10kV高壓開關柜電氣設備在線測溫系統應用研究

劉欣 王俊娜 姜照豐 朱寶軍

（國網新疆電力有限公司芳草湖供電公司，新疆 昌吉 831208）

電力設備是供電能夠順利進入到千家萬戶進行使用的基本條件。10kV高壓開關柜又是整個配電系統中必不可少的電氣設備，開關柜的可靠性直接影響著配電系統的正常運行和供電質量。我們必須對高壓開關柜的優化設計以及應用進行系統且全面的研究，在不斷的實踐之中積累經驗，善于發現現有高壓開關設備設計中存在的不足并加以改進。

一、封閉高壓開關柜在線測溫技術分析

變電站設備溫度監測是指通過監測設備對變電站關鍵部件的溫度進行實時監測，以了解設備的溫度變化情況，并做好實時預警工作，以減少高壓開關柜運行事故的發生。因此，實時在線測溫具有以下兩種功能：一是實時監測溫度，了解設備運行狀態，并做好應急處理，減少事故發生；二是實現無人化的24小時實時監控，減少人力消耗，降低運行成本。高壓開關柜在測溫技術上具有一定的先進性，運行安全可靠。裝置需要在開關柜內長期穩定運行，對于系統和裝置都需要達到兼容性和經濟性的要求，方便系統后期的拓展。

二、高壓開關設備的主要組成

（一）斷路器

從最初體積龐大、需頻繁維護的抽出式空氣絕緣斷路器，到體積小、存在安全隱患的油斷路器，發展到安全可靠的六氟化硫和真空斷路器；真空斷路器極柱從真空泡裸露到組裝式極柱，再到環氧澆注固封式極柱；斷路器的操動機構從復雜裝配機構到模塊化機構，再到永磁機構；各項技術都得到了極大的發展。KYN28-12金屬鎧裝移開式開關柜可配用VD4（ABB）、HVX12或EV12（施耐德）、3AE1（西門子）、VS1（森源）、CV2-12（常熟）等廠家的真空斷路器設備。

（二）開關柜結構設計

就當前KYN28-12金屬鎧裝移開式開關柜設備的結構來看，柜體主要包括5個部分，即含儀表室、電纜室、手車室、電纜室，母線室和柜頂小母線室，柜頂設有二個泄壓通道，這幾個間隔小室結構之間既彼此聯系，又相互獨立。每一個小室構成部分都具備各自的功能。柜體主要采用厚度2mm敷鋁鋅板板材經數控機床加工后鉚接而成，柜體結構先進、緊湊、合理、安全可靠、性能優越。

（三）傳感器和保護繼電器技術

傳感器和保護繼電器是緊密相連，技術同步演進。傳感器如“眼睛”，將電流圖像傳送給“大腦”保護繼電器，后者分析圖像以確定信號為正常或故障。從機電式設計的老式保護繼電器到如今新型數字繼電器只需要低功率電流互感器（LPCT）提供信號。低功耗傳感器和數字電表有效提升控制和監控能力：緊湊型低功率電子式電流互感器（LPCT）和低功率電子式電壓互感器（LPVT）可取代傳統的大型CT和VT。

三、無源無線溫度監測的應用

（一）總體工程應用

本文設計的無線溫度監測系統將直接采用溫度傳感器去采集關鍵設備上的溫度，并通過無線網絡傳遞給系統的核心部件。將這些核心部件的溫度收集完成后，系統設定算法對溫度數據進行統計分析，并按照各個零部件預設的溫度設置實時報警等功能。最終，系統將分析得出的相關結論傳遞給設備運維部門，設備運維部門將根據系統傳遞的結果進行綜合分析，并且制定設備運維管理措施，減少設備故障次數和時間，提高配電運行效率。

（二）前期工程安裝

變電站總共有8個開關柜，本次設計的無線溫度監測系統包括兩部分，一部分為傳感器，每個開關柜設有12個溫控監測點，合計96個溫度傳感器。另一部分為數據組網，溫度監測裝置16臺、監測主機2臺。將前期施工流程劃劃為7個步驟，如表2所示，從施工前的碰頭會開始，到前期準備工作、安裝、調試、測試、到竣工驗收，都有較為明確的施工標準，以確保無源無線溫度檢測系統安裝完成。

表2 施工流程

（三）效益分析

一是無源無線測溫系統的投入使用，可以對開關柜的溫度進行7×24h不間斷的實時監測，及時發送準確的監測數據，防止因為電氣設備溫度過高而造成電網故障。另外，該系統提供實時報警功能，可以實現防范于未然，避免不可預估的損失產生。二是無源無線測溫系統的使用將之前的“被動檢修”改變成為“主動檢修”。可以為狀態檢修提供事前的數據準備，不斷提高電網的安全運行水平和供電可靠性。當前供電公司已經對部分變電站的開關柜進行溫度在線監測，實現對“狀態檢修”提供科學的數據支撐和依據。通過該系統的投入使用也可以提高巡檢效率，減少運維人員工作量，提升供電運行效率。

總結：本文結合電網系統中封閉式10k V高壓開關柜的工程應用需求，提出新型無源無線溫度傳感方法和開關柜無線測溫智能監控系統的監測技術，最后結合變電站的掛網測試算例說明監控系統的安裝工藝和應用效果。該系統的應用可有效提高電網運行部門的設備巡檢自動化水平，加強電網設備的安全管控，同時具有廣泛的工程應用前景。