验电器误报警问题的分析

电容式声光验电器误报警问题的分析1电容式声光验电器误报警问题的分析常占宁摘要：随着和谐型机车的迅猛发展，近年来在电气化区段的部分牵引变电所及接触网上，V型天窗作业时频繁发生电容式声光验电器误报警问题，既造成了天窗的浪费，又对电气化从业人员的人身安全形成了一定的隐患，对发生问题的成因进行了分析，并对一种数显验电器的试验情况进行了总结，提出了应对建议措施。关键词：验电器；门槛电压；数显电压表0前言自2014年5月份以来，先后多次发现验电器在停电设备上使用时有声、光报警现象，截止2015年3月1日银川变电所银川至暖泉上行供电臂、迎水桥变电所迎水桥至柳家庄下行供电臂，在接触网“V”型天窗停电时，累计发生馈线断路器断开后验电器误报警信息18次。其次兰新线的金昌网工区每月发生约5-8次，芨岭网工区每月发生约3-4次，兰州北、武威南变电所也偶有发生。此类问题造成牵引变电所不能按程序完成停电作业，多次取消网工区“天窗”，干扰了正常供电生产作业组织。1声光验电器的应用情况1.1声光验电器的工作特点高压验电器启动电压界定范围的探讨。根据《电力安全工器具预防性试验规程》(国电发[2002]777号)，电容型验电器的试验项目要求，起动电压试验周期1年，要求起动电压值不高于额定电压的40%，不低于额定电压的15%，试验时接触电极应与试验电极相接触。据此计算接触网上使用的验电器启动电压应为3.75kV—10kV，牵引变电所馈线侧为4.125kV—11kV。《牵引变电所安全工作规程》附录六中，常用工具试验标准中对验电器启动电压的规定是：试验周期为6个月，合格标准为发光电压不高于额定电压25%。则U启=27.5x25%=6.875kV。即验电器的启动电压不得髙于6.875kV，低于电力系统的规定。验电器起动电压试验：高压电极由金属球体构成，在lm的空间范围内不应放置其他物体，将验电器的接触电极与一极接地的交流电压的高压电极相接触，逐渐升高高压电极的电压，当验电器发出“电压存在”信号，如“声光”指示时，记录此时的起动电压，如该电压在0.15～0.4倍额定电压之间，则认为试验通过。1.2误报警验电器现场应用情况以上发生的几例情况使用的验电器均是同一种型号“GDY-Ⅱ型高压验电器，京开开关电器厂产品（如图1），适用电压27.5KV，启动电压10KV。图1电容式声光验电器验电器的实际启动电压出现误报警情况，说明检测处感应电压超出了8kV以上。验电器标示启动电压10kV与实测值不相符，应重新核定。首先对当时使用的高压验电器由相关检修车间进行启动电压试验，经试验验电器的启动电压为8KV，也就是说当验电器发出声光信号时，验电处的电压必高于8kV。2验电器误报警原因分析2.1V型天窗时停电供电臂感应电压计算以迎水桥变电所为例，迎水桥至柳家庄上下行供电臂平行架设长度共计27.6公里，两线间距5米，接触线高度6000mm。复线系数取0.6，接触网对地电压取27.5kV。静电感应Ud=KUj*c2b2a2bc*L2L1K为复线系数；Uj为接触网对地电压；a为两线间距，b为带电接触线高度，c为停电接触线高度，L1为接触网长度，L2为停电的接触网平行长度。2Ud=0.6*27.5*3636256*6=6.2kV电磁感应Uc=2flI=IjZLIj为接触网电流，取平均负荷500安；Z为上下行接触网互阻抗取0.039+j0.118Ω/km,与接触网平行长度27.5km。Uc=500*(0.039+j0.118)*27.5=1719V感应电压Ucd=sin*Ud*2UcUc2Ud2=sin37*1.72*6.2*21.72*1.726.2*6.2=7.4kV近年来随着和谐型系列机车的上线，其谐波的频谱特性发生了很大变化，尤其是35次等高次谐波含量明显增加，导致V型天窗停电供电臂电磁感应电压增高，进而引起感应电压升高。同时，在大型站区因为受长大供电线及多股道接触悬挂的综合影响，都可能导致感应电压超过验电器门槛电压造成误报警。2.2数显验电器的应用为针对性的确定解决问题的措施，给银川、迎水桥变电所配备了有电压数显功能的验电器（如图2），进行数据的积累便于分析。银川变电所于2月28日配发、迎水桥变电所于3月24日配发。2.2.1数显验电器的工作特点数字式电压指示器（DVI）是一个单点的测试仪器，用于读取导体上最高到99kV的线对地的电压。仪器上很大的LED读数显示器使得即使在操作杆的末端也能容易地读取。本仪器可以区别带全部线电压的电缆，以及那些受背景影响和感应的电压。当手持操作杆将其直接接触带电导体时，LED显示器上会有两位的数字指示其线对地电压。仪器的自动调解量程，可指示从0.1kV到9.9kV和10kV到99kV。这就使得用户能够读取电压值，以判断是否为额定电压或较低的感应电压。当探测到超过100VAC的电压时，仪器会发出声音告警。由于无需量程切换或设置，只需接触导体和读数，因此操作非常简单。对DV1-100型直接接触式数显高压电压表进行测量试验。测量电压升至10kV时，DV1-100型直接接触式数显高压电压表显示电压为7.1kV，测量电压升至26kV时，DV1-100型直接接触式数显高压电压表显示电压18kV。图2数显验电器电压表2.2.2数显验电器的现场测试2月份采用DV1-100型直接接触式数显高压电压表，对银川变电所212馈线停电前后馈线电压进行测量，测量显示在212馈线停电前测量馈线电压为25kV，停电后在并行馈线无列车通过时测量显示馈线电压为5.5kV，并行馈线有列车通过时为6.0-7.3kV。在211（银暖下行）馈线隔离开关穿墙套管侧进行带电试验显示电压为24kV，在211馈线隔离开关向负荷侧试验显示电压为16kV，测量当日运行1#主变低压侧穿墙套管处电压显示为A相26kV，B相25kV，测量211馈线停电后显示电压为0.2kV，接触网接挂地线后测量211馈线显示电压为2.1kV，此时测量接触网电压显示为1.8kV。图3为一种国产数显验电器，因其测量作业时需要接地，电压隔离措施不符合规程要求，禁止在电铁上使用。图3数显验电器2.2.3数显验电器的现场应用银川变电所自2月28日起至4月底，212开关仅于3月13日“V停”1次，验电器未启动报警；电容式声光验电器误报警问题的分析3迎水桥变电所3月24日起至4月底，①迎水桥至柳家庄上、下行供电臂（2111、2121隔开）同停4次，211、212断路器断开以后，用启动电压为10kV的验电器头在2111、2121隔开外侧进行验电（验电器型号为安亚达GYB型高压验电器），验电器音响不启动，4次均正常办理了停电的安全措施；②迎水桥至柳家庄下行供电臂（2111隔开）“V停”12次，12次使用启动电压为10kV的验电器头进行验电（验电器型号为安亚达GYB型高压验电器），验电器均启动报警，然后使用DV1-100型直接接触式数显高压电压表验电，验明电压均在3.7kV左右（最高4.9kV，最低3.6kV）。3改进措施3.1提高验电器门槛电压《牵引变电所安全工作规程》（铁运[1999]101号）附录六之规定标准，不能满足部分电气化铁道区段验电接地的要求，建议特殊区段按照电力系统标准适当提高上限至10kV,并建议厂家提高验电器的抗干扰能力。3.2采用数显验电器辅助判断变电所在办理馈线停电验电时，使用门槛电压10kV声光验电器误报警时，先在未停电设备上使用DVI-100型数显验电器进行确认，再在停电设备上测试检电，若DVI-100型直接接触式数显电压表指示电压小于等于8kV，视为馈线已经停电，可继续办理馈线停电程序；若指示电压大于8KV，视为馈线未停电，终止馈线停电办理程序，恢复设备正常供电。从使用情况看，自从给银川、迎水桥变电所配发DV1-100型直接接触式数显高压电压表后，已先后12次成功的避免了取消接触网“V”型天窗的情况。3.3通过信号显示辅助判断断路器开断牵引变电所馈线停电倒闸作业发生验电器误报警时，可通过断路器的机械指示位置、电气指示等指示信号的变化来确认。当有两个及以上的指示信号，且所有指示信号均已同时发生对应变化，可以确认该断路器已分闸到位。3.4定期对门槛电压校准核对各供电段检修车间每半年对验电器试验一次，试验时同步对验电器头的音响启动电压和绝缘杆的绝缘耐压进行试验，对于经试验发现验电器头启动门槛电压与标准不符的情况，应当场对验电器报废处理，并出具试验不合格试验单，供电车间依据不合格试验单在材料科重新领取验电器。3.5加强使用管理各变电所、网工区进行验电时，必须使用与之电压等级相对应的验电器。验电器头必须作出明显电压等级和启动门槛电压标示，避免误拿误用。由于各电压等级验电器耐压试验标准不同，严禁使用不同电压等级的验电器头替代使用。3.6选择合适的验电部位馈线停电验电位置选择。变电所办理馈线验电时，应在馈线穿墙套管至馈线隔离开管间导线处进行验电。4结束语使用启动电压避开最高感应电压的高压验电器，可使其更准确地显示线路运行状态，使操作人员能够正确操作，消除验电器误报警对操作人员的心理危害，有效避免带电挂地线而危及人身安全的事故。参考文献：[1]《电力安全工器具预防性试验规程》(国电发[2002]777号)。[2]《牵引变电所安全工作规程》（铁运[1999]101号）。[3]《高速铁路牵引变电所安全工作规程》（铁总运[2015]48号）。[4]浅谈感应电压对高压验电器启动电压的影响，裴晓琼、阎育新。