智能化變電站10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)研究

徐穎敏

（珠海電力工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，廣東 珠海519000）

0 引言

作為電力系統(tǒng)中直接向10 k V配電網(wǎng)分配電能的電氣設(shè)備，10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜長(zhǎng)期通過(guò)較高的負(fù)荷電流，有部分高壓開(kāi)關(guān)柜甚至長(zhǎng)期通過(guò)高達(dá)4 000 A的電流。如此高的工作電流，再加上高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部各插頭（接頭）發(fā)生位置偏移、動(dòng)靜觸頭等發(fā)生松動(dòng)、用料不良等原因?qū)е碌慕佑|不良進(jìn)而致使電阻增大，最終使得10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重。在國(guó)家相關(guān)規(guī)范中，對(duì)于10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部溫度有明確的規(guī)定，一旦超過(guò)了溫度允許值，就有可能導(dǎo)致10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行事故。因此，采取一種有效的在線測(cè)溫技術(shù)來(lái)對(duì)10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是十分有必要的。

1 10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜在線測(cè)溫的特點(diǎn)

10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜由于設(shè)備結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方面的具體要求，其在線測(cè)溫技術(shù)有以下特殊性［1］：

1．1 非接觸式的測(cè)溫技術(shù)難以滿足要求

以當(dāng)前應(yīng)用較多的XGN型及KYN型開(kāi)關(guān)柜為例，其內(nèi)部包含斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、CT以及電纜頭等電氣元件。為避免因積污和受潮引起污閃事故，同時(shí)也為了避免小動(dòng)物誤入造成短路，XGN型開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的導(dǎo)電部位都進(jìn)行了絕緣熱縮包封，即開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部需要進(jìn)行測(cè)溫的部位幾乎都被絕緣體包裹，使得紅外測(cè)溫技術(shù)難以發(fā)揮作用。

1．2 測(cè)溫裝置需要進(jìn)行高壓絕緣

10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜正常運(yùn)行狀態(tài)下，其額定電壓為10 k V，測(cè)溫裝置必須裝設(shè)于測(cè)溫點(diǎn)的帶電設(shè)備上，而溫度信號(hào)的接收裝置則在開(kāi)關(guān)柜的柜體上或者柜體外，這就意味著測(cè)溫裝置與接收裝置之間要進(jìn)行高壓隔離，同時(shí)還不能對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣元件的安全距離造成影響。這可以說(shuō)是開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐需要解決的首要問(wèn)題，也是影響在線測(cè)溫技術(shù)發(fā)展的重要原因。

1．3 不能影響到開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部原有電氣元件的性能

10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部很多電氣元件都需要根據(jù)運(yùn)行方式來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的分合操作，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等。這就要求在線測(cè)溫裝置的安裝與工作不能對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部原有電氣元件的工作性能造成影響。

1．4 要能適應(yīng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部惡劣的工作環(huán)境

由于目前應(yīng)用的10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜都為全密封結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部通風(fēng)不佳，溫度較高；再加上高壓開(kāi)關(guān)柜的工作電流都在數(shù)千安培，又處于變電站這種電磁干擾較為嚴(yán)重的環(huán)境中，因此要求在線測(cè)溫技術(shù)要具有良好的抗干擾能力，能保證測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的可靠性。

2 10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)研究現(xiàn)狀

2．1 紅外測(cè)溫法

作為一種典型的非直接接觸測(cè)量方法，紅外測(cè)溫技術(shù)的組成單元包括紅外探測(cè)儀、光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)放大裝置以及信號(hào)處理、顯示輸出等部分。紅外探測(cè)儀能將入射的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)放大及處理后，即轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。目前紅外測(cè)溫儀現(xiàn)場(chǎng)使用十分方便，還具有拍照和自動(dòng)尋找最高溫度點(diǎn)等擴(kuò)展功能，在電力行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。但對(duì)于10 k V開(kāi)關(guān)柜而言，由于紅外光路會(huì)受到開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元件及絕緣體的遮擋，難以準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)元件的溫度值，也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行校正，因此通用性較差，只能用于早期10 k V開(kāi)關(guān)柜溫度的監(jiān)測(cè)，而不能用于目前廣為使用的全封閉式金屬開(kāi)關(guān)柜［2］。

2．2 無(wú)線測(cè)溫法

無(wú)線測(cè)溫法是一種新型的測(cè)溫方法，它一般由分散式測(cè)溫裝置、溫度信息接收裝置以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3部分組成。其中，分散式測(cè)溫裝置直接安裝于各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，而溫度信息接收裝置的放置地點(diǎn)與開(kāi)關(guān)柜之間要有一定的距離，兩者之間通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)了高壓的隔離與絕緣。此種方法能夠解決紅外測(cè)溫技術(shù)在全封閉式金屬開(kāi)關(guān)柜中應(yīng)用的局限性，但同時(shí)也存在一定的問(wèn)題。最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是分散式測(cè)溫裝置工作穩(wěn)定性問(wèn)題，由于該裝置的電源一般為電流感應(yīng)式電源，其能量大小隨電力負(fù)荷的變化而改變，在電力負(fù)荷曲線變化很大的情況下，其能量也會(huì)有很大幅度的改變，這樣就會(huì)造成測(cè)溫裝置時(shí)常出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象［3］。

2．3 光纖測(cè)溫法

光纖測(cè)溫技術(shù)作為一種新興的測(cè)溫技術(shù)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。其最大特點(diǎn)就是可以對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣元件（如母排、動(dòng)力電纜的接頭等部位）進(jìn)行“零距離”的溫度監(jiān)測(cè)。由于光纖的特性，其既不會(huì)受到復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，也不會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部原有電氣元件的特性造成影響，具有在高電壓、強(qiáng)輻射和腐蝕以及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下不間斷連續(xù)測(cè)溫的優(yōu)異性能，這是其他測(cè)溫技術(shù)所無(wú)法比擬的，因此十分適合10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度測(cè)量。

3 測(cè)溫技術(shù)比較

表1為10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜各種測(cè)溫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比［4］。

表1 測(cè)溫技術(shù)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

為了保證智能化無(wú)人值守變電站中10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜的安全可靠運(yùn)行，隨著新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，智能化變電站電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用，與此同時(shí)，10 k V高壓開(kāi)關(guān)柜的在線測(cè)溫技術(shù)也必將得到進(jìn)一步的應(yīng)用與推廣。

［1］王小華，蘇彪，榮命哲，等．中壓開(kāi)關(guān)柜在線監(jiān)測(cè)裝置的研制［J］．高壓電器，2009（3）

［2］王紹亞，宋光輝，孫偉紅，等．開(kāi)關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用研究［J］．中國(guó)科技信息，2011（23）

［3］王志勇．變電站高壓開(kāi)關(guān)柜在線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．企業(yè)科技與發(fā)展，2011（20）

［4］杜永平，曹新義，夏長(zhǎng)虹．分布式光纖測(cè)溫技術(shù)在全封閉開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用［J］．電力設(shè)備，2008（4）