电缆井保护装置的研制（精选8篇）
电缆井保护装置的研制 篇1
研制一种电缆井保护装置, 利用滑轮组均衡电缆负荷拉力, 利用滑轮架使滑车能够适应不同的电缆井作业, 确保滑轮固定不松动。在电缆出管口过程中, 有效地保护电缆不与电缆井基础、管口和其他电缆摩擦, 这样既提高了生产效率, 确保了电缆敷设质量, 又能保证电缆、电缆管道、电缆井基础不被破坏。
1 电缆井保护装置的构思
电缆井保护装置的构思分以下三步: (1) 调研电缆敷设时的施工环境, 确定牵引绳和电缆在敷设过程中的自然走向、所需承受的拉力值。目前, 电缆井多为四方体, 电缆管道多为排管式, 电缆井之间最大跨度为100 m。确定牵引绳和电缆的自然走向后, 找出造成破坏的原因。控制牵引绳和电缆的走向, 可以达到保护电缆、电缆管道、电缆井基础的目的, 进而可以提升施工效率。 (2) 确定拉力值。确定牵引绳和电缆在敷设过程中所承受的拉力值后, 就可以计算出电缆井保护装置的用料尺寸。保护装置以轻便、实用为目的。经观察发现, 只要在电缆预出管口时控制住电缆和牵引绳不与上管壁、井沿儿摩擦, 就可以有效地控制电缆的走向, 进而达到保护电缆、电缆管道、电缆井基础的目的。 (3) 测量电缆在敷设中所需承受的最大拉力值。经过调查目前电缆敷设施工, 电缆井最大跨度为100 m, 电缆最大型号为3×400铜芯交联电缆, 电缆最大自重为12 t, 电缆出井口位置所需最大拉力值为65 k N。
结合以上数据, 有了以下构思:在电缆井内靠近电缆预出管口部位安装一个滑轮, 滑轮采用两侧受力, 在两侧井壁上支撑、固定, 滑轮安装在电缆上部, 压制电缆, 防止电缆和牵引绳与上管壁摩擦。控制电缆和牵引绳的抬起高度, 把电缆排管承受的破坏力转移到滑轮上, 这样就避免了拉力对电缆通道、牵引绳和电缆绝缘层的破坏。在电力电缆出井口的井沿部位安装一套滑轮组, 抬起电缆, 通过两件装置的组合使用, 改变电力电缆的运行轨迹, 使滑动摩擦转变成滚动摩擦, 避免了对电缆通道的损坏。
2 实验产品的工作流程
实验产品的工作流程为:安装钢材加工组件→紧固丝杠固定→确定电缆出口走向→安装安全绳→安装定向滑车→安装完毕→施工→施工中组件二次紧固→施工完毕。
3 实验材料和方法
3.1 实验材料
实验所需材料为:钢材加工组件、紧固用丝杠、专用型定向滑车和安全绳。
3.2 实验设备
实验所所需设备:模拟电缆井口、拉力测试表、10 t手拉葫芦、起重三角支架、绞磨机、大型号电缆1盘、吊车、电缆放线架和无扭钢丝绳。
3.3 实验流程I
用钢材加工组件;紧固丝杠;定向滑轮固定在电缆井口;用起重三脚架、10 t手拉葫芦固定拉力测试表, 对井口内固定组件进行拉力测试。该流程的目的是测试井口内固定组件的拉力承受能力, 确定产品材料的最佳尺寸。
3.4 实验流程II
用钢材加工组件;紧固丝杠;定向滑车固定在电缆井口;用吊车或放线架起吊大型号电缆, 用无扭钢丝绳牵引电缆至模拟井口内, 对井口内固定组件进行抗拉力测试。该流程的目的是测试井口内固定组件在实际工作中的抗拉承受能力, 确定实验材料的实际工作能力。
4 实验操作要点
4.1 选料
禁止使用劣质钢材和由劣质钢材制作的丝杠。因为劣质钢材多由回收钢材二次冶炼制造, 内部结构粗糙, 使用过程中容易断裂, 造成事故, 降低施工效率, 危及施工人员的安全。固定滑轮、钢材加工组件尽量采用轻型材质, 降低产品重量, 提高产品使用的便捷性。实验所用设备和模拟电缆井, 应与襄阳本地的施工环境相符。
4.2 安装
根据调研结论, 安装组件必须符合不同井口、各种因素下的安装。固定组件必须紧固到位, 以免造成滑车组件工作中脱落。
4.3 产品工作实验
观察产品的连续使用时间。产品组件固定到位后, 观察连续使用环境下组件松动的时间节点。以将放电缆的米数和所需要的时间相结合的办法作为产品的使用最佳时间依据, 确定需要二次紧固滑车组件的最佳时间段。
4.4 产品的尺寸实验
在产品实验中, 利用从大尺寸到小尺寸依次递减的方法, 确定产品组件各部位的最佳尺寸。目的是让施工人员在施工中最大程度地提高产品的使用便捷性。在确保使用安全的前提下, 产品越是轻便, 使用效率越高。
4.5 产品钢材组件结构的调整
根据事先预定的计划, 对三套不同的钢材组件结构进行实验, 观察每套设计方案的承受能力、使用便捷性, 确定最佳设计方案。
5 产品的最终确定
产品最终应符合以下条件: (1) 在正常施工时间段内, 产品不脱落、不松动, 且产品正常施工时间段应与实际施工时间段相吻合; (2) 在产品使用过程中, 产品本身对电缆井内基础不造成任何影响其使用功能的损害; (3) 在产品使用过程中, 不能出现任何影响施工安全的情况。
6 分析和结果
6.1 产品钢结构组件构造方案的分析结果
采用丝杠以外抽方式支撑、固定在井壁两侧, 井壁两侧接触面采用齿牙状, 这样能有效提升防摩擦能力。在固定丝杠中间处加装滚筒, 在电力电缆出井口的井沿部位安装一组滑轮组, 抬起电缆, 通过两件装置的组合使用, 改变电力电缆的运行轨迹, 使滑动摩擦转变成滚动摩擦。经实验证明, 此结构可有效防止电缆在敷设过程中对牵引绳、电缆、和电缆井的破坏。
6.2 产品材质、用料尺寸的分析结果
不可采用劣质钢材。劣质钢材强度弱, 容易造成产品断裂。丝杠采用直径42 mm的梯形螺杆加工而成, 两端的防摩擦面采用10号槽钢, 经线切割加工而成。采用国标优质钢材, 可大大减轻产品自重, 提升安装速度, 改善使用效果, 进而达到提升施工效率的目的。
6.3 产品使用过程中的影响
由于在电缆敷设过程中, 最大拉力为65 k N, 因此, 一旦牵引绳因摩擦而造成断裂, 会对现场施工人员的安全造成严重的威胁。如果牵引绳是在电缆施放中途断裂, 需要把电缆用牵引的方式拉回原地, 否则将给电缆绝缘层带来极大的损伤, 严重时会使电缆报废。滑动摩擦造成的对电缆井基础和电缆PE管道的损害是不能修补的, 会对以后的电缆运行产生极大的不安全因素。
6.4 产品安全性的分析结果
经实验证明, 在电缆敷设的最大工作值下, 本装置未出现松动现象, 考虑到其主要是在井下使用, 对于井上施工人员不会产生安全隐患。
6.5 观察员的意见
经三名以上且有五年以上电缆施工经验的一线施工人员见证, 一致认为本装置安装方便, 实用效果突出, 是电缆敷设过程中必不可少的一套产品, 同时, 也填补了国内该领域的空白。
7 结论
经过实验证明, 这套电缆井保护装置在电缆敷设施工中, 能起到有效保护电缆井基础、电缆牵引绳、电缆绝缘层的目的, 避免了因牵引绳摩擦断裂引起的返工、因电缆绝缘层摩擦产生的电缆损害和因牵引绳摩擦引起的对电缆井基础的破坏问题, 大大提升了施工效率, 起到了有效保护电缆、电缆井、牵引绳的作用, 是电缆敷设施工中必不可少的一套装置。
电缆井保护装置的研制 篇2
【关键词】定方位；压裂；油管；电缆；定位装置
【Abstract】Orientation perforating technology is a kind of new type of perforating with downhole directional perforation technology， its basic principle is to use cable transmission mode， the first anchor bearing support device to the desired depth， then using gyroscope under well measurement positioning device inside the upper guide key accurate orientation；According to the determination of gyroscope orientation adjustment guide at the end of the perforating gun head， then perforating gun under accurate orientation， well perforation；Finally the positioning device and the perforating gun， achieve precise directional perforation construction.Give full play to the cable transmission way used less equipment， convenient operation， short construction time， low intensity of labor advantage.
【Key words】bearing；Fracturing；Oil tube；Cable；Positioning device
引言
定方位射孔技术是一项新的射孔工艺技术，在许多国家的各大油气田广泛采用该项技术，取得了显著地应用效果。定方位射孔技术是在将陀螺测斜技术与射孔技术进行有机结合并且改进常规的油管输送式射孔管柱的基础上，开发出的一种可以进行井下定方向性射孔的新型射孔工艺技术。
1.1工艺过程。电缆定方位射孔工艺在现场施工作业时，采取以下五步骤：
（1）首先采用电缆将磁性定位器和投放工具以及定位装置连接下井， 用磁性定位器将深度确定好后， 点火将定位装置座在預定深度，然后起出电缆。
（2）第二步采用电缆将方位测量装置（陀螺仪）连接下井，方位测量装置插入定位装置后，测量方位（确定定位装置键的方位）， 然后起出电缆。
（3）第三步地面根据测量出的定位装置键的方位，调整定方位射孔枪下的导向头， 采用电缆将定方位射孔枪和夹层枪连接下井。
（4）第四步当定方位射孔枪下的导向头插入定位装置后，射孔枪即对准射孔段，射孔弹即对准设计要求的方位，此时，通电点火射孔，地面观察电缆和绞车抖动的状况，以次判断射孔枪是否起爆。
（5）上起电缆和射孔枪并解锁定位装置，当定位装置解锁后下放或上提测量射孔检查曲线，最后定位装置随射孔枪体一起起出井口完成施工。
（1）定位装置的可靠性。如何通过电缆坐封工具是定位装置丢手，同时保证定位装置坐封牢靠。
（2）射孔枪方位的确定。为确保射孔枪定向射孔，枪尾应设计导向槽，与定位装置导向键配合，实现定方位射孔。
（3）定位装置的解封技术。在定方位射孔完成后，在上提射孔仪器连接串的同时完成定位装置的解封。
2. 关键部件的研制
2.1定投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上，它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行，投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行，这时上、下楔体压缩弹簧，同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上，当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后，锁紧套不再下行时，锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉，完成投放工具与定位装置脱手。
3. 现场应用及效果评价
根据甲方要求，我们从2011年5月初开始， 截止2011年10月，我们对长庆油田公司油气工艺研究院指定的36口电缆定方位射孔井进行了技术服务。截至目前，我们已完成对外销售151套，实现销售收入600余万元。
（1）在现场施工时效方面：在我们的精心组织及精细施工下，在各试油队的良好配合下，电缆传输定方位射孔工艺技术，缩短了射孔现场占井时间约14小时。
（2）从起出的射孔枪来看：每口井射孔后起出的枪串，经我们和试油队技术员以及现场技术监督共同检验，射孔弹的发射率均达到了100%；射孔枪上的穿孔率均达到了100%；射孔孔眼与盲孔对位率均达到了99.8%以上。
（4）经现场36口井的应用证明，定方位射孔能够降低水力压裂启动压力，提高采油强度，具有广阔的推广应用前景。
4. 结论和认识
电缆传输定方位射孔技术工艺填补了长庆油田射孔技术的一方面空白，是西安方元能源工程有限责任公司在借鉴国内外各类射孔新技术、新资料的基础上，参考有关类似射孔器材的基础上，与油气工艺研究院合作，研发的一项新工艺。通过本文对电缆定方位射孔工艺技术的研究
（2）采用磁性定位器跟踪控制，提高了定位装置和射孔枪准确深度。
（3）射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法，而是采用陀螺仪测量后，地面旋转调节提高了方位的准确度。
（4）安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高。
（5）满足定向井既不受井斜角限制，实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔。
（6）射孔施工周期由油管传输定向射孔的30 小时减至目前的8 小时，提高施工效率。
（7）定方位射孔的技术关键是定方位，在确定地应力方向之后，依靠井下方位测量仪，枪身定位短节和专用连接头以及地面监测系统，通过调节电缆，使射孔方位与地层最大主应力方向
（8）定方位射孔工艺技术能有效提高单井的原油产量，为长庆油田后期的增长稳产工作做好了一定的铺垫工作。
参考文献
[1]于连俊；邓金根；曲从锋；赵汝新；关建庆《斜井的定向射孔压裂技术研究》[J]；石油天然气学报（江汉石油学院学报）；2005年06期.
[2]邓金根，蔚宝华，王金凤，王炳印，李宾《定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究》[J]；石油钻探技术；2003年05期.
[文章编号]1619-2737（2014）04-02-135
[作者简介] 张文安（1969.5.20-），男，籍贯：四川，汉族，1992年7月毕业于华东石油大学（矿场地球物理专业），同年分配到长庆油田测井工程处从事测井工作，2001年响应国家下岗分流政策，买断国企身份与经历一样的同事成立西安方元能源工程有限责任公司，目前担任公司总经理助理一职
【摘要】定方位射孔技术是一种可以进行井下有方向性射孔的新型射孔工艺技术，其基本原理是采用电缆传输方式，首先将定方位支撑装置锚定到预定深度， 然后用陀螺仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位；根据陀螺仪测定的方位调整射孔枪尾部的导向头，随后射孔枪下井准确定向、射孔；最后将定位装置及射孔枪起出，实现精确定向射孔施工。充分发挥了电缆传输方式动用设备少、作业方便、施工时间短、劳动强度低等优势。
【关键词】定方位；压裂；油管；电缆；定位装置
【Abstract】Orientation perforating technology is a kind of new type of perforating with downhole directional perforation technology， its basic principle is to use cable transmission mode， the first anchor bearing support device to the desired depth， then using gyroscope under well measurement positioning device inside the upper guide key accurate orientation；According to the determination of gyroscope orientation adjustment guide at the end of the perforating gun head， then perforating gun under accurate orientation， well perforation；Finally the positioning device and the perforating gun， achieve precise directional perforation construction.Give full play to the cable transmission way used less equipment， convenient operation， short construction time， low intensity of labor advantage.
【Key words】bearing；Fracturing；Oil tube；Cable；Positioning device
引言
定方位射孔技术是一项新的射孔工艺技术，在许多国家的各大油气田广泛采用该项技术，取得了显著地应用效果。定方位射孔技术是在将陀螺测斜技术与射孔技术进行有机结合并且改进常规的油管输送式射孔管柱的基础上，开发出的一种可以进行井下定方向性射孔的新型射孔工艺技术。
1.1工艺过程。电缆定方位射孔工艺在现场施工作业时，采取以下五步骤：
（1）首先采用电缆将磁性定位器和投放工具以及定位装置连接下井， 用磁性定位器将深度确定好后， 点火将定位装置座在預定深度，然后起出电缆。
（2）第二步采用电缆将方位测量装置（陀螺仪）连接下井，方位测量装置插入定位装置后，测量方位（确定定位装置键的方位）， 然后起出电缆。
（3）第三步地面根据测量出的定位装置键的方位，调整定方位射孔枪下的导向头， 采用电缆将定方位射孔枪和夹层枪连接下井。
（4）第四步当定方位射孔枪下的导向头插入定位装置后，射孔枪即对准射孔段，射孔弹即对准设计要求的方位，此时，通电点火射孔，地面观察电缆和绞车抖动的状况，以次判断射孔枪是否起爆。
（5）上起电缆和射孔枪并解锁定位装置，当定位装置解锁后下放或上提测量射孔检查曲线，最后定位装置随射孔枪体一起起出井口完成施工。
（1）定位装置的可靠性。如何通过电缆坐封工具是定位装置丢手，同时保证定位装置坐封牢靠。
（2）射孔枪方位的确定。为确保射孔枪定向射孔，枪尾应设计导向槽，与定位装置导向键配合，实现定方位射孔。
（3）定位装置的解封技术。在定方位射孔完成后，在上提射孔仪器连接串的同时完成定位装置的解封。
2. 关键部件的研制
2.1定投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上，它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行，投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行，这时上、下楔体压缩弹簧，同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上，当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后，锁紧套不再下行时，锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉，完成投放工具与定位装置脱手。
3. 现场应用及效果评价
根据甲方要求，我们从2011年5月初开始， 截止2011年10月，我们对长庆油田公司油气工艺研究院指定的36口电缆定方位射孔井进行了技术服务。截至目前，我们已完成对外销售151套，实现销售收入600余万元。
（1）在现场施工时效方面：在我们的精心组织及精细施工下，在各试油队的良好配合下，电缆传输定方位射孔工艺技术，缩短了射孔现场占井时间约14小时。
（2）从起出的射孔枪来看：每口井射孔后起出的枪串，经我们和试油队技术员以及现场技术监督共同检验，射孔弹的发射率均达到了100%；射孔枪上的穿孔率均达到了100%；射孔孔眼与盲孔对位率均达到了99.8%以上。
（4）经现场36口井的应用证明，定方位射孔能够降低水力压裂启动压力，提高采油强度，具有广阔的推广应用前景。
4. 结论和认识
电缆传输定方位射孔技术工艺填补了长庆油田射孔技术的一方面空白，是西安方元能源工程有限责任公司在借鉴国内外各类射孔新技术、新资料的基础上，参考有关类似射孔器材的基础上，与油气工艺研究院合作，研发的一项新工艺。通过本文对电缆定方位射孔工艺技术的研究
（2）采用磁性定位器跟踪控制，提高了定位装置和射孔枪准确深度。
（3）射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法，而是采用陀螺仪测量后，地面旋转调节提高了方位的准确度。
（4）安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高。
（5）满足定向井既不受井斜角限制，实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔。
（6）射孔施工周期由油管传输定向射孔的30 小时减至目前的8 小时，提高施工效率。
（7）定方位射孔的技术关键是定方位，在确定地应力方向之后，依靠井下方位测量仪，枪身定位短节和专用连接头以及地面监测系统，通过调节电缆，使射孔方位与地层最大主应力方向
（8）定方位射孔工艺技术能有效提高单井的原油产量，为长庆油田后期的增长稳产工作做好了一定的铺垫工作。
参考文献
[1]于连俊；邓金根；曲从锋；赵汝新；关建庆《斜井的定向射孔压裂技术研究》[J]；石油天然气学报（江汉石油学院学报）；2005年06期.
[2]邓金根，蔚宝华，王金凤，王炳印，李宾《定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究》[J]；石油钻探技术；2003年05期.
[文章编号]1619-2737（2014）04-02-135
[作者简介] 张文安（1969.5.20-），男，籍贯：四川，汉族，1992年7月毕业于华东石油大学（矿场地球物理专业），同年分配到长庆油田测井工程处从事测井工作，2001年响应国家下岗分流政策，买断国企身份与经历一样的同事成立西安方元能源工程有限责任公司，目前担任公司总经理助理一职
【摘要】定方位射孔技术是一种可以进行井下有方向性射孔的新型射孔工艺技术，其基本原理是采用电缆传输方式，首先将定方位支撑装置锚定到预定深度， 然后用陀螺仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位；根据陀螺仪测定的方位调整射孔枪尾部的导向头，随后射孔枪下井准确定向、射孔；最后将定位装置及射孔枪起出，实现精确定向射孔施工。充分发挥了电缆传输方式动用设备少、作业方便、施工时间短、劳动强度低等优势。
【关键词】定方位；压裂；油管；电缆；定位装置
【Abstract】Orientation perforating technology is a kind of new type of perforating with downhole directional perforation technology， its basic principle is to use cable transmission mode， the first anchor bearing support device to the desired depth， then using gyroscope under well measurement positioning device inside the upper guide key accurate orientation；According to the determination of gyroscope orientation adjustment guide at the end of the perforating gun head， then perforating gun under accurate orientation， well perforation；Finally the positioning device and the perforating gun， achieve precise directional perforation construction.Give full play to the cable transmission way used less equipment， convenient operation， short construction time， low intensity of labor advantage.
【Key words】bearing；Fracturing；Oil tube；Cable；Positioning device
引言
定方位射孔技术是一项新的射孔工艺技术，在许多国家的各大油气田广泛采用该项技术，取得了显著地应用效果。定方位射孔技术是在将陀螺测斜技术与射孔技术进行有机结合并且改进常规的油管输送式射孔管柱的基础上，开发出的一种可以进行井下定方向性射孔的新型射孔工艺技术。
1.1工艺过程。电缆定方位射孔工艺在现场施工作业时，采取以下五步骤：
（1）首先采用电缆将磁性定位器和投放工具以及定位装置连接下井， 用磁性定位器将深度确定好后， 点火将定位装置座在預定深度，然后起出电缆。
（2）第二步采用电缆将方位测量装置（陀螺仪）连接下井，方位测量装置插入定位装置后，测量方位（确定定位装置键的方位）， 然后起出电缆。
（3）第三步地面根据测量出的定位装置键的方位，调整定方位射孔枪下的导向头， 采用电缆将定方位射孔枪和夹层枪连接下井。
（4）第四步当定方位射孔枪下的导向头插入定位装置后，射孔枪即对准射孔段，射孔弹即对准设计要求的方位，此时，通电点火射孔，地面观察电缆和绞车抖动的状况，以次判断射孔枪是否起爆。
（5）上起电缆和射孔枪并解锁定位装置，当定位装置解锁后下放或上提测量射孔检查曲线，最后定位装置随射孔枪体一起起出井口完成施工。
（1）定位装置的可靠性。如何通过电缆坐封工具是定位装置丢手，同时保证定位装置坐封牢靠。
（2）射孔枪方位的确定。为确保射孔枪定向射孔，枪尾应设计导向槽，与定位装置导向键配合，实现定方位射孔。
（3）定位装置的解封技术。在定方位射孔完成后，在上提射孔仪器连接串的同时完成定位装置的解封。
2. 关键部件的研制
2.1定投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上，它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行，投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行，这时上、下楔体压缩弹簧，同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上，当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后，锁紧套不再下行时，锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉，完成投放工具与定位装置脱手。
3. 现场应用及效果评价
根据甲方要求，我们从2011年5月初开始， 截止2011年10月，我们对长庆油田公司油气工艺研究院指定的36口电缆定方位射孔井进行了技术服务。截至目前，我们已完成对外销售151套，实现销售收入600余万元。
（1）在现场施工时效方面：在我们的精心组织及精细施工下，在各试油队的良好配合下，电缆传输定方位射孔工艺技术，缩短了射孔现场占井时间约14小时。
（2）从起出的射孔枪来看：每口井射孔后起出的枪串，经我们和试油队技术员以及现场技术监督共同检验，射孔弹的发射率均达到了100%；射孔枪上的穿孔率均达到了100%；射孔孔眼与盲孔对位率均达到了99.8%以上。
（4）经现场36口井的应用证明，定方位射孔能够降低水力压裂启动压力，提高采油强度，具有广阔的推广应用前景。
4. 结论和认识
电缆传输定方位射孔技术工艺填补了长庆油田射孔技术的一方面空白，是西安方元能源工程有限责任公司在借鉴国内外各类射孔新技术、新资料的基础上，参考有关类似射孔器材的基础上，与油气工艺研究院合作，研发的一项新工艺。通过本文对电缆定方位射孔工艺技术的研究
（2）采用磁性定位器跟踪控制，提高了定位装置和射孔枪准确深度。
（3）射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法，而是采用陀螺仪测量后，地面旋转调节提高了方位的准确度。
（4）安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高。
（5）满足定向井既不受井斜角限制，实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔。
（6）射孔施工周期由油管传输定向射孔的30 小时减至目前的8 小时，提高施工效率。
（7）定方位射孔的技术关键是定方位，在确定地应力方向之后，依靠井下方位测量仪，枪身定位短节和专用连接头以及地面监测系统，通过调节电缆，使射孔方位与地层最大主应力方向
（8）定方位射孔工艺技术能有效提高单井的原油产量，为长庆油田后期的增长稳产工作做好了一定的铺垫工作。
参考文献
[1]于连俊；邓金根；曲从锋；赵汝新；关建庆《斜井的定向射孔压裂技术研究》[J]；石油天然气学报（江汉石油学院学报）；2005年06期.
[2]邓金根，蔚宝华，王金凤，王炳印，李宾《定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究》[J]；石油钻探技术；2003年05期.
[文章编号]1619-2737（2014）04-02-135
电缆井保护装置的研制 篇3
在冶金、露天矿供电系统中会大量使用电缆，电缆一般有三相五芯或三相六芯电缆，电缆的组成为ABC三相、地线和检测地线(三相六芯电缆多了一根N线)。移动变电站通过地线到达上一级的供电设备的可靠接地网中[1]，从而实现可靠接地。
如果地线出现故障，移动站的接地系统就会受到破坏，线路故障(如单相故障)等发生时，壳体就会带电;同时会在箱变周围形成跨步电压，严重威胁箱变周围工作人员的生命安全[2]。为了保障接地的可靠性，连续性，就必须进行地线监测，确保箱体的可靠接地，保证设备及工作人员的安全。
1 电缆地线的作用
电缆地线能可靠实现移动变电站的箱体可靠接地。当电缆地线断裂后，移动变电站处于不可靠接地状态，此时，如果发生电缆单相接地故障，电缆地线由于处于断裂不可靠接地状态，地线电压直接升为系统相电压，地线的一端与箱变壳体相连，因此，整个箱体外壳的电压也升高为相电压。箱体虽然安放在地面，但由于地表电阻以及箱体电阻的作用，电压仍可保持在几千伏的电压等级。对设备和工作人员造成安全危害。电缆地线的好坏关系到移动站供电系统的可靠性和安全性。
2 地线断线监测装置基本原理
地线断线监测装置[3]电气原理如图1所示。
2.1 地线断线
正常情况下端子GC和G端子间会输出一24 V的直流电压，GC接入地线监测线，G端接入地线，在移动设备端在地线与地线监测线之间串联一12 V的稳压器(稳压器原理：只要在稳压器两端加上一超过其额定值的电压，稳压器两端的电压将始终保持在其额定电压)。当地线和地线监测线都正常时，Vd测到直流电压12 V;当地线或地线监测线断裂时，Vd会测到直流电压0 V;当地线和地线监测线相互短路时，在GC和G端子间会测到电压为24 V。
2.2 单相接地
当发生单相接地[4]时，交流电会窜入直流电源回路，这时能够在Vd上测量到一定的交流电压，再通过测量三相电压UA,UB,UC来判断发生接地故障的相别，最后通过测量系统的零序电流来最终判定是否发生接地故障，保证装置的可靠性。
3 地线断线监测硬件原理框图
装置的硬件系统采用模块化设计，分别包括模拟量采集模块、处理器模块、人机接口模块、开关量模块、通信模块和电源模块六部分组成。硬件框架结构图如图2所示。
4 地线监测装置对故障的判定
4.1 装置应用于系统的仿真实验
电力系统为高阻接地系统[5]，电源为无穷大系统，变压器联结组为Y/Yn0，中性点接地电阻为1 000Ω，负载为三相不接地感性负载。
地线监测装置的系统仿真原理图如图3所示，正常工作情况下为Break1闭合，Break和Break2断开，下面对单相接地和地线断线分别进行分析。
4.1.1 电缆单相接地时仿真分析
在正常工作的基础上将Break闭合，模拟电缆B相发生单相接地故障。wave1为三相电压波形，B相发生接地故障时，B相电压减小到几乎为零，A、C相电压升为原电压的1.7倍;wave2为电缆零序电流，发生故障时，能测到零序电流峰值为10 A;wave3为直流电源限流电阻两端的电压，正常时电压稳定在12 V左右，发生故障时，会出现明显的交流电压，电压峰值约为22 V。
4.1.2 电缆地线断线时仿真分析
在正常工作的基础上将Break1断开，模拟电缆地线断线故障，将Break2闭合，模拟电缆地线短路故障。地线断线时直流电源限流电阻两端的电压为0 V;地线正常工作时直流电源限流电阻两端的电压为12 V;地线短路时直流电源限流电阻两端的电压为24 V。
依靠此原理，可通过采集电压电流量可靠分析电缆地线所发生的所有故障，故障信号与正常信号差距明显，依此建立可靠的判据，能有效保证装置的可靠性。
4.2 具体判定依据
单相接地判据：在电压变化满足判定的基础上再进行电流的判定，在发生单相接地的情况下，电压量将有很明显的变化，如此可大大减少误动的概率。
对ABC三相分别测量相电压，当测量到某一相电压减少为额定值的一半以下时，延时一段时间再测量此项电压，如果电压依旧为额定值的一半以下时，再测量其他两项的电压，当其他两项电压中有一项电压高于1.3倍的额定电压时，判定为系统单相接地故障，若无高于1.3倍额定电压，则判定为无接地故障，但会上报单相低电压告警，当长时间出现这样的告警信号时，需及时进行检查。
当判定为系统单相接地故障后，进行零序电流测量，零序电流表测量五芯电缆的总电流，进行判定，当所测量的零序电流大于所设定的零序电流值时，判定为本电缆发生单相接地故障;当零序电流小于所设定的零序电流值时，判定为本电缆未发生单相接地故障，此判断逻辑的流程图如图4所示。
24 V直流电源出口电压测量为6～18 V时，判定为线路正常工作;测量电压为0～6 V时，判定为地线断线，发地线断线信号;测量电压为18～24 V时，判定为地线短路，发出地线短路信号。理论上也可省略电流互感器，通过直流电源出口的电压测量提取交流量进行判定。当发生单相接地时，交流电会窜入直流电源回路，这时能够在直流电源出口的电阻上测量到一定的交流电压，交流电压值可以调整在十几伏以内，能够进行精确的测量。
装置开发的主要难点在于如何处理好干扰性的问题和当交流电压窜入直流系统时，要考虑电源的承受能力。
5 装置抗干扰处理
5.1 软件抗干扰算法
装置的开发难点在于对干扰信号的处理，软件上使用神经网络算法对现场的干扰信号进行处理，防止装置受到不同环境下的信号干扰。
装置具体应用的神经网络算法如下所述：
网络有N层，其中，输入节点为n个，输出节点为m个，网络有N-2个隐层，第i层的神经元数为Ni，则有N1=n,NN=m;规定第i层第q个神经元的输出为y(i,q)，阈值为其中第1层的输出为输入的样本;从第i层的第s个神经元到第i+1层第q个神经元的连接权为W(i,s,q)。各层神经元的输出满足：
为了提高算法程序的通用性，用数组y，θ，W分别存储变量的输入输出、阈值和权重，式(1)中：
i=1时为输入，i=N时为输出;
反向传播计算公式为
其中：W'和q'分别为前一次迭代时的权重和阈值分别为上一次对权重和阈值的修正幅度;为动量项系数;η为步长;P为样本数;为误差函数，各层的误差函数为
输出层误差
隐层误差
其中，t为样本的教师值。
5.2 硬件抗干扰处理
在二次回路中由于分布电容电磁感应等因素，可能对二次设备造成干扰。
线圈除了有电感、电阻外，两端的联线间和匝与匝之间还存分布电容，电容两端电压Uc变化可表示为
式中，
当电阻较小时，电容两端的最大电压可用式(11)计算。
对此种干扰，线圈回路采用并联二极管和电阻或阻容吸收回路降低干扰，除此之外，还要在二次回路采取屏蔽等以减弱通道上的干扰。
6 终端组件
终端组件是由一个串联在地线和检测地线之间的0.375 W/12 V终端稳压二极管以及一个并联在稳压管两端的氧化锌型压敏电阻器组成，如图1所示。稳压管是保证能正确检测地线回路完整的重要元件，它在导通后电压保持在12 V电压，而地线检测装置能通过测量和它串联在一个回路中的直流电源限流电阻上的电压来判定断线和短路故障，这样就保证了直流电源限流电阻上电压的独立性。压敏电阻器用来吸收回路中的感应电压和浪涌电压[6]。
7 结论
电缆地线断线监测装置能可靠地检测地线回路的完好性[7]，当回路中出现单相接地、短路和断路时，该电缆地线断线监测装置能正确切除相应断路器并通过指示灯指示出对应故障以帮助相关人员进行线路检修。
该装置能可靠地应用于冶金、露天矿山采矿等大型移动用电设备中[8]，防止操作人员触电，保证了操作人员的人身安全。
参考文献
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电缆井保护装置的研制 篇4
1 制作方法
(1) 采用20#轻型工字钢制作滑道主体, 每根滑道长3
m。滑道上部焊接开口环用于悬挂滑道, 其两端焊接钢板、圆钢、钢管用于滑道的连接。
(2) 悬吊装置主要由滑轮、连接架、电缆挂钩3部分构成 (图1) 。
其中滑轮用Ø140 mm胶轮配合轴承加工;连接架用2块250 mm×100 mm钢板加工制作, 钢板之间用2条M16 mm×160 mm螺栓连接;电缆挂钩用宽40 mm、厚8 mm的钢板焊接加工, 挂钩上部与连接架螺栓连接。
2 安装方法
(1) 用40 t手动葫芦将滑道主体固定在顶板锚索或锚杆上确保牢固, 根据移动变电站距工作面的距离确定所需安装的滑道主体的个数。
(2) 将悬吊装置间隔布置在滑道主体上, 一般间隔距离以3～4 m为宜。
(3) 将电缆和风水管路按一定次序放置在悬吊装置的下部挂钩上, 并用压片配合螺栓压紧固定。
(4) 悬吊装置间用长度合适的钢丝绳 (Ø6 mm) 连接作电缆保护绳。
(5) 将手摇绞车安装在滑道的外端, 绞车上缠绕的钢丝绳 (Ø6 mm) 与滑道里端 (靠近工作面侧) 悬吊装置连接。电缆推移装置如图2所示。
3使用方法
(1) 工作面推进一定距离后, 转动滑道外侧的手摇绞车, 通过牵引钢丝绳拉动滑道最里侧的悬吊装置向外移动, 逐渐向第2个悬吊装置靠近, 电缆随之下垂。
(2) 随着工作面的推进, 悬吊装置逐渐向外移动, 当滑道最里侧的悬吊装置通过第1节滑道后, 取下第1节滑道。
(3) 重复第1步和第2步, 悬吊装置不断向外移动, 滑道逐节取下, 电缆不断向外存储。当所有悬吊装置之间的距离均达到最小值时, 滑道上的电缆存储量达到最大, 悬吊装置不能继续移动。
(4) 将取下的滑道重新安装到已有滑道的外端, 并取下手摇绞车重新安装到最外侧滑道的外端
(5) 将最外侧悬吊装置拉移到滑道最外端, 电缆重新恢复平直, 形成电缆存储空间。
4结语
采用大滑道、大滑轮, 减小了电缆拖移的阻力, 配合手摇绞车的使用, 使综采工作面电缆拉移更为方便、省时、省力, 提高了工作效率, 减轻了劳动强度;用压片固定电缆与悬吊装置的结构, 避免了以前电缆捆扎混乱的问题, 实现了电缆合理有序布置;悬挂装置的间隔布置, 使电缆滑道具备了存储电缆的功能, 减少了电缆拉移工作量。
摘要：通过分析传统电缆拖移装置的缺点, 设计了一套操作简单、使用方便的电缆滑移装置。介绍了该装置的制作、加工、安装及使用方法。现场应用表明:采用大滑道、大滑轮, 减小了电缆拖移的阻力, 方便、省时、省力, 提高了工作效率, 减轻了劳动强度, 实现了电缆合理有序布置, 减少了电缆拉移工作量。
关键词：综采工作面,电缆滑移,滑道
参考文献
电缆井保护装置的研制 篇5
1 电阻概念及压接电阻测量
1.1 电阻概念
导体对电流的阻碍作用就叫电阻。电阻的主要物理特征是变电能为热能, 导体通电后产生电流热效应, 随着时间的推移, 导体表面温度不断上升, 且温度升高的快慢与达到的高低与电流平方成正比。电缆线压接端子在与电缆线压接时, 会产生电阻, 这一电阻的大小最好小于等于同长导线的电阻, 这样电缆线压接端子在与电缆线压接时, 没有改变电缆线的这一物理性能。但在对电缆线进行端子压接时, 难免会因压线钳、接线端子质量 (如端子壁厚薄、端子内壁处理等) 及压接时操作人员的工艺质量等原因, 会出现:压得过紧、剥线皮时不小心, 使电缆有断丝, 导致电缆线截面积减小, 压接端电阻增大;压得过松、端子内壁有氧化层等杂质, 使接线端子与电缆线接触不良, 导致压接端电阻增大;剥线皮不彻底, 内部透明层未剥开, 使接线端子与电缆线接触不上或接触不完整, 导致压接端电阻增大等。压接电阻增大会将流过它的电能变为热能, 使端头发热, 出现故障和危险。因此, 电缆线压接电阻的大小是在做完电缆线压接端子后需要知道的结果, 这一结果只能通过试验的方法得到。
1.2 压接电阻测量
压接电阻试验首先需要大电流提供设备, 以使试验电流通过压接端头产生压降, 这是压接电阻试验中的关键设备。目前, 同行业一般采用电桥法和接触压降法。电桥法是用电桥测量电阻, 无法克服测量时引入的接触电阻对压接电阻的影响, 此外试验电流小 (一般在10 A以下) , 无法模拟动态情况, 反映不出温度升高对压接电阻的影响;接触压降法是用回路电阻测试仪测量电阻, 回路电阻测试仪的工作电流是固定的, 一般有50 A、100 A两档, 没法按照试验标准对不同线径的电缆线施以规定的试验电流, 导致压接电阻试验的误差过大。
基于以上原因, 研制了高速动车组电缆线压接电阻检测装置。
2 压接电阻检测装置
高速动车组电缆线压接电阻检测装置由全自动智能电流发生器、直流电流比例标准和数字测量系统三部分组成。以大电流发生器根据试验标准对不同线径的电缆线提供准确而稳定的试验电流, 经整流、稳流, 使稳定度达±0.1 A, 以计算机系统为核心自动检测系统, 通过大电流流过电缆线压接端头, 使电缆线压接端头产生压降, 由数字表连接微型计算机通过专用软件进行测量计算, 实现终端压接端头的压接电阻测试。测试数据准确可靠, 测量精度高于0.5级, 抗干扰能力强, 工作效率高。
2.1 装置组成
本装置是由精密稳压器、微处理系统、控制系统、采样系统、步进调压器等组成的大电流输出设备, 是集计算机技术、微电测技术和自动控制技术于一体的新型智能化大电流发生装置。装置结构见图1。
2.2 装置各组成部分功能
(1) 精密稳压器提供稳定的电压;
(2) 步进调压器系统进行电压调节;
(3) 采样系统采集电流电压信号;
(4) 微处理系统和控制系统对由采样系统采集的电流电压信号进行控制和处理, 最后输出给被测回路, 完成大电流的稳定输出;
(5) 直流电流比例标准测量输出试验电流;
(6) 数字表连接微型计算机, 通过专用软件, 对流过压接端的电流产生的压降进行测量计算, 实现终端压接线头的压接电阻测试。
2.3 工作原理
该装置以微处理系统为核心, 通过双步进调压器串联使用, 提高调压器的电压调节细度, 采样系统、微处理系统、控制系统将波动的电流控制在±0.1 A范围内, 实现电流的稳定输出。输出的试验电流大小由直流电流比例标准进行测量控制, 该数值的试验电流流过电缆线, 在压接端子处产生压降, 此压降由数字表连接微型计算机, 通过专用软件, 进行测量计算, 实现终端压接端头的压接电阻测试。
2.3.1 全自动智能电流发生系统
全自动智能电流发生系统以微处理系统为核心, 通过双步进调压器串联使用, 提高调压器的电压调节细度, 使输入的交流电压经过整流电路滤波后, 得到较高直流电压, 由“变频转换”, 将高压直流逆变成高频交流, 经高频变压器, 变换次级, 再经高频整流滤波, 得到需要的输出电压;再由控制电路对输出电压和输出电流取样, 经闭环反馈后, 产生脉宽调制信号, 控制“功率转换”电路, 使输出电流准确而稳定地保持在某一固定值。
2.3.2 直流电流比例标准测量系统
采用基于直流电流比例标准为核心的测量技术, 通过磁调制器检测磁芯磁势, 经解调器解调后, 变成直流电压输出, 以此电压控制伺服电流源, 使伺服电流反馈流过次级绕组, 以使铁芯的磁通为零, 即通过从动源的作用, 使初、次级形成一个闭环系统, 能自动维持初次级磁势平衡, 此时有I1W1=I2W2, 即I1/I2=W2/W1。
2.3.3 测量计算系统
由全自动智能电流发生系统输出的电流经直流电流比例标准进行测量控制, 该数值的试验电流流过电缆线, 在压接端子处产生压降, 此压降由数字表连接微型计算机, 通过专用软件进行测量计算, 实现终端压接线头的压接电阻测试。
3 主要特点与技术指标
装置的主要特点:
(1) 电流、电阻两组数据同屏显示, 接触电阻值及压接电阻比率Kj直接读取, 读数清晰、直观。
(2) 全中文界面, 操作简单明了。
(3) 轻触式面板按键操作, 功能均可通过按键设定, 提高了产品安全性、可靠性。
(4) 全数字式调校, 摒弃了传统电位器调整方式, 调校准确、直观、方便。
(5) 主机加装进线静噪滤波器, 隔离了电网谐波及各电源间的干扰。
(6) 采用软开关技术, 消除高压侧辐射干扰。
(7) 主机具有软启动保护功能。
(8) 主机具有操作过电压、过电流、短路、过热等非正常情况下的自我保护功能。
(9) 采用软硬件抗干扰技术相结合, 性能稳定, 抗干扰能力强。
主要技术指标如下。
(1) 电流输出范围:0~300 A;
(2) 电流准确度:0.05%;
(3) 电流稳定度:0.05%;
(4) 电流波动:±0.1 A;
(5) 主机过热保护温度值:75 ℃。
4 电缆线压接电阻检测装置测量结果验证
数学模型:
式中:Rj为电缆线压接端子压接电阻;RAB为电缆线AB段电阻;RBC为电缆线BC段电阻 (见图2) 。
不确定度传播律:
4.1 RAB的测量不确定度
式中:RAB为电缆线AB段电阻;UAB为电缆线AB段的压降;I为施加在电缆线上的试验电流。
4.1.1 由测量重复性带来的不确定度分量
选截面积为60 mm2的试验导线, 按JIS C2805:2010《铜线用压接端子》, 试验电流为45 A。由全自动智能电流发生系统提供45 A的电流, 在重复性条件下, 对45 A电流在压接端子处产生的压降用数字表连接微型计算机通过专用软件进行测量计算, 10次重复测量得到的压接电阻值分别为:5.269、5.263、5.259、5.262、5.258、5.260、5.268、5.258、5.260、5.264 mΩ。
计算得到标准偏差:
2组平均值的标准偏差:
则标准不确定度:u1=0.005 709 mΩ。
4.1.2 由数字多用表的测量误差引入的不确定度分量
数字多用表最大允许误差为± (0.003 5%R D+0.000 5%FS) , 45 A电流在压接端子处产生的压降平均值为236.7 m V时的最大测量误差为0.013 28 m V, 该误差服从均匀分布, 取, 则。
4.1.3 由全自动智能电流发生系统准确度引入的不确定度分量
全自动智能电流发生器的准确度为0.05级, 在45 A电流时的允许最大误差为:△=45 A×0.05%=0.025 5 A, 该误差服从均匀分布, 取, 则。
4.1.4 合成不确定度
灵敏度系数:
由于以上各量彼此独立, 互不相关, 因此:
4.2 RBC的测量不确定度
式中:RBC为电缆线BC段电阻;UBC为电缆线BC段的压降;I 为施加在电缆线上的试验电流。
4.2.1 由测量重复性带来的不确定度分量
选截面积为60 mm2的试验导线, 按JIS C2805:2010《铜线用压接端子》试验电流为45 A。由全自动智能电流发生系统提供45 A电流, 在重复性条件下, 对45 A电流在压接端子处产生的压降用数字表连接微型计算机通过专用软件进行测量计算, 10次重复测量得到的压接电阻值分别为:8.854、8.862、8.851、8.856、8.866、8.864、8.855、8.865、8.860、8.853 mΩ。
计算得到标准偏差:
2组平均值的标准偏差:
则标准不确定度u1=0.003 862 mΩ。
4.2.2 由数字多用表的测量误差引入的不确定度分量
数字多用表最大允许误差为± (0.003 5%R D+0.000 5%FS) , 45 A电流在压接端子处产生的压降平均值398.6 m V时的最大测量误差为0.018 95 m V, 该误差服从均匀分布, 取, 则。
4.2.3 由全自动智能电流发生系统准确度引入的不确定度分量
与RAB由全自动智能电流发生系统准确度引入的不确定度分量相同, 为。
4.2.4 合成不确定度
灵敏度系数:
由于以上各量彼此独立, 互不相关, 因此:
4.3 Rj的合成不确定度
4.4 扩展不确定度
5 结论
由Urel=0.27%可知, 测量误差为±0.27%, 按误差理论, 属精密测量。本试验装置满足测量要求。
摘要：介绍压接电阻的概念及目前同行业压接电阻检测的现状与存在的问题, 阐述自主产品的研制依据和测量方法, 并对压接电阻的测量结果进行不确定度分析和评定。
关键词：动车组,电缆,电流,电阻,测试,检测装置,不确定度
参考文献
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圆尾绳断绳保护装置的研制 篇6
在摩擦式提升系统中, 圆尾绳通过圆尾绳悬挂装置与容器底部相连。根据相关规定[1、2], 安装圆尾绳悬挂装置时, 需在尾绳端部浇注巴士和金;为此尾绳需要打散, 酸洗并折弯。由于井筒内环境恶劣, 尾绳酸洗处容易腐蚀, 从而导致尾绳断裂, 圆尾绳断裂事故多在此处发生[3、4];一旦尾绳落入井筒内, 将严重损坏井筒设施, 并使尾绳报废, 造成重大提升事故。圆尾绳断绳保护装置 (以下简称“尾保装置”) 能够在尾绳断裂后, 承接断裂尾绳, 形成一套新的尾绳悬挂装置, 保证提升系统短时正常运行, 从而保护断裂尾绳及井筒设备, 有效避免此类安全事故的发生。
1 圆尾绳断绳保护装置的基本结构
尾保装置主要由连接头1、紧固装置3、拉杆4及承接装置5组成, 如图1所示。安装时, 使用连接头2替换原尾悬装置的连接头, 与提升容器底部相连;紧固装置与尾绳牢固连接, 并于承接装置之间留有一定的间隙。
在正常提升过程中, 原尾悬装置中的旋转器2作用不变, 用于释放提升过程中尾绳产生的旋转应力;此时, 紧固装置随尾绳旋转, 但是承接装置和主拉杆都不参与提升。当尾绳在旋转器根部断裂时, 紧固装置 (夹紧断裂尾绳) 跌落至承接装置上, 尾绳重量通过紧固装置-承接装接-拉杆-连接头传递至容器底部, 此时承接装置的旋转功能发挥作用, 用于释放尾绳旋转应力, 从而形成一套新的悬挂系统, 可以保证提升系统短时正常运行。
2 装置的设计及实施
2.1 紧固装置的设计
紧固装置主要由压板、卡绳器及接头组成。在正常提升时, 压板夹紧尾绳承载装置自重, 保证紧固装置随尾绳旋转, 同时为卡绳器提供预紧力;当尾绳断裂后, 接头落入承载装置的缓冲接头上, 卡绳器开始承载尾绳全部重量;卡绳器采用滚动摩擦楔形自锁结构[5、6], 其楔体使用1:20斜度, 自锁安全系数为1.98, 可以保证卡绳可靠。
2.2 承接装置的设计
承载装置主要由缓冲接头、轴承及底板等组成。当尾绳断裂后, 紧固装置的接头落入缓冲接头中;此时, 推力轴承在承载尾绳重量的同时, 保证尾绳可以旋转。在这里, 为了减少尾绳断裂时的冲击力, 缓冲接头使用软质聚合物材料制造, 同时在装置安装时, 控制接头与缓冲接头之间的间隙, 只需保证正常提升时, 两者之间不干涉即可。
2.3 拉杆的设计
尾绳断裂前, 拉杆仅承载设备自重;尾绳断裂后, 拉杆承载尾绳全部重量;在尾绳断裂的过程中, 虽然尾绳会分股断裂, 紧固装置逐步跌落至承载装置上, 但为安全考虑, 设计时仍考虑尾绳断裂时的冲击应力, 计算时采用冲击模型, 如图2。拉杆最大冲击应力[7、8]:
其中:σk为拉杆所受冲击应力;Q为尾绳重量;A为拉杆面积;l为拉杆长度;E为拉杆弹性模量;H为接头与缓冲接头之间的距离。强度校核时:
其中:σk为拉杆所受冲击应力;σb为拉杆抗拉强度;S为安全系数, 因装置短时运行, 无需考虑疲劳、腐蚀等的影响, 取S=2。
3 结束语
经过使用证明, 该装置对现有提升系统没有产生明显影响, 能够保证尾绳断裂后提升系统短时正常运行, 保护井筒设施及尾绳自身, 避免断裂的尾绳跌入井筒, 造成次生灾害的发生, 提高了提升系统的安全性, 有实际推广的价值。
摘要：当圆尾绳在旋转器根部断裂时, 圆尾绳断绳保护装置承接断裂尾绳, 形成一套新的尾绳悬挂装置, 可避免断裂尾绳落入井筒, 保护井筒设施, 从而提高提升系统的安全性。文章介绍了该保护装置的工作原理, 并在此基础上阐述了其关键部件包括紧固装置、承接装置及拉杆等的具体实施方法和计算模型;通过现场使用表明, 装置能够达到设计目标, 实现其基本功能。
关键词：圆尾绳,保护装置,拉杆
参考文献
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电缆井保护装置的研制 篇7
由于无源光网络(PON)系统线路速率有了极大提高,网络保护显得尤为重要。为了提高PON系统的可靠性,目前常见的有A、B、C、D 4类保护方案[1],其中,C类和D类保护类型提供了全网的保护,使得系统的可靠性最高,但由于保护成本太高,只有特别高端的用户才能承受,所以在实际工程中几乎没有用到。PON系统的主干光纤最长可达20 km,而且都是分布在户外,很容易受到损坏。一旦主干光纤损坏,系统将瘫痪,所有的用户都不能正常通信。考虑到接入成本和实用性,A类保护比B类保护更经济,更合理。
目前,对于A类保护方案一般的实现方法是在OLT内置一个1×2光开关和一个倒换保护模块。倒换保护模块可与OLT通信,当倒换保护模块检测到OLT相关的告警时,就触发1×2光开关切换到保护光纤[2]。这是一种低成本、实现机制比较简单的保护方法,但它最大的不足是需要与OLT通信,因此需要升级原有OLT的软件。由于这种保护方法与系统有关,而不同厂家的PON系统OLT的软件可能不同,使得其在应用时受到限制。
针对这种情况,本文提出一种低成本并可自动切换的PON系统主干光线路保护装置(OLP-P)。OLP-P完全独立于PON系统,仅根据光网络单元(ONU)的上行信号来判断光纤线路的状况并控制光开关的倒换。OLP-P避免了内嵌式保护的弊端,能保护各种厂家的PON系统。
1 OLP-P的保护原理
在PON系统中,上行方向使用时分多址(TDMA)接入方式,将多个ONU的上行信息组成一个时分复用(TDM)信息流传送到OLT[3]。根据动态带宽分配(DAB)原理,即使没有带宽请求,注册的ONU也都会周期性地产生上行报告,其波形如图1所示。这些报告一方面通知OLT传送的数据量,另一方面保证OLT的看门狗计数器不会因超时而注销ONU。
OLP-P在PON系统的位置如图2所示,它只能根据用户终端ONU发来的光(上行信号,1 310 nm)来判断工作通路是否出现故障。由于注册的ONU一定会周期性地产生上行报告,因此我们可以用比较器来检测上行报告的脉冲。当检测到脉冲时,我们就断定光纤是好的;如果在5 ms 内都没有检测到脉冲,就认为可能是光纤断了。之所以说是“可能”,是因为当所有注册的ONU都下线了或者OLT或光配线网(ODN)出现了故障,干线的上行方向也都没有脉冲。一旦 5 ms内没有检测到脉冲,就强制光开关切换到另一条备用线路,并等待10 s。等待10 s是为了给时间让掉线的ONU重新注册。如果10 s以后可以重新检测到脉冲,说明刚才的工作线路出现了故障,这样就起到了线路保护的作用;如果还是没有光,则说明可能是主备线路都出现了故障或者所有的ONU都下线了或者OLT或ODN出现了故障。
2 OLP-P的设计
2.1 OLP-P硬件的设计
硬件的切换控制模块如图3所示。U1为光探测器;U2是由宽带运算放大器组成的前置放大器电路;U3是信号整形电路;U4是模/数转换电路(DAC),它将设定的切换阈值转化为相应的电压;U5是由高速比较器组成的比较器电路;U6是由微处理器(MCU)组成的信号处理控制电路,其中MCU中集成了U4和U5;U7是1×2光开关;U8是显示电路,可以指示当前OLP-P工作在哪一路以及主备线路是否出现了故障。
根据计算,来自ONU的脉冲光(3%用于检测,97%用于正常的通信)到了U1的PIN管处的功率在-20～-45 dBm之间。PIN管将其转化为电流时是非常小的,需要一个U2前置放大电路,并将它转化为电压。U2主要由运算放大器组成。放大后的电压经过U3整形后,再进入U5比较器的正相端。U5比较器负相端接U4转化来的电压,作为参考电压。当正相端电压小于负相端电压时,比较器不产生中断,说明通信线路没有光;当正相端电压大于负相端电压时,比较器将产生一个中断,通知单片机有一个脉冲经过,这就说明线路通信正常。这些将作为软件控制的依据。
2.2 OLP-P软件的设计实现
根据OLP-P保护的原理,软件控制的流程图如图4所示。
具体的实现过程如下:
步骤1:OLP-P初始化。主要完成单片机I/O口的配置、DAC、定时器和比较器等的初始化,并完成主要全局变量的初始化。
步骤2:判断线路是否有光。当定时器出现1 ms中断时,比较单片机读比较器正相端的引脚的电压,如果电压小于参考电压,说明此时通信线路上无光,则无光次数的值加1;如果大于参考电压,或者产生比较器中断,都说明此时通信线路上有光,则无光次数的值为0。由于OLP-P检测的是脉冲光,定时器中断时,检测到通信线路往往没有光。但如果线路没有出现故障,就一定会产生比较器中断,如果规定无光次数的值合理,线路无光次数的值一定不会超过规定的值。当比较器捕捉到脉冲并产生一个中断时,无光次数又恢复到0,单片机判定通信线路是正常的。
步骤3:检测无光的次数是否大于规定的次数。如果条件成立,则转到步骤4;否则就转到步骤2。
步骤4:检测备用线路通信是否正常。读备用线路无光的次数,若小于规定的次数,说明备用线路正常,否则就不正常。如果是正常的,则转到步骤5;否则就转到步骤2。
步骤5:检测无光后光开关是否已经切换过。如果没有切换过,则转到步骤6;否则就转到步骤2。如果光开关已经切换了一次但通信线路还是不正常,这种情况的原因可能是:两条通信线路都断了、ONU都下线了、OLT或ODN出现了故障等。
步骤6:光开关切换到备用线路并等待10 s。之所以要等待10 s,是为了让掉线的ONU重新注册。因为OLP-P的保护是一种冷备份,需要OLT和ONU重新通信并注册。
步骤7:检测10 s后备用线路是否有光。如果线路有光,说明主用线路出现了故障而备用线路正常,OLP-P就起到了线路保护的作用;反之,说明可能是所有的ONU都下线了或者OLT或ODN出现了故障。这时如果主、备光纤的质量有差别,则光开关要切换到主用线路上;反之则可以不切换。步骤7后转到步骤2,实现一种无限循环。
3 OLP-P自动倒换实验
我们做了两个实验来验证OLP-P自动倒换功能和倒换时间以及在PON系统中的自动倒换功能和倒换恢复时间。
(1) 实验A:用示波器测试脉冲信号下OLP-P的自动倒换功能和倒换时间
用图5所示的实验配置来测试OLP-P的自动倒换功能及倒换所需的时间。连接好设备后,先让主、备线路都以正常方式通1 310 nm的脉冲光,然后强制断开光开关所在的工作线路,根据OLP-P的工作原理,倒换控制模块会触发1×2光开关切换到另一条线路上。图6是示波器捕捉到的倒换图形,可以看出OLP-P完成一次倒换的时间约为25 ms。
(2) 实验B:
用示波器测试实际PON系统中OLP-P的自动倒换功能和倒换恢复时间
用图7所示的实验配置来测试OLP-P在PON系统中的自动倒换功能及倒换恢复所需的时间。连接好设备后,先让PON系统正常通信,然后强制断开光开关所在的工作线路,根据OLP-P的工作原理,倒换控制模块会触发1×2光开关切换到另一条线路上。图8是示波器捕捉的图形,可以看出OLP-P在PON系统中完成一次倒换恢复的时间约为3.8 s。之所以这次的时间长达3.8 s,是因为3.8 s是OLP-P自动倒换时间和PON系统恢复时间的总和。PON系统的恢复时间是指倒换到备用线路后,OLT自动发现ONU、ONU重新注册等过程所需的时间。
4 结 论
本文提出的一种PON系统的保护装置OLP-P能实现简单而有效的主干光纤保护倒换功能,提高了PON系统的可靠性。与其他保护方法相比,该装置具有以下优点:
(1) 实现了PON系统主干光纤保护倒换,成本低,不需要倒换协议,实现机制简单;
(2) 不需要配置在PON系统中占主要成本的昂贵的冗余PON模块,成本优势十分明显;
(3) 与系统无关,不需要对已安装的OLT和ONU进行任何改动,具有现网的可操作性;
(4) 仅需要在现有的PON系统的OLT侧加入OLP-P,施工简单,实用性强。
摘要：无源光网络(PON)系统普遍采用点到多点的树形拓扑结构,它的主干光纤的生存性问题关系到整个PON系统的可靠性,因此对主干光纤进行保护是非常必要的。文章介绍一种低成本并可自动切换的PON系统主干光线路保护装置(OLP-P),并用两个实验来验证OLP-P的自动倒换功能和倒换时间以及在PON系统中的自动倒换功能和倒换恢复时间。
关键词：光线路保护,无源光网络,可靠性
参考文献
[1]张明伦,李玲.一种GPON网络保护的新方法[J].现代有线传输,2005,(5):59-61.
[2]任艳,左健.EPON系统中一种简便可行的光纤保护的实现方法[J].广东通信技术,2006,(9):15-18.
特高压串补保护控制装置的研制 篇8
关键词：特高压串补系统,串补保护控制装置,硬件设计,软件设计,保护配置,高实时性
0 引言
提高电能远距离输送容量的方式有两种,一种是建设新的线路,一种是提高原有线路的输送容量。对于建设新的线路,由于需要占用大量土地资源及建设大量中间变电站或开关站,成本非常高。若在满足新增输送容量的情况下,通过在线路上安装串补电容器以提高原有线路的输送容量[1,2,3],将是经济的选择。
目前我国已有多条在运行的特高压串补线路[4,5,6],对串补系统相关理论及技术的研究也有很多[7,8,9,10,11],但是串补保护控制设备还主要通过进口国外产品来满足市场需求。我国采用的串补保护控制设备主要来自ABB、西门子、诺基亚、通用电气等国外公司,国内只有中电普瑞公司有在运行产品。
为打破串补保护控制装置主要依靠进口的格局,我们对串补保护控制装置的研制及实验进行了专门的立项研究。本文首先分析了串补系统结构及故障类型,然后对串补保护控制装置的硬、软件研制及保护配置进行了系统的阐述,最后通过型式试验及数模实验验证了所研制装置动作行为的正确性,各项性能指标满足相关行业标准要求。
1 串补一次系统结构及故障类型
串补一次系统由串补电容器组、金属氧化锌限压器(MOV)、阻尼回路、火花间隙、旁路断路器、旁路刀闸、隔离刀闸、接地刀闸、串补平台组成,如图1 所示。
串补系统的电气量保护主要保护电容器组、MOV、火花间隙、旁路断路器及串补平台。电容器组是串补系统的基本功能元件,由多台电容器通过串并联方式组成,其故障类型主要包含电容器过负荷、电容器损坏(熔丝熔断或电容器击穿);MOV作为电容器组的主保护元件,用于限制电容器组过电压,其故障类型主要包括MOV过电流、过能量、过温度,双分支不平衡;火花间隙用于严重过电压时快速旁路串补系统,降低金属氧化物避雷器吸收的能量,主要故障类型包括间隙自触发、长时触发、拒触发、延迟触发;旁路断路器用于投入和退出串补系统,主要故障类型为合闸失灵、分闸失灵、压力过低等;串补平台用于放置串补系统设备元件,主要故障类型为主设备对平台闪络放电。
2 串补保护控制装置硬件系统研制
2.1 硬件系统需求分析
串补保护控制装置硬件研制难点在于其高实时性要求,既要满足高采样速率要求,又要满足高处理速度要求。串补保护控制装置需要具备很高的数据采样速率,来完整反映电容器经间隙放电及MOV过电压放电电流,一般继电保护每工频周波只需24个采样点(采样速率每秒1 200 点),本文研制的串补保护控制装置达到每工频周波200 个采样点(采样速率每秒10 000 点)。另外发生严重故障时为瞬时触发间隙以快速旁路串补系统,MOV高电流等快速保护要具备极高的实时性。
串补保护控制装置模拟量采用光数字采集模式,采样数据由安装在串补平台上的采集器通过光纤以FT3 点对点方式传输到合并单元,合并单元再将各采集器数据汇总打包传输给保护装置;开关量输入输出采用硬接线直接接到保护装置;人机交互具备按键操作及液晶显示功能,支持就地修改定值、投退压板、查看报告及运行数据等功能;具备采用快速以太网与远方监控系统通信功能,支持无人化运行管理。
2.2 硬件系统设计
该串补保护控制系统硬件由电源模块、模拟量输入及处理模块、开关量输入输出模块、保护CPU模块、通信CPU模块、人机接口模块组成,如图2所示。
模拟量输入及处理模块用于模拟量采集及处理,模拟量数据由合并单元通过光以太网通信方式输入。该模块采用高性能power PC处理器(PPC)作为中央处理单元,主频可达777 MHz,内含浮点处理单元以及快速以太网通信接口,浮点运算速度快,内部以太网接口方便与保护CPU模块间的实时通信;高性能大规模可编程门阵列(FPGA)部署有以太网控制器IP核,用于接收外部数据采集报文,并实现报文诊断及过滤,将采样值取出并打包,通过PCI express总线发给中央处理器;PCI express总线数据传输速率为2.5 Gbit/s,内部快速以太网数据传输速率为100 Mbit/s,而采样值传输所需传输带宽仅为10 M左右(纯采样数据所占带宽为7.68 M),因此完全满足采样实时性要求。
保护CPU模块的主要功能是进行保护逻辑的运算处理。CPU采用与模拟量输入模块相同的PPC处理器;采用两个片上以太网控制器分别与模拟量输入及处理模块和通信CPU模块通信;FPGA用于扩展局部总线、与间隙控制系统通信及处理B码对时。扩展局部总线用于开入开出数据交换;与间隙控制系统通信采用串口曼切斯特编码的方式,经光电转换模块通过光纤通信完成触发火花间隙及接收间隙控制系统运行状态信息。
通信CPU模块的主要功能是与监控系统通信及实现人机接口处理。处理器同保护CPU模块。对外通信通过交换控制器扩展4 路以太网实现与外部监控系统通信。FPGA用于对时信号处理、按键读取、信号灯驱动、液晶驱动器片选信号译码,液晶数据及主控制信号由CPU片上液晶控制器控制交换。
人机接口模块包括液晶显示器(240*320)、10个按键、12 个指示灯,用于实现人机交互,由通信CPU模块具体控制。
开入开出模块包含开入插件和开出插件。开入插件用于采集外部的开关量状态,主要包含旁路刀闸、隔离刀闸、旁路断路器位置、线路联跳串补开入等。开出插件用于驱动保护动作及告警信号,主要包括旁路断路器出口、重投出口、触发间隙出口以及相关的信号出口。
电源模块输出+5 V和+24 V电源,分别用于数字系统电源和继电器电源。
3 串补保护控制装置软件系统研制
串补保护控制系统软件分为底层支持软件和应用层功能软件,如图3 所示。
底层支持软件包括引导程序(Bootloader)、驱动程序、FPGA配置文件、嵌入式操作系统程序。引导程序用于将其他程序下载到CPU板flash存储器中;驱动程序用于完成文件操作、以太网、flash、FPGA等的驱动;FPGA配置文件用于具体配置FPGA的功能;嵌入式操作系统程序负责任务调度与资源管理。应用软件用于实现具体的保护控制逻辑判别、通信控制及人机接口控制,是装置功能的具体体现部分。
3.1 保护控制应用软件设计
底层支持软件由专门的嵌入式软件开发部门根据项目需求设计,本文不做详细介绍。
保护控制应用软件采用可视化编程环境设计。该环境采用模块化设计理念,将每种功能作为一个功能模块,将每个算法或功能单元作为一个具有输入输出引脚的元件,任何复杂的保护功能均可通过这些元件的有机组合来实现。可视化保护功能程序仅是一些逻辑图及算法单元的组合,通过可视化编译系统编译生成C语言及汇编语言源程序文件,然后再调用PPC编译器及连接器,编译、连接成最终下载到装置中的目标程序。
应用程序首先按不同功能划分为不同的功能模块,功能模块可以嵌套使用。如图4 所示,串补保护控制程序包括线路监测、电容器保护、MOV保护、平台闪络保护、线路联跳串补、次同步谐振保护等初级保护功能模块。然后再对每个保护功能模块进行逻辑图编程实现。对于复杂的保护功能模块,里面也可以建立二级功能模块。如图5 为电容器保护模块中的电容器不平衡低值保护程序。
该可视化编程环境同时支持实时仿真调试,可与装置进行实时通信,调取程序中所有监测数据的实时数值或状态。
采用这种可视化编程环境的优点是数据管理方便,逻辑清晰,开发人员可将主要精力用于保护功能实现,不易出错,便于查错,同时也便于多人合作开发。
3.2 串补系统保护配置
本串补保护控制装置集成了串补系统的全部保护功能,具体保护配置及动作输出如下。
电容器保护:包含电容器不平衡低值保护、电容器不平衡高值保护、电容器过负荷保护。电容器不平衡保护用于反映电容器是否有断线或击穿,该保护动作后直接旁路串补系统并闭锁重投;电容器过负荷保护用于反映电容器是否过电流,过流会导致电容器过热,可加速老化甚至损坏。电容器过负荷保护动作首先旁路串补,经过负荷闭锁重投延时后进行重投,重投成功则进入正常运行状态,若多次重投不成功,超过允许重投次数,则永久旁路串补系统。
MOV保护:包含MOV不平衡保护、MOV高电流保护、MOV短时能量保护、MOV高温保护。MOV不平衡保护反映MOV是否有损坏,该保护动作后触发间隙、旁路串补,并永久闭锁重投;MOV高电流保护、MOV短时能量保护、MOV高温保护主要反映MOV吸收能量,MOV吸收能量大于释放能量会导致温度上升,温度过高可导致MOV加速老化甚至爆炸。MOV高电流、MOV短时能量保护动作后触发间隙、旁路串补,在经重投闭锁延时后若重投条件满足则重投串补;MOV高温保护动作后触发间隙、旁路串补,暂时闭锁重投,待MOV温度降低到闭锁重投定值以下时,解除高温闭锁重投条件,但其本身不重投串补。
间隙保护:包括间隙自触发保护、间隙长时触发保护、间隙拒触发保护、间隙延迟触发保护。间隙自触发保护动作后旁路串补,暂时闭锁重投,经暂时闭锁延时后,若无其他重投闭锁条件,则重投串补,重投成功则进入正常运行状态,若在整定次数内重投不成功,则永久闭锁串补重投;间隙长时触发保护动作后旁路串补,永久闭锁重投,并远跳线路断路器;间隙延迟触发和拒触发保护动作后旁路串补,永久闭锁重投。
平台闪络保护:串补平台与串补系统低压端母线相连,平台闪络保护用于监视平台上安装的功能设备(电容器组、MOV组等)是否对平台闪络放电。平台闪络保护包括平台闪络高值保护、平台闪络低值保护,保护动作后旁路串补,永久闭锁重投。
旁路开关保护:包括旁路开关合闸失灵保护、分闸失灵保护、开关三相不一致保护、开关压力低保护。旁路开关合闸失灵保护动作后旁路串补,永久闭锁重投,并远跳线路断路器;分闸失灵保护、开关三相不一致保护、开关压力低保护动作后旁路串补,永久闭锁重投。
次同步谐振保护(SSR)监视线路SSR电流,若SSR电流大于动作门槛值,则次同步谐振保护动作。SSR保护动作后旁路串补,保护与线路相连发电机安全,经SSR闭锁重投延时后进行重投,重投成功则进入正常运行状态,若在整定次数内重投不成功,则永久旁路串补系统。
线路联切串补保护用于线路跳闸时旁路串补,降低潜供电流影响,提高重合闸成功率。保护动作后旁路串补,触发间隙,暂时闭锁重投,经闭锁重投延时后重投串补。
4 实验验证
为验证串补保护控制装置保护功能及性能是否满足设计要求,进行了详细的实验验证,包括型式实验验证及数模实验验证。
4.1 型式实验验证
型式实验包含电气性能检验及安全检验、电磁兼容检验。研制装置通过了国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心开普试验室全面的型式检验验证,报告编号为JW150215,检验结果证明各项功能及性能指标完全满足国标和企标要求。
4.2 数模实验验证
采用实时数字仿真仪(RTDS)搭建了数模仿真系统模型,模型采用双回线,一次系统接线图如图6 所示。
模型中串补系统参数如表1 所示。表1 中参数并不是相互独立的,由电容器电容量可求得电容器额定阻抗: Z =1 jw C ;电容器额定电压为电容器额定阻抗与串补额定电流之乘积:U =ZI ;三相电容额定容量为3 倍额定电压与额定电流之乘积:S =3UI ;MOV额定电压取1.29 倍电容器额定电压峰值,MOV伏安曲线数据根据保护控制装置的MOV模型设置;阻尼电抗与电阻用于限制电容器放电电流,防止瞬间放电电流超过间隙及旁路开关的允许范围。
线路模型采用分布参数模型(具体选择频基模型),线路参数如表2 所示。
在实验过程中,考核了串补系统所有电气量保护功能,但由于除了MOV短时能量及MOV高温保护外,其余保护均可在静模实验中得到精确考核,考核结果均包含在型式试验报告中,不再罗列详细的实验数据。这里仅列出MOV短时能量保护及MOV高温保护的实验定值及实验结果。MOV短时能量及高温保护定值如表3 所示。
从表3 定值可知,MOV分为两组,现场应用中两组MOV分别安装独立的CT,用于检测两组MOV流过的电流是否一致,主要用于MOV不平衡保护;MOV模块并联数乘以MOV模块串联数可计算出总的MOV模块数,结合MOV模块比热和质量,可以得出MOV总比热,用于计算MOV吸收能量后的温升;I500 A时MOV模块电压用于确定MOV伏安曲线,由于每个MOV模块特性参数并不完全相同,该定值反应了最终定型后MOV模块流过500 A电流时的平均电压值,现场一般需要根据实验获取;MOV短时能量保护定值确定了当MOV吸收能量超过该定值且仍在增加时,MOV短时能量保护动作,故障相发出触发间隙及合旁路开关命令。MOV高温保护定值确定了当MOV温度超过该定值且仍在上升状态时,MOV高温保护动作,三相同时发出触发间隙及合旁路开关命令。
串补线路近端区内三相故障时MOV短时能量保护的动作波形如图7 所示。
图7 中故障发生后,电容器出现过电压,MOV导通以限制电压继续上升,MOV最大电流峰值达到6.9 A。MOV导通后开始吸收能量,故障37 ms后,B相MOV吸收能量达到43.2 MJ,超过短时能量定值43 MJ,B相MOV短时能量保护首先动作,触发B相间隙并发B相旁路命令,B相间隙击穿,间隙电流峰值达到22.3 A,串补系统B相被旁路。随后A、C相MOV短时能量保护动作,并发出触发间隙命令及旁路命令;从波形看,A、C相同时动作,原因为任两相保护动作后均触发三相旁路动作,因此即便有一相短时能量不满足,在两相动作的情况下三相均旁路。
由于触发间隙命令为光信号,且间隙的动作时间极短,为微秒级,故间隙基本瞬时被击穿。而旁路命令经保护装置继电器节点输出,同时旁路开关合闸时间为30 ms左右,因此旁路命令晚于触发间隙命令4 ms左右(保护继电器动作时间),同时旁路开关合闸成功时刻晚于间隙动作34 ms左右。旁路开关合闸后,间隙被旁路,间隙电流减为0,电弧熄灭。
图8 为串补线路近端区内三相故障时MOV高温保护的动作波形。MOV高温保护动作时间与故障前MOV温度有关,由于MOV高温保护定值为125 ℃是固定的,若故障前MOV温度低,则MOV温度定值与故障前温度之差就大,MOV允许吸收的能量就多,MOV高温保护动作时间就长;反之,MOV允许吸收的能量就少,MOV高温保护动作时间就短。
图8 中故障发生前MOV温度为25 ℃。故障发生后,MOV过压导通,吸收能量,温度升高,故障45.5 ms后,B相MOV温度达到125.3 ℃,超过MOV高温保护定值125 ℃,高温保护动作,三相同时触发间隙并发旁路命令,旁路串补系统。
5 结语
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