电力系统高压开关柜在线测温技术

电力系统高压开关柜在线测温技术

作者：李静贺

来源：《装饰装修天地》2015年第03期

摘要：近年来，随着计算机技术、网络通讯技术、传感器技术、光纤技术等发展，推动了高压设备在线监测和故障诊断技术的发展。

关键词：高压开关柜;测温;在线监测

前 ;言

发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电气设备。在设备长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致火灾事故。近年来，在电厂和变电站已发生多起开关柜过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键。通过监测开关柜内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，但由于开关柜内高压的结构，无法进行人工巡查测温，因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段，随着智能电网的发展，对高压开关柜进行实时监测和状态检修势在必行。

一、高压开关柜在线测温技术介绍

1.原理

常规的检测方式并不能发现开关柜潜在故障，更无法判断故障发展趋势，针对人工巡检不足，各研究院、生产厂家开发了一系列新型在线测温装置，这些装置的测温原理大致分为以下几种：

1.1红外成像：通过红外热成像仪获得开关柜的红外谱图，由谱图间接判断开关柜温度。

1.2传统接触式测温、红外信号传输：采用传统的接触式温度传感器（热电偶、集成温度传感器等）测温。传感器信号处理电路安装在高压母线上，电源经过感应线圈从高压母线获得，测量所得信号经数字编码后驱动红外发射管，由安装于柜体低电位上的红外接收管接收红外信号，再通过解码电路得到温度数据。

1.3光纤测温：在触头便面贴装光纤温度传感器，通过光纤连接到安装于柜体的光纤解调器，光纤解调器输出对应的温度数据。

1.4红外探头测温：开关柜上安装若干红外测温探头，通过接收电触头的红外辐射来确定其温度。

2.特点

长期以来，高压开关柜内触头运行温度很难监测，这是因为柜内具有裸露的高压，通常的温度测量方法不能使用。此技术从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。可以实时监测开关柜、母线等连接点的温度，特别适用于高压母线及开关的运行温度监测，实现非接触温度测量。可对故障进行预警，针对不同的场合，设计多款安装方式，可以在站内显示报警，也可上传到上一级管理部门进行监控。开关柜在线监测技术具有以下特点：

2.1技术成熟。选择技术先进，成熟稳定的温度监测系统。

2.2设备安全：保证安全距离，不能因安装监测系统而改变电气设计参数。

2.3安全可靠：应保证温度传感器出现故障时，不影响电气设备的安全运行。

二、高压开关柜在线测温技术发展的必要性

开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。目前，红外线测温技术的应用已日渐成熟，在使用过程中因发现了许多的设备隐患而避免了事故的发生。但常规的红外测温技术只能运用于敞开式设备，对于日益成为变配电设备主力军的成套型高压开关柜却无能为力。因为成套型高压开关柜由于柜体密封，许多接头、开关触点用肉眼巡视无法看到。而高压开关柜在线测温技术采用了当今先进的红外温度传感技术、光纤数字转换技术，独创设计的强电场环境下运行的非接触式测温产品，它克服了高压开关柜触头排线强电压、强电磁场，能有效的辨别高压开关柜接头排线的过热和短路火灾事故隐患，同时检测其温度走向进行早期预判，为电力设备运行提供有效保证。

随着我国基础产业的迅速发展，变电、用电负荷逐年增加，高压开关的安全稳定运行及可靠性更为重要。为确保高压开关柜的安全稳定运行，杜绝运行中触头及母排过热所引起的短路、接地所造成的重大电力设备事故，因此推荐安装非接触式在线测温系统。

三、在线测温技术的应用

开关柜在线测温技术国内外早已引进，技术成熟，使用可靠。我局于2010年引进开关柜红外在线测温技术，安装于220kV长胜变电站35kV开关柜内。其开关柜采用型号为：

KYN61-40.5移开式交流金属封闭开关设备，断路器采用ZN-40.5/T1600-31.5真空断路器。

安装以来，设备运行稳定、监视数据准确。2011年10月13日测得351开关数据： A 相：35.2℃ ;、 B相：34.6℃、 ;C相：85.7℃。停电检查发现开关触头接触不良引起过热.经分

析是小车开关滑动的位置偏离，使动、静触头造成差偏，由于高压开关长时间运行在大负荷的情况下，就引起开关触头发热。如果不是及时发现缺陷，就会引起开关触头熔化爆炸事故。

根据诸如此类多起事故分析发现，从开关触头过热到触头融化短路事故的发生，其发展速度比较缓慢，时间周期较长，通过温度在线监测系统完全可以防止、杜绝该类事故的发生。

长期以来高压断路器都采用计划检修方式，它在一定程度上起到了防止或延迟主要机械设备故障的作用，然而传统的基于周期的检修模式已经不能适应电网发展的要求，迫切需要在充分考虑电网安全、环境、效益等多方面因素的情况下，探索提高设备运行可靠性和检修针对性的问题。解决此类问题的前提之一就是安装在线测温系统。

四、结束语

高压开关柜采用封闭式结构，散热效果差，热积累大，并长期处于满负荷运行，其结果造成热量集结加剧，温升直接危害电气设备的电气绝缘。这一切都与对开关柜母排及开关触点缺乏直接有效的监测、控制及告警手段有着直接的关系。开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，严重的还会引发火灾和大面积停电事故，进而给企业造成无法估量的损失。

参考文献：

[1]邬钢，李进.光纤在开关柜触头温度监测中的应用，高电压技术，2006（02）.

[2]110KW变电所6kV开关柜光纤光栅温度在线监测系统，科技信息，2010（29）.

[3]浅谈10KV开关柜发热原因及改进措施.硅谷，2010（18）.

[4]一起10kV开关柜发热异常的原因分析及对策，广东输电与变电技术，2010， 12（2）.