6ES7222-1BD22-0XA0产品齐全

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500 kV输电设备　维护　管理　钢化玻璃绝缘子　间隔棒

至1998年10月为止，广州电力局(以下简称“我局”)已投运500 kV输电线路3条，即沙增、蓄增、惠增线，共253 km。自1992年前后投运以来，已经历五个春秋，设备运行正常，成为广东省500 kV电网中枢的重要组成部分，对缓解全省电力供需矛盾、提高电网稳定性，作出较大贡献。现就我局输电设备运行维护工作，进行初步的。

1　投产前的准备工作

为做好500 kV输电工程施工验收和设备投运前的生产准备工作，按原水电部颁发的《电力设备全过程管理规定》(试行)的要求，我们做了如下几件具体工作：

1)认真调研，学习有关先进经验

我局以对首建500 kV输电设备工作非常重视。在确定项目后，组织运行单位有关领导和专业人员前往湖北、南京、镇江、沈阳、锦州等地兄弟单位了解500 kV输电工程的建设施工验收、运行维护工作中出现的问题和经验，结合我局电网实际情况，向有关部门提交学习书面，提出使用钢化玻璃绝缘子，调整拉V塔，争取多建自立塔，取消猫塔等建议，为少走弯路，确保验收工作顺利进行，以及为日后的电网安全运行创造条件。

2)主动配合施工单位，加强质监，严格验收

整个工程可分为中间验收和总体验收。中间验为若干小组，每小组以工作经验丰富的老师傅带领缺乏工作经验具有中专以上文化的毕业生分赴各线路施工现场，进行质监检查工作，发现问题，及时汇报，及时处理。以质监管理，促培训新人，效果显著。

3)以科学态度，严格材质管理

在即将进入安装阶段，源源不断运往现场的钢芯铝绞线表层散股、绞合松散、铝股表毛刺严重。在抽检中，还发现在盘捆*缠绕钢芯铝绞线有结灯笼现象。钢芯铝绞线存在的质量问题得到广东省电力局及原电力部质检中心领导的重视，亲临现场参加分析会议，并明确该批产品质量有严重问题，退货厂家钢芯铝绞线千余吨。对不合格、有严重锈蚀塔材，同样要求更换合格产品。既做到严格质量管理工作，也保证线材、金具质量，为运行维护设备提供。

4)培训新人，接受新技术

500 kV输电线路比220 kV线路电压级有所提高，对从未接触过500 kV线路运行维护工作的管理人员和维护人员来说，是一个新技术，新课题。为迅速掌握此项超高压线路运行维护的新技术，抽调20多名生产骨干，委托沈阳全国带电作业中心进行技术培训，掌握新技术，接受新知识，并取得500 kV输电线路带电作业资格证书。

2　投运后的维护管理工作

2.1　确定的管理模式

500 kV输电线路投运后的管理模式如何，是专门成立一个部门管理500 kV输电线路，还是由一个班负责综合管理35～500 kV输电线路是个讨论的热点。经综合比较，反复酝酿，分别由具有丰富工作经验、责任心强、能吃苦耐劳的以原水电部劳动模范为代表的三个班负责3条共235 km的输电线路的运行维护管理工作。经实践，职工们初步掌握了500 kV输电设备运行维护管理等方面的技术工作，取得一定的成绩。

2.2　建立规章制度，完善技术

对高一级电压的500 kV输电线路设备，建立规章制度，进行资料收集，在积累数据的基础上，参照设计、上级要求有关技术资料，编写线路现场规程和500 kV输电线路技术手册，制订运行、检修、缺陷等管理制度，明确各级人员岗位责任制，建立设备台帐、设备维护周期表等多种记录卡片，整理各种图纸、技术合同、试验报告、设备说明书，逐步做到循章查帐。

2.3　掌握设备动态，研究事故预防对策

500 kV输电线路设备运行技术要求可靠性高。几年来的运行经验证明，每年除可利用发电站及线路解接满足扩建工程需要时的停电机会来处理线路设备缺陷外，其余停电检修的机会甚少，线路年运行小时超过8 600 h。结合电网实际和我局500 kV线路塔型为第二代塔的结构情况，与东北电力科学研究院(全国带电作业中心)共同开展研究更换耐张V串、直线单片绝缘子的带电作业，并同时研究此项工作的带电工具，经表演操作及全国线路专家代表评议，基本达到带电作业的目的，尚有待改善。此为广东省500 kV输电线路开展带电作业首开先例。

其次，当500 kV线路投运后，由于电磁场强干扰大，沿线居民对场强感应反映甚为强烈。经会同设计、运行部门专家及有关技术人员进行现场测试鉴定，并未超过设计允许的场强值的设计要求。为考虑沿线居民的实际情况，除做好宣传工作外，还因地制宜，在保护区适当栽种少量矮灌木树，对屏蔽场强起到一定作用。

另外，我们经试验证明，对一串钢化玻璃绝缘子被雷击闪烙，或同一串钢化玻璃绝缘子连续两次被雷击闪烙未爆炸，若经工频、机电联合负荷试验，证明电气性能正常，则可继续运行，暂缓更换或不更换。

3　运行维护情况

沙增、蓄增、惠增线路使用的铁塔塔型均为我国第二代超高压输电线路的塔型尺寸。线路设备材料全部国产化，共有铁塔575基。其中，拉V塔135基，自立塔440基。导线为4×LGJ-300、4×LGJ-400四分裂，架空地线为LGJ-95/55。自1992年下半年投产以来，除进行正常的定期巡视外，在每年雾雨季前均组织有关领导和管理人员进行夜间查线、检查设备异常及防污闪事故发生。

同时，利用停电机会，对线路设备缺陷进行处理。至1995年底，更换自破率以每条线路按运行*年统计如表1。

表1　钢化玻璃绝缘子自破率

年　　限 线路名称 LXP安装／片 自破／片 自破率／‰ 
1992年7月至1995年12月 沙增线 6 804 40 1.72 
1993年3月至1995年12月 蓄增线 19 949 77 1.50 
1992年9月至1995年12月 核增线 29 314 149 1.56 
1996年1月至1998年12月 沙增线 29 314 72 3.53 
1996年1月至1998年12月 蓄增线 29 314 126 2.11 
1996年1月至1998年12月 惠增线 
(原核增

线解口)
 26 230 198 2.47 

除检修更换自破绝缘子外，还更换和检修间隔棒13只，更换蓄增线01～03号左地线LGJ-95/55共0.694 km。为加强抗振强度，我们加装了预绞护线条，配相应单、双线夹金具共25基。调整防震锤35只，清扫污区段绝缘子353基。并充分利用停电机会，及时进行检修线路设备缺陷，提高设备完好率，确保电网安全运行，取得明显的企业效益和社会效益。 

4　存在问题

至目前，线路运行情况良好，但是，仍然存在以下几个不容忽视的问题。

1)覆冰

1996年初春，覆冰期刚过，发现地处从化北部的崇山峻岭的蓄增线01～03号档左地线LGJ-95/55外层铝股折断8股。利用停电机会，更换该段伤股地线，并根据塔型和档距情况，在2号、3号、6号、7号、19号、21号、22号、23号配置相应双线夹金具；在8号、10号、12号、13号、14号、16号配置相应的单线夹金具。仅用预防覆冰和防震的对策，其效果如何，有待进一步监察检查和研究。经验证明，在环境温度为-6～-8 ℃、风速为1～3 m/s、相对湿度在80%～100%的阴雾天气下，运行的绝缘子覆冰*快。在绝缘子带电的情况下，电场对绝缘子周围的水滴具有极化和吸附作用，加速绝缘子和导、地线的覆冰。而运行线路中的地线在同样环境、温度、湿度、天气、风速的条件下，地线及金具覆冰也*快。01～03号档地线除覆冰外，随风力增强，地线受风速影响，震动振幅愈大，频率增加，而长时间的震动，使地线表层与线夹长时间磨擦，产生疲劳而折断。要真正摸清地线表层铝股折断的原因，尚待于进一步研究。

2)钢化玻璃绝缘子

钢化玻璃绝缘子比瓷质绝缘子具有独特的优点，劣化后自行爆炸，检查线路时，即可轻易发现绝缘子。不用运行部门花费大量的劳力去按周期检测，寻觅绝缘子的零值，既节省大量的交通车辆费用，也节省外勤人员旅差开支。后的绝缘子剩下的残悬挂不掉落地面。根据玻璃绝缘子在广东省输电线路运行已近30年的运行经验，当时决策在500 kV线路上大量使用玻璃绝缘子是正确的。

在1998年6月，阴雾湿度大的恶劣天气，一瞬间，沙增线96号塔A相电源、C相负荷侧绝缘子各8片，97号塔A相负荷侧、C相电源侧和负荷侧24片。我们及时前往现场调查，决定立即申请停电处理，同时发现同塔其它绝缘子串下层棱表面吸附着厚厚污秽物，而且棱与棱之间及铁脚均存在着不同程度的闪络痕迹。这些绝缘子均在同一时间内发生，都在悬垂串。由此可见，悬垂串积秽盐密比水平串高一倍，Ⅰ串绝缘子盐密是V串所吸附的盐密的1.25倍。这段线沿途邻近分布有生产规模较大的耐火砖厂和水泥厂，高于100 m的烟囱，昼夜不停地排放大量污秽物，其中盐占全部盐类比重的30%～70%，特别水泥污秽物中的钙*高。这些污秽物，随珠江三角洲沿海地区饱含盐类的海风飘荡，被绝缘子所吸附。玻璃绝缘子上表面自洁能力强，可直接被雨水冲刷，表面较为清洁，但下表面“棱”与“棱”之间却吸附着厚厚的污秽物，雨水无法冲刷，且愈积愈厚，测验盐物数据，都大于三级污区。位于这地区纵横交错河网地带的线路绝缘子，受露、雾持续长时间的影响，绝缘子表面吸附污秽物，湿润较均匀，使污秽物中的可溶盐溶解充分，而且难以流失。这盐类湿润度弱，对污秽物冲刷甚微，绝缘子表面电导可达到*大值，泄漏电流较大，对绝缘子运行*为危险。沙增线96号、97号塔钢化玻璃绝缘子突然之多，正是因为出现较长时间含水量大的浓雾天气造成污闪，但尚未造成线路跳闸。

由此看来，在严重污秽区，使用钢化玻璃绝缘子应持慎重态度。

3)间隔棒运行情况

我局维护的线路采用国产JZX4-45300和FJY4-45300间隔棒，这两年，线路停电检修，共修理、更换13只。虽然间隔棒螺帽脱落不多，但仍时有发生。间隔棒已暴露运行几年，金具连接部位受负荷、环境、气候、风力等因素影响，金具螺栓连接件松脱现象有增无减。应利用停电机会，对线路间隔棒、线夹、防震锤等金具连接作一次全面的检修，避免钢芯铝绞线、地线连接金具松动，长时间产生电晕放电现象，或随气候、风速的影响造成磨擦而受损，危及电网安全。

4)外力损坏情况

主要有以下几方面：

a)线路器材设施被盗被损坏严重，防不胜防。近年来，我们花费大量资金更换防盗螺帽，器材被盗及损坏情况得到一定程度的遏制，但仍有待于进一步争取当地政府及部门的，开展群众护线工作，宣传保护电力设施、贯彻执行“电力法”的重要意义。

b)线路沿线防护区内新种竹树普遍，生长快，但设计、基建导线驰度对果树(荔枝等经济果树)安全距离裕度甚少，需要解决安全距离不足问题。其次随着沿线当地土地开发，线路走廊、杆塔被推土填埋的情况甚为普遍，导线对地距离不足，严重危及人身和电网设备安全，需要大量资金改建或升高铁塔。这两年，沙增线、惠增线已改建或升高铁塔共10基。此种情况，今后将会不断出现，运行维护工作的难度更大。

c)线路沿线附近的耐火砖厂和水泥厂排放污秽物与日俱增，绝缘子吸附盐密有增无减，将有发生污闪的可能性，危及电网安全运行。这个问题应引起我们的关注，有计划地做好绝缘子的防污调爬工作，提高线路外绝缘水平，提高电网

电能质量在线监测设备是电网电能质量监督检测网络*基本也是*主要的设备，目前市场上销售和使用的国内外生产的电能质量部分指标(如谐波、不平衡度等)的监测设备，大都不能完全适应我国电网电能质量监督管理的实际需求。河北省南部电网在1996年开始陆续安装谐波在线监测装置，初期的装置在数据存储、和后台统计分析的功能方面都存在较多的问题。为适应电能质量监督日益发展的需要，根据几年的运行经验和体会，开发研制了数字式电能质量在线监测终端。
    新型的数字电能质量在线监测装置具有按国标要求采集电能质量各项参数、在线长时间工作的可靠性高、现场操作方便实用、可与中心站通讯等功能；同时，还可长时间记录、存储数据且读取数据方便。该装置采用与国外*新产品同等的DSP数字信号处理器和高速多路AD同采技术，在数据处理与显示存储上采用PC104工控机，功能强、便于操作与软件升级。
1 功能与构成 
    电网电能质量监测系统由电能质量监测终端、中心站及分析软件组成。
1.1 电能质量监测终端
    输入三相电压100V、三相电流5A或1A进行数据信号处理，采用FFT计算出各次谐波电压、电流的幅值及相角。计算不平衡电压、电流，计算三相电压、电流、电压合格率、频率、有功功率、无功功率及功率因数等技术数据并显示。负责数据的处理、存储以及与中心站之间的通讯连接和，形成变电站报表。
    电能质量监测终端的主要功能如下。
    a.输入信号为TV、TA二次侧三相电压(100V)、三相电流(5A或1A)。
    b.带有公话MODEM接口，可以在中心站方便地拨号连接接收数据。
    c.大屏幕(320×240)背光LCD图形显示。
    d.中文图形(频谱图、波形图、曲线图、向量图)操作界面。
    e.终端可存储超过一年的数据，存储数据为3min或5min一组数据包。
    f.带有局域网连接接口，可用笔记本电脑在现场抄录数据。
    g.多参数综合测量，实时定点报警，可设定参数值、参数报警状态。
    h.谐波电压、电流，负序电压、电流超限报警出口继电器。
1.2 中心站及分析软件
    中心站通过调制解调器或网络接受处理器的数据，进行统计分析，形成文件、报表及曲线，并可显示数据和图形(如频谱图、波形图、曲线图、向量图等)。它可以管理多台电能质量监测终端，对收集到的数据进行分析与处理，可以对某一时段或某一事件过程时段的电能质量进行分析、形成报表，自动形成日、月和年报表，自动找出谐波含有率超标的时段与线路，计算电压合格率与供电可靠性。
    中心站为客户机——服务器方式，数据存放在服务器的数据库中，可以方便地调用与查询。

2 主要技术指标
2.1 测量项目
    该装置采用(220±15%)Vac或[(220 +10%)～(220-15%)]Vdc 电源，可测量的项目包括：电压、电流、频率，电压合格率，有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，电压不平衡度、电流不平衡度， 谐波电压、谐波电流(至31/50次或更高)、谐波相位、谐波功率、畸变率等。
2.2 测量精度
  
    电压测量：±0.2%
    电流测量:±0.2%
    电压不平衡度测量误差：≤0.2%
    电流不平衡度测量误差：≤1%
    频率测量：47～53 Hz，精度为±0.01Hz(50Hz)
    信号转换精度：14bit 
    采样频率：8kHz/通道

3 电能质量监测终端软/硬件构成
    电能质量监测终端的硬件由 TA/TV及信号预处理、DSP处理器、PC104 工控机、PC104与DSP并行通讯ISA总线并行扩展、调制解调器、LCD显示器(VGA单色带背光)、网络适配器、电源等构成。
    电能质量监测终端的软件由DSP软件和PC104软件构成。
3.1 DSP软件
3.1.1 DSP原理
      监测终端采用TI公司的320C2XX系列的TMS320F240芯片，考虑到该芯片内部存储容量有限，在DSP部分扩展了高速SRAM和EEPROM。系统*终设计需要在每个工频周期内采集1024个点(6路同采)，需要进行1 024点的6路基2 FFT变换计算，并传送至PC104处理单元，这样就需要较快的时钟频率，在本装置中DSP的内部时钟近40MHz。
      在DSP处理部分外扩了快速的14bit 高精度AD变换器，该AD变换器可以进行6路同时采样，为准确计算有功、无功功率、正/负序提供了保。
3.1.2 DSP 的构成与功能
    a.数据采集部分，包括频率的采样与计算，AD变换器的6路同时采样。"
    b.数据处理，将采集的数据变换格式。
    c.FFT变换计算。
    d.数据传送，将DSP的至PC104。
3.1.3 输入和运算 
    输入三相电压、电流，测频率，1024或512点AD转换(其中AD采用双6路同采高速AD变换器)，经FFT变换，计算方均根值后，上传数据。根据需要，在数据传送时，只传输31或61次谐波或更高次谐波。
    进行FFT运算，每0.5s取31次(或61次)谐波，每3s取6次计算方均根值，公式为：
 
式中  Uhk——3s内第k次测得的h次谐波方均根值。
3.1.4 数据传送
    按每0.5s上位机给定的脉冲，每3s上传一次数据。以31次谐波为例，每组数据如下。
    a.频率f。

    各次谐波分为实部、虚部，以Ua的相位为基准相位。
3.2 PC104部分
    PC104工控板采用了集成度较高的PCM-3336板，该板带有软盘和硬盘接口，可以直接驱动320×240的LCD单色显示器，2路RS232C串行接口，1路打印机并行接口，可以直接带键盘和普通显示器。该板的BIO设计可以连接高达15 G的硬盘，为方便使用并确保可靠性，硬盘采用电子盘或笔记本硬盘。
    工控板有WATCH-DOG功能，工作不正常时，自动复位。
    PC104板负责数据的处理、存储、显示，电能质量监测终端与中心站之间的通讯连接及，形成变电站报表。向DSP发0.5 s脉冲，收集DSP数据。
3.2.1 PC104的软件构成
    a.计算处理各种数据，包括电压、电流、有功、无功、正负序、电压不平衡度、电压合格率、谐波含有率等。
    b.以图形方式在LCD上显示电压、电流基波及各次谐波的幅值、相角，电压、电流的矢量图，电压电流波形。
    c.通讯传输功能，包括与DSP的通讯、与MODEM的通讯和网络通讯。
    d.参数输入，包括电压电流变比、电压上下限、谐波含有率的超限设置等。
3.2.2 接收DSP数据
    从DSP接收的数据为暂存数据，有频率 、三相电压、三相电流及对应的正负零序分量及各次谐波分量(分实部、虚部，共2×3×64个数据)。
3.2.3 谐波与不平衡度指标的计算
     谐波与不平衡度相关指标的计算依据GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》、GB/T 15543-1995 《电能质量三相电压允许不平衡度》的规定，具体公式如下。
3.2.3.1 谐波计算(每读一组数据计算一次)
    a.第h次谐波电压含有率
 
式中  Uh——第h次谐波电压(方均根值)；
      U1——基波电压(方均根值)。
    b.第h次谐波电流含有率
 
式中  Ih——第h次谐波电流(方均根值)；
      I1——基波电流(方均根值)。
    c.谐波电压含量
 
    f.电流总谐波畸变率
   
    g.第h次谐波功率、相位
3.2.3.2 谐波*大值和概率值的计算
    a.谐波*大值(各次值及总畸变率)的计算
 
    b.95%概率值的计算
    计算测量时段内各相实测值的95%概率值和其中*大一相的值，并存储。
3.2.3.3 谐波超限报警
    测量值与允许值比较，判断是否超限，若超限即发出报警。
3.2.3.4 电压、电流不平衡度
    计算电压、电流不平衡度(每3s读一组数据计算一次)，计算电压、电流不平衡度95%概率值。
    a.取不平衡度*大值

    b.  95%概率值。计算测量时段(统计周期)内的95%概率值。
3.2.3.5 不平衡度超限报警
    测量值与允许值比较，判断是否超限，若超限即发出报警。
3.2.4 电压合格率
3.2.4.1 计算电压(每3s读一组数据计算一次)
    计算超上限率、超下限率，统计超上限累加时间、超下限累加时间；计算电压合格率；存储上月和当月、前一日和当日的记录数据；记录*大值，*小值和平均值。
    能设定监测电压的额定值和限值。电压质量监测统计时间以min为单位，取1min的电压平均值为一个统计单元。
    实时显示被监测电压，刷新周期为2s。
3.2.4.2 计算电压合格率
 
3.2.5 频率
    采用过零检测电路和DSP捕获功能，精确测量整周波的宽度，从而计算出频率。
3.2.6 显示
    图形与汉字方式显示电压/电流波形、电压/电流矢量图、电压/电流基波和谐波的幅值、相角，各次谐波的幅值、相角分为数字显示和棒图加角度指针显示。
3.3 PC104与DSP通讯的ISA并行扩展单元 
    为方便地进行DSP与PC间的通讯，扩展了带有中断的并行接口，占用PC104的外设地址和中断，该并行通讯为8位双向可联络(中断)通讯。
3.4 MODEM与局域网通讯管理 
    MODEM连接至RS232C串行接口，另行扩展了几根控制线，对MODEM实时监测与控制以确保MODEM长时间通讯正常。 
    扩展的网卡允许LAN网络方式通讯。 
4 结论
   a.电能质量监测终端可以实时准确地对电网的供电和用电状况进行监测，尤其是可随时掌握谐波的超标情况，掌握不对称度与电压合格率的情况，为供电和用电企业提供了方便的监测设备。
    b.电能质量监测终端具有采样频率高、测量精确、运算速度快等特点，其测量指标满足电能质量国家标准的要求。
    c.电能质量监测终端的中文和图形显示界面，使用户使用更加方便和直观。
    d.电能质量监测终端采用DSP和PC104工控板设计，技术先进，准确度高，可以方便地对DSP和PC104进行软件维护与升级。
    e.电能质量监测终端在区域电网和省网或联合电网中可组成电能质量监测网络，并通过专用的中心站软件，实现大量历史数据的统计分析，形成各种统计报表，绘制谐波频谱图和各种指标的分布图，为电能质量的监督提供了先进的手段