隔離開關測溫在智能變電站中的研究與應用

田吉剛

摘 要：針對傳統隔離開關觸頭測溫方法難以滿足智能變電站無人值班要求，依托工程研究應用了高精度、高可靠性、響應速度快的觸頭測溫隔離開關組合電器，實現隔離開關測溫在線監測和隔離開關電子式互感器的一體化，從而大幅減小變電站的占地面積，有效降低成本，提升了變電站的智能化水平。

關鍵詞：隔離開關；觸頭測溫；電子式互感器；智能變電站

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

隨著社會經濟不斷發展，用戶對供電可靠性要求也越來越高。在敞開式變電站中隔離開關是配電裝置的重要組成部分，隔離開關工作的可靠性與觸頭溫升有著密切關系。在隔離開關運行過程中，常常由于工作環境惡劣使接觸電阻增加，引起隔離開關觸頭溫度過高，加劇接觸表面氧化，導致接觸松動產生電弧放電，最終造成隔離開關損壞或更加嚴重的事故。隔離開關是變電站運行操作中主要涉及的設備，敞開式配電裝置中停送電主要涉及斷路器斷開閉合、隔離開關隔離合閘等，對隔離開關觸頭溫度進行檢測和監視，提前發現和排除熱故障隱患，對配電裝置的安全可靠運行具有非常重要的意義。

1 隔離開關觸頭測溫監測現狀及存在問題

如何對隔離開關觸頭進行溫度監測一直是電力企業及相關設備供應商急于解決的問題。隔離開關位于高電壓、高溫度、高電磁干擾環境中，傳統對隔離開關觸頭的測溫方法如”熱電偶法”無法滿足日益增高的電壓電流環境。近年來，以紅外測溫為代表的非接觸式測溫儀得到了廣泛的應用，但因輻射測溫準確度受到被檢測表面發射率及環境條件的約束，且需要人工巡視，為檢測工作帶來巨大影響，且無法適應無人值守的變電站工作要求。以紅外測溫為基礎的測溫系統易受環境因素影響，以上測溫方法可靠性、穩定性差并且響應速度滯后，不能及時發現觸頭溫度過熱的情況容易造成事故擴大嚴重化。因此需開發出一種高精度、高可靠性、響應速度快的觸頭在線智能測溫系統。

2 具有觸頭溫度在線監測功能的電子式互感器與隔離開關集成的敞開式智能組合電器技術原理

四川省電力公司組織四川電力設計咨詢有限責任公司、四川電力試驗研究院、南京新寧光電工程有限公司、湖南長高高壓開關集團股份公司依托220kV 泰興變電站新建工程、220kV 綿陽東變電站新建工程對具有觸頭溫度在線監測功能的電子式互感器與隔離開關集成的敞開式智能組合電器進行了研究并在工程中成功應用。

主要技術原理是將隔離開關與ECVT（電子式電流電壓互感器）集成在一起，組成隔離開關與ECVT一體且具有隔離開關觸頭測溫在線監測功能的敞開式智能組合電器，以實現設備集成減少占地面，并實現對隔離開關觸頭溫度實時在線監測的智能化功能。將電子式電流電壓互感器的套管代替水平型隔離開關的靜側絕緣子安裝在隔離開關底座上；隔離開關靜觸頭設置在互感器頭部側面，在隔離開關靜觸頭接觸部位嵌入溫度傳感器探頭，傳感線貼著隔離開關靜觸頭進入互感器頭部；光纖傳感測溫探頭采用光柵技術、宜安裝、測溫準確高、可保證長期運行，隔離開關觸頭溫度在線測溫系統接入變電站一體化信息平臺，實現在線監測主站對信息的實時監測。以220kV組合開關為例，以下是集成后的斷面圖：

3 主要研究成果

（1）通過對“具有觸頭溫度在線監測功能的電子式互感器與隔離開關集成的敞開式智能組合電器”研究取得2項技術專利，分別為實用新型專利“電子式互感器與隔離開關集成的敞開式智能組合電器（專利號ZL201020570267.1）和智能隔離開關在線測溫系統（專利號ZL201020570799.5），并已經通過了機械工業高壓電器設備質量檢測中心的型式試驗，并在220kV 泰興變電站、綿陽東變電站實踐應用，提出了對設備基本技術條件、性能要求、試驗、運輸與安裝要求等具體要求并在工程實踐中加以驗證完善，設備投運至今運行穩定良好。

（2）本項目實現設備集成可以優化配電裝置布置，減少占地面積；以泰興站為例，與典型設計對比，220kV集成組合設備縱向尺寸由原來的17.0米壓縮為10.0米，節約率為41.17%；110kV集成組合設備縱向尺寸縱向尺寸由21.15米壓縮為18米，節約率為14.89%。以220kV集成組合設備為例，以下為優化前和優化后的尺寸對比：

（3）本項目實現了隔離開關的智能化，將傳統的人工巡視以及紅外測溫升級為實時監測，并且可以進行報警溫度界限設置自動報警，觸頭溫度實時通過變電站一體化信息平臺遠傳至狀態監測主站，適應智能化變電站無人值班以及狀態檢修要求，減少隔離開關觸頭過熱事故發生。

4 主要技術性能指標分析

與傳統設備配置相比，隔離開關與ECVT組合敞開式智能組合電器經濟效益優勢主要體現在以下方面：

（1）占地面積。傳統設備配置：電流互感器，電壓互感器，隔離開關單獨配置，分散占地；新型組合電器：三者集成配置，實現原來的設備三變一， 220kV縱向尺寸減少7米，110kV縱向尺寸減少3.15米，具有設備布置優化集成，功能集成，配置優化，節約占地，實現了不再生資源土地的節約。

（2）新材料應用。傳統設備配置：傳統互感器含油、氣等容易污染環境；新型組合電器：電子式互感器具有絕緣性能好、無磁飽和鐵磁共振和磁滯效應、暫態響應及穩定性好、暫態響應范圍大、測量精度高等特點。實現了新技術，新結構，新材料應用，降低污染，體現了環境友好。

（3）節約鋼材、安裝工程量。傳統設備配置：隔離開關、電流互感器、電壓互感器獨立設備分為3個廠家各需單獨支架，分為3次安裝，設備間需要導線及金具連接；新型組合電器：隔離開關和互感器集成在一起，一個間隔減少4個鋼支架基礎，可以節約800kg鋼材，減少連接導線和相應金具；一次性采購、安裝；節約鋼材量顯著、節省安裝人力及工作量。

（4）實現隔離開關狀態檢修。傳統設備配置：定時人工巡視紅外測溫；新型組合電器：對隔離開關觸頭溫度實時監測，實現設備狀態可視化、遠程化，提前發現設備故障先兆，實現觸頭測溫智能化。提高安全性、可靠性和設備管理水平，節約運行維護成本。

結語

研發的“具有觸頭溫度在線監測功能的電子式互感器與隔離開關集成的敞開式智能組合電器”可實現設備集成節約占地，實現隔離開關的觸頭溫度在線監測的智能化，可以適用于交流110（66）kV～750kV 變電站采用敞開式布置的新建工程，尤其是對于站址布置尺寸較受限制的敞開式方案。

參考文獻

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