內置測溫傳感器的10 kV封閉式環網柜電纜頭測溫技術研究

林巨軍 虞 偉

(國網浙江省電力公司岱山縣供電公司，浙江 舟山 316200)

內置測溫傳感器的10 kV封閉式環網柜電纜頭測溫技術研究

林巨軍 虞 偉

(國網浙江省電力公司岱山縣供電公司，浙江 舟山 316200)

針對10 kV環網柜、開閉所及開關柜內電纜頭被柜體密封，造成正常運行方式下柜內電纜頭無法巡視、測溫的問題，提出了一種在不破壞柜體機械閉鎖和電氣閉鎖的前提下，對運行中環網柜、開閉所及開關柜中電纜頭進行溫度監測的方案，有效減少了停電次數和停電時間。該方案不僅可以保證電纜箱式設備的正常運行，而且隨時能在正常運行方式下對電纜頭進行溫度監測，有效預防電纜發熱事故發生，大大提高了環網柜、開閉所及開關柜的供電可靠性。

10 kV環網柜；電纜箱式設備；巡視；測溫

0 引言

隨著科技發展和進步，企業對供電可靠性和電能質量的要求也越來越高。國家電網公司提出了狀態檢修的目標，以提高設備利用率。要實現狀態檢修，狀態監測就變得越來越重要，而電氣設備溫度是反映設備運行工況的一個重要指標。

電氣系統中大量設備過熱故障引起的火災90%以上是進出線電纜連接頭接觸不良造成的。此外，在線運行溫度檢測技術難度較大，無法進行溫度在線監測，而不得不降容使用設備，造成了很大的浪費。因此，進行電纜頭溫度在線監測的研究和示范工程建設，充分發揮設備的能力，保證設備安全運行，尤其是保證電力系統主要設備裝置的可靠運行，提高電力生產的質量，已刻不容緩。

城市經濟高速發展的現在，電纜線路在城市配網中的應用越來越廣泛，環網柜、開閉所也隨之廣泛應用于配網電纜線路中。電纜頭作為電網安全可靠運行的薄弱環節，其性能質量不僅取決于電纜頭的材料，更取決于電纜頭的制作工藝，還與實時負荷大小有關。上述任一因素都可能導致10 kV環網柜、開閉所及開關柜內電纜頭出現發熱情況，如果沒有及時巡視到位或監測發現，負荷持續增長，電纜頭溫度將上升，直至引發爆炸，其甚至會使柜內絕緣套管炸裂，公共氣箱漏氣，造成整個環網柜或開關柜報廢。一臺常見的兩進四出的環網柜價值30萬元，再加上檢修材料費、施工費還有停電損失，事故損失約為35萬元。開閉所造價更高，損失將會更大。所以，電纜頭發熱后果相當嚴重，需加強巡視和測溫，防范事故發生。

1 目前無線測溫系統存在的問題

目前市場上已有的電纜頭無線測溫系統大多采用獨立的測溫傳感器，傳感器通過捆扎等方式安裝在電纜頭的外表層上。此類無線測溫系統存在以下問題：

(1) 采取這種安裝方式，當設備運行一段時間后，會造成傳感器不牢固甚至脫落。

(2) 測溫傳感器僅與電纜頭外表接觸，測得的溫度與電纜頭實際發熱溫度有較大偏差。

(3) 受安裝空間所限，應用場合受外部結構和安裝條件影響較大。

(4) 傳統傳感器都采用電池供電，電池存在使用壽命問題，需要定期更換，無法真正意義實現免維護。

2 內置測溫傳感器測溫的優勢

本次采取傳感器與電纜頭一體化集成的方案，無線測溫傳感器內置于電纜頭絕緣塞防護帽中，或者澆注于電纜頭絕緣塞中，還可以集成到帶電指示器中。測溫傳感器采用感應取電方式供電，無需更換電池。通過一體化設計實現測溫傳感器易安裝、高可靠、免維護。

通過對電纜頭溫度進行測量和監視，可以全面了解其絕緣老化情況，準確評估其工作狀態，及時發現其故障隱患，對提高電纜頭運行可靠性、減少故障發生次數、降低故障損失具有重要意義。

(1) 該系統試用后，明顯提高了運行人員發現電氣設備缺陷的能力，對保證供電可靠性起到了很大的作用。

(2) 避免了無法準確測量電纜頭溫度或測量偏差大、不可遠傳、無法實時在線監測發熱點等缺陷。

(3) 該系統實現了溫度在線監測，也可以向智能開關控制器、智能變電站通信管理機等設備轉發數據，為一、二次設備智能化提供溫度測量信息，降低了運行維護人員工作強度，提高了電氣設備安全運行水平。

(4) 提高了電氣設備的運行水平，降低了電氣設備因過熱問題損壞的幾率，大大降低了設備的運行維護費用。

(5) 有效減少了電量損失，提高了供電量。過去，由于進出線電纜頭發熱無法觀察和檢測，只有發熱造成放電起火或故障短路后才能發現問題，往往會造成某段母線停電或一個間隔停電，搶修難度非常大，可能導致局部地區長達幾個小時或上十小時的停電。

(6) 節省了運行人員的設備巡視費用。

3 系統結構

基于創新的專利技術，把溫度傳感器嵌入安裝到電纜頭中，實現了測溫傳感器和電纜頭制造安裝工藝的完美結合，徹底解決了測溫傳感器的安裝工藝問題，極大地提高了電纜頭測溫技術的可用性。電纜頭測溫系統組成如圖1所示。

電纜頭測溫系統由無線測溫傳感器、無線溫度采集器和后臺專家系統組成。測溫傳感器內置于電纜頭，傳感器與采集器之間采用ZigBee無線通信技術實現信號傳輸，采集器通過RS-485接口或ZigBee無線通信接口向后臺專家系統或第三方信息集成系統發送數據。

4 結語

10 kV環網柜、箱式開閉所、常規開閉所、開關柜及變電站10 kV出線的電纜頭一般由熱縮式或冷縮式絕緣材料制作而成，具有銅屏蔽層和鎧裝層接地措施，

圖1 電纜頭測溫系統組成

可以帶電觸摸，特別是10 kV環網柜、箱式開閉所電纜頭可以帶電插拔。常用的電氣測溫設備是紅外測溫儀，其原理是利用紅外成像技術測量發熱點溫度，但不能穿透柜體金屬對電纜頭進行直接測溫。10 kV環網柜、箱式開閉所及開關柜內電纜頭正常運行方式下不僅不外露，而且被金屬柜門密封(環網柜柜體大門打開后，每個間隔還有金屬門)，不僅有機械閉鎖裝置，還有電氣閉鎖裝置，只有在停電后合上接地開關，才能解除閉鎖打開金屬門，否則設備正常運行時無法對環網柜、箱式開閉所及開關柜內電纜頭進行巡視、測溫。供電企業不會為了監測電纜頭有無發熱而把每臺環網柜或開關柜停止運行，解除備用，這將違背供電企業持續提供優質服務的初衷。所以10 kV環網柜、箱式開閉所、常規開閉所和變電站內中壓出線開關柜內電纜頭的測溫問題亟待供電部門解決，本文就為此提供了一個可供選擇的方案。

[1]周長鎖.基于LPC908的電纜頭測溫系統[J].電工技術，2006(9)

[2]曾輝.CTM-3型電纜頭溫度智能監測系統[J].電氣應用，2005(1)

[3]蓋文福.高壓電纜溫度在線監測系統中熱點位置研究[J].電力設備，2008(9)

[4]時斌，蔣玉俊.基于光纖傳感器的開關柜及其接點溫度的在線監測系統[J].電氣時代，2007(1)

2014-10-31

林巨軍(1971—)，男，浙江舟山人，高級工程師，黨委書記，從事配網智能化管理工作。