CN111856107A - 一种线路感应电压验电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路感应电压验电装置，包括与被检电路发生电压互感的电压互感器，电压互感器上串接有电压继电器和智能电压变送器，电压互感器与智能电压变送器并联设置，电压继电器和智能电压变送器均由电压互感器驱动；电压继电器和智能电压变送器上均能够设置驱动的电压阈值，当电压互感器上互感电压达到设定的电压阈值时，电压继电器和智能电压变送器状态发生变化，当电压继电器和智能电压变送器状态均发生变化后，则判定被检电路电压到达可接地的安全电压；本发明的线路感应电压验电装置，对停电电路进行检修前，先判断电路和电路中设备上感应电压或残余电压在允许范围以下才能够合上接地刀闸，验电精度高，且具有双重验电保障。

Description

一种线路感应电压验电装置

技术领域

本发明属于电路安全领域，更具体的说涉及在电路检修时确保电路上电压安全的一种线路感应电压验电装置。

背景技术

感应电压分电磁感应电压和静电感应电压两种，当停电线路与交流带电线路相交链时，由于交流电产生交变磁场，就会在停电线路上感应出一个纵电势，这种互感效应的产生即为电磁感应电压；同时由于停电导线与带电导线存在电容耦合，带电线路产生的电场，使停电导线感应出对地电压，这种形式称之为静电感应。除此之外，线路中存在的感性、容性元件，统称之为储能元件，都会在线路停电时刻，使线路带电。

在停电检修规程《中国南方电网有限责任公司电力安全工作规程》验电一栏中提出：在停电的电气设备上接地(装设接地线或合接地刀闸)前，应先验电，验明电气设备确无电压。高压验电时应戴绝缘手套并有专人监护。

在此规程指导下，线路停电检修时，合接地开关是“顺控”操作的最为关键的一步，如何在感应电压允许范围内合接地开关成了最为棘手的一步。

现有技术中，在110kV以上高压系统中，验电方法目前有很多种，其中最为典型的为如下三种方法：

(1)带电显示器验电：在110kV以上电压系统中，普遍使用带电显示器作为线路验电装置，但是由于高压带电显示器采用非直接接触的方式，存在如下缺点：触式检测，容易受外界环境因素的干扰；由于是非直接接触，精度不高，一般起辉电压为额定电压的30％左右；接收装置本身为电子设备，对EMC电磁兼容性要求较高，容易误判断。

(2)球隙测量法：存在测量步骤繁琐和测量出的数据准确度不高的问题。

(3)静电电压法：受外界环境影响很大，如天气温度、湿度、风力的大小和方向等因素都会影响测量结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线路感应电压验电装置，对停电电路进行检修前，先判断电路和电路中设备上感应电压或残余电压在允许范围以下才能够合上接地刀闸，受到外部环境影响小，且具有双重验电保障。

本发明技术方案一种线路感应电压验电装置，包括与被检电路发生电压互感的电压互感器，所述电压互感器上串接有电压继电器和智能电压变送器，所述电压互感器与所述智能电压变送器并联设置，所述电压继电器和所述智能电压变送器均由所述电压互感器驱动；

所述电压继电器和所述智能电压变送器上均能够设置驱动的电压阈值，当电压互感器上互感电压达到设定的电压阈值时，所述电压继电器和所述智能电压变送器状态发生变化，当所述电压继电器和所述智能电压变送器状态均发生变化后，则判定被检电路电压到达可接地的安全电压。

优选地，所述被检电路为交流电路，所述电压互感器数量至少为一相。

优选地，所述被检电路为三相交流电路，所述电压互感器数量为一相、两相或三相；电压互感器数量为一相时：设置在被检电路中任一相线侧；电压互感器数量为两相时：两电压互感器分别设置在被检电路的任两相线侧；电压互感器为三相时，三电压互感器分别设置在被检电路的三相线侧。

优选地，所述电压互感器为电压互感器二次侧绕组，所述电压互感器二次绕组接地，所述智能电压变送器接地。

优选地，还包括EMC控制柜，所述电压继电器和智能电压变送器均设置在EMC控制柜内；所述EMC控制柜接地，所述EMC控制柜内设置有若干接地端子，所述接地端子分别实现电压互感器二次绕组和智能电压变送器接地。

优选地，所述EMC控制柜的柜门四周均安装有EMI电磁屏蔽条，进出EMC控制柜的线缆均采用双屏蔽材质线缆，EMC控制柜侧面设置有通风孔，所述通风孔上设置有吸湿板。

本发明技术方案的一种线路感应电压验电装置的工作原理为：

在被检电路停电检修前，需要对被检修电路进行接电，确保电工操作安全和电路的安全。在对被检修电路接地前，需要对被检修电路进行验电，确保检修电路及电路中的设备上感应电压或残余电压在允许范围以下才能够合上接地刀闸，避免接地开关误合过高感应电压而烧毁，引起设备损坏甚至威胁接地操作人员人身安全。

利用本技术中的线路感应电压验电装置对被检修电路进行验电，其原理为：在被检电路通断时，被检电路内产生感应电势。在电路通断之初，电压互感器被驱动并产生较高的感应电势，电压互感器中较高的感应电势首先驱动电压继电器，电压继电器得电，状态发生改变(常开变为常闭，或常闭变为常开)，五防闭锁逻辑中即能够从电压继电器的动作中判断通断的电路中有较高的感应电势，暂不能接地。在电路通断一段时间后，被检电路中感应电势下降，电压互感器被继续驱动并产生较低的感应电势，此时智能电压变送器得电，智能电压变送器被驱动，输出信号，此时五防闭锁逻辑由智能电压变送器上判断被检电路中具有较低的、安全的感应电势，可以进行接地操作。

由上可见，在对被检电路上感应电势进行判断时，具有电压继电器和智能电压变送器两个途径进行判断，只有当电压继电器和智能电压变送器均被驱动动作后，才能进行被检电路的接电，确保了安全。

本发明技术方案的一种线路感应电压验电装置的有益效果是：

1、线路感应电压验电装置采用的是非直接接触的电压互感器二次侧绕组进行电压互感，精度高，受环境影响小。

2、采用电压继电器和智能电压变送器两重互感动作判断，只有当电压继电器和智能电压变送器均被驱动动作后，才能进行被检电路的接电，确保了安全，有效的避免了误判断和误操作。

附图说明

图1为本发明技术方案的一种线路感应电压验电装置的结构示意图，

图2为本发明技术方案的一种线路感应电压验电装置的验电电路原理图，

图3为本发明技术方案的一种线路感应电压验电装置对三相交流电路检修接地前验电的验电电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

在被检电路Q发生故障停电或人为检修停电时，需要进行检修，为了保证电路及电路中设备和以及检修人身安全，最后两步必须执行如下两步操作：(1)线路侧接地开关合闸；(2)挂接地线。而接地开关是没有开合或关断额定电压和额定电流能力的，根据国家标准“GB1985-2014_高压交流隔离开关和接地开关”规范要求，接地开关关合额定感应电流和额定感应电压的标准值见下表1。

表1：接地开关的额定感应电流和电压的标准值

前面已经介绍了感应电压的产生机理(电磁感应电压和静电感应电压两种电压产生机理)，这种感应电压是随机的，根据线路不同的接线方式其产生的感应电压大小也不同，单根导线的感应电压分为如下两种情形：

(1)当导线对地绝缘时，其感应电压最大值出现在两端；

(2)当导线一端接地时，其感应电压最大值出现在另一端。

这就为感应电压的计算带来太大的不确定性，为了在安全标准感应电压范围内合接地开关，常规步骤如下：

第一步隔离开关分闸；第二步带电显示器熄辉；第三步带电显示器闭锁点解除；最后接地开关合闸。

前面已经描述过，高压验电的带电显示器为非直接接触式，其精度非常低，易受干扰，导致接地开关误合过高感应电压而烧毁，引起设备损坏甚至威胁就地操作人员人身安全。随着国网“一键顺控”技术的推进，线路停电检修将执行“双确认”，“双套校验”的计算机程序，从而将人为判断解放出来。本发明技术方案的线路感应电压验电装置的验电电路能够很好的解决现有高压电路检修中出现的接地验电问题，具有高精度、高可靠性，并可纳入智能五防逻辑程序中，确保一套“一键顺控”程序顺利执行下去。

如图1所示，本发明技术方案一种线路感应电压验电装置，包括EMC控制柜1、电压互感器二次绕组、电压继电器2和智能电压变送器3，电压继电器2和智能电压变送器3均设置在EMC控制柜1内。电压互感器二次绕组设置在被检电路侧，实现与被检电路互感产生感应电势。电压互感器二次绕组一般在EMC控制柜1外部，通过线缆穿过EMC控制柜1与EMC控制柜1内电压继电器2和智能电压变送器3电连接。EMC控制柜1的柜体外部设置有柜体接地端子9，柜体通过柜体接地端子9接地。EMC控制柜1内设置有若干接地端子8，接地端子8分别实现电压互感器二次绕组和智能电压变送器3接地。在EMC控制柜1的柜门4四周均安装有EMI电磁屏蔽条5。进出EMC控制柜1的线缆均采用双屏蔽材质线缆，严格执行电磁屏蔽技术和操作。在线缆检出EMC控制柜1位置均设置有防水密封条7进行防水密封。EMC控制柜1侧面设置有通风孔，通风孔上设置有吸湿板6，减少或降低变电站的维护负担。

如图2所示，本发明技术方案的线路感应电压验电装置的验电电路包括与被检电路Q发生电压互感的电压互感器L，电压互感器L上串接有电压继电器KA和智能电压变送器P。电压互感器L与智能电压变送器P并联设置，电压继电器KA和智能电压变送器P均由电压互感器L驱动。电压互感器L为电压互感器二次侧绕组，电压互感器二次绕组接地，智能电压变送器P屏蔽接地。在被检电路Q断电时，电压互感器L产生感应电压，感应电压随时间变化而变化，在电压互感器L上感应电压大概一定值时，分别驱动电压继电器KA和智能电压变送器P动作。

如图2中，电压继电器KA和智能电压变送器P上均能够设置驱动的电压阈值，当电压互感器L上互感电压达到设定的电压阈值时，电压继电器KA和智能电压变送器P状态发生变化。当电压继电器KA和智能电压变送器P状态均发生变化后，则判定被检电路Q电压到达可接地的安全电压。

如：电压继电器KA为常闭继电器，智能电压变送器P为常开电压变送器。电压继电器KA(常闭继电器)和智能电压变送器P(常开电压变送器)上均设置有驱动电压阈值。当感应电压高于设定阈值时，电压继电器KA触电断开(由常闭变为常开)，当电压低于设置阈值时，处于常开状态下的电压继电器KA闭合(常开状态变为常闭状态)，同时智能电压变送器P(常开电压变送器)实现得电驱动，动作输出，即电压继电器KA闭合、智能电压变送器P闭合。

如图2中，首先在电路安装后，投入使用时，需要在电压继电器KA(常闭继电器)和智能电压变送器P(常开电压变送器)上分别设置其驱动阈值X和Y，且阈值X大于阈值Y，阈值Y对应的被检电路Q上电压即为安全接地电压。即当经过电压互感器L的电压分别不高于阈值X时，才能驱动电压继电器KA(常闭继电器)闭合；当经过电压互感器L的电压分别不高于阈值Y时，才能驱动智能电压变送器P(常开电压变送器)闭合，其中智能电压变送器P的阈值Y为可接地操作的安全电压阈值。

其验电原理为：被检电路Q发生停电，被检电路Q中电压变化，电压互感器L被驱动产生感应电势Z，根据感应电势Z大小不同，具有以下情形：

当：Z>X时，电压继电器KA(常闭继电器)触电断开，智能电压变送器P(常开电压变送器)未被驱动；由此可以判断此时被检电路Q中感应电压很高，不能进行接地；

当：Y<Z＝<X时，前面已经断开的电压继电器KA(常闭继电器)被驱动，触点闭合，但是智能电压变送器P(常开电压变送器)未被驱动；由此可以判断此时被检电路Q中电压在下降中，但是感应电压依然很高，依然不能进行接地；

当：Z<Y时，智能电压变送器P(常开电压变送器)被驱动，得电输出常闭节点，智能电压变送器P(常开电压变送器)接通并输出信号，由此可以判断此时被检电路Q中感应电压已经下降至安全范围内，能够进行接地。

为了使得本发明技术方案更加的清楚明了，下面以现有技术中最常见常用的三相交流电为例进行验电电路的设计和分析。

如图3所示，为常规的变电站三相交流电电路，被检电路为三相交流电路，包括三根输电线缆Q1/Q2/Q3，电压互感器数量为三组，分别为L1/L2/L3，电压互感器L1/L2/L3分别与被检电路的三根输电线缆Q1/Q2/Q3形成电压互感，三组电压互感器L1/L2/L3之间连接与三相交流电路相适应，电压互感器L1/L2/L3上分别串接有电压继电器KA1/KA2/KA3和智能电压变送器P1/P2/P3，电压继电器KA1/KA2/KA3和智能电压变送器P1/P2/P3一对一并联，电压继电器KA1/KA2/KA3均为常闭继电器。智能电压变送器P1/P2/P3均为常开电压变送器，且额定电压阈值从0—150V可调，可任意设定阈值。

例：变电站系统三相交流电电压为AC220kV，接地开关关合感应电压标准值为15kV，电压互感器二次侧额定电压为AC100V，通过电压互感器变比可知，其二次侧电压在6.81V下允许关合接地开关，即设定智能电压变送器的阈值Y为6.81V，设定电压继电器额定电压为80V。

以L1为例：

当三相交流电路发生停电时，三相交流电路中Q1的瞬时感应电压在AC220kV，此时L1中互感电压为AC100V，即接入电压继电器和智能电压变送器的电压为AC100V，电压继电器被驱动，触点断开，智能电压变送器不能被驱动；

随着时间推移，三相交流电路中Q1上随着储能元器件放电，三相交流电路中Q1上电压下降，同步地L1中互感电压也随着下降，当L1中互感电压下降至AC80V时，电压继电器被驱动，电压继电器KA1(常闭继电器)被再次驱动，触点闭合，常闭继电器输出常闭节点，智能电压变送器P(常开电压变送器)未被驱动；

随着时间继续推移，三相交流电路中Q1上随着储能元器件放电，三相交流电路中Q1上电压继续下降，同步地L1中互感电压也随着下降，当L1中互感电压下降至AC6.81V时，电压继电器KA1(常闭继电器)保持常闭触点闭合，智能电压变送器P(常开电压变送器)被驱动，得电输出常闭节点，智能电压变送器P(常开电压变送器)接通并输出信号，由此可以判断此时被检电路Q1中感应电压已经下降至安全范围内(不高于15KV)，能够进行接地操作。

本发明技术方案中，被检电路为任意相交流电路，电压互感器数量至少为一相。当被检电路为三相交流电路，电压互感器数量为一相、两相或三相；电压互感器数量为一相时：设置在被检电路中任一相线侧；电压互感器数量为两相时：两电压互感器分别设置在被检电路的任两相线侧；电压互感器为三相时，三电压互感器分别设置在被检电路的三相线侧。

电压互感器数量至少为一相，且在发生停电时，并不一定是与设置在本电压互感器侧的相线发生感应电压，这样根据平行电路之间会形成电压互感原理，在交流电路中任一相线也会产生感应电压，最终在任意相的电压互感器中感应出此电压。其过程为：当电压互感器侧的相线产生感应电压时，此感应电压通过电压互感器，使得电压互感器感应出此电压。当不是电压互感器侧的相线发生感应电压时，根据平行电路之间会形成电压互感原理，其它相线路也会被感应出相应电压，这样，安装到任意相线路下的电压互感器都会感应出一次线路上的感应电压，增大了此验电装置的适用条件。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (6)

1.一种线路感应电压验电装置，其特征在于，包括与被检电路发生电压互感的电压互感器，所述电压互感器上串接有电压继电器和智能电压变送器，所述电压互感器与所述智能电压变送器并联设置，所述电压继电器和所述智能电压变送器均由所述电压互感器驱动；

所述电压继电器和所述智能电压变送器上均能够设置驱动的电压阈值，当电压互感器上互感电压达到设定的电压阈值时，所述电压继电器和所述智能电压变送器状态发生变化，当所述电压继电器和所述智能电压变送器状态均发生变化后，则判定被检电路电压到达可接地的安全电压。

2.根据权利要求1所述的线路感应电压验电装置，其特征在于，所述被检电路为交流电路，所述电压互感器数量至少为一相。

3.根据权利要求2所述的线路感应电压验电装置，其特征在于，所述被检电路为三相交流电路，所述电压互感器数量为一相、两相或三相；电压互感器数量为一相时：设置在被检电路中任一相线侧；电压互感器数量为两相时：两电压互感器分别设置在被检电路的任两相线侧；电压互感器为三相时，三电压互感器分别设置在被检电路的三相线侧。

4.根据权利要求1所述的线路感应电压验电装置，其特征在于，所述电压互感器为电压互感器二次侧绕组，所述电压互感器二次绕组接地，所述智能电压变送器接地。

5.根据权利要求1所述的线路感应电压验电装置，其特征在于，还包括EMC控制柜，所述电压继电器和智能电压变送器均设置在EMC控制柜内；所述EMC控制柜接地，所述EMC控制柜内设置有若干接地端子，所述接地端子分别实现电压互感器二次绕组和智能电压变送器接地。

6.根据权利要求5所述的线路感应电压验电装置，其特征在于，所述EMC控制柜的柜门四周均安装有EMI电磁屏蔽条，进出EMC控制柜的线缆均采用双屏蔽材质线缆，EMC控制柜侧面设置有通风孔，所述通风孔上设置有吸湿板。

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