像信息。 5.3项目技术原理 （1）GIS设备刀闸观察透视器利用了验电笔的绝缘伸缩杆作为延长观察主设备的载具，利用绝缘杆的伸缩结构，拉长后可以将透视器延伸到GIS设备高处的窥视孔，通过高清500万像素的窥镜，能够清楚观察窥视孔内设备变化的情况。 （2）观察透视器配合有高亮度LED灯，采用红外成像原理，红外线透过窥视孔，将光线被阻挡的情况实时转换成图像，显示在信号连接的手机上。结合前端配备的摄像头，可以把成像情况记录下来，通过手机发送图像信息。 （3）刀闸观察透视器整体采用轻便材料制作，手握处有缓冲棉，作用是增大受力面。 5.4技术关键点及创新点： （1）安全性高：GIS设备刀闸观察透视器的绝缘伸缩杆结构，可以轻松伸手观察到高处的窥视孔，节省了操作时间，不用通过爬梯和攀爬设备的方法了解设备状态，提高了安全性。 （2）精准可靠：透视器把观察到的设备运行情况通过图像方式输出，形象直观，一目了然的判断刀闸的实时位置情况，且红外成像的方法观察GIS设备刀闸的分合闸情况比人工观察更准确有效。 （3）轻巧便捷：整体质量轻便，长时间提着不会觉得累，大大提高工作效率。 5.5 项目应用情况
图2 应用照片 （1）便捷效果显著 项目研制的GIS设备刀闸观察透视器可以通过手机监视，远距离观察GIS设备的刀闸操作到位情况，不用攀爬梯子或设备检查刀闸位置，节省时间，提高安全性和操作效率。该项目成果已成功在湛某局220kV变电站户外GIS设备试点应用并形成应用论证，使用效果同预期效果吻合。 （2）创新效益大幅提升。 GIS设备刀闸观察透视器的通用性强，使用简单，操作灵活轻便，可以更换各种绝缘杆来适用于各电压等级的电气场合，具有广泛的应用前景。据不完全统计，节省了电费成本：该地区2022年共有GIS设备倒闸操作171次，以每次操作节省5分钟来算，全年节省停电时间约14.25小时，一条110kV线路每小时送出的电量约为8000kWh，平均单位电价0.6元/kWh计算，则可以减少电费损失0.6×8000×14.25=68400元。因此在使用该辅助工具后可减少大量设备停电时间、保证设备停电可靠的安全措施，具有很大的经济效益。 6.结语 由于GIS设备不能直观刀闸、地刀位置的局限性，GIS刀闸（接地刀闸）因刀闸连杆断裂导致刀闸三相位置操作不到位的事故屡有发生，严重影响安全生产指标的实现，GIS设备刀闸观察透视器可以使运行人员操作时能方便掌握隔离开关、接地刀闸分合闸情况，进而有效防止恶性误操作事故出现。
参考文献： [1]刘海涛. GIS刀闸分合闸到位确认改进措施[J]. 硅谷，2014（24）：190-191. [2]刘创锋. 浅谈220kVGIS刀闸异常缺陷及应对措施[J]. 低碳世界，2018（2）：92-93. [3]杨庆，赵洪彬，司马文霞，等. 基于旋转磁场的GIS刀闸分合闸位置测量装置[J]. 高电压技术，2017，43（13）：3188-3198.