江蘇安科瑞電器制造有限公司 顧城

摘 要：作為保證系統(tǒng)安全運行的重要設備的高壓開關柜裝置,其內(nèi)部導電連接處過熱會導致電氣設備的損壞,更嚴重的是可能還會發(fā)生火災等嚴重事故。因此,電力系統(tǒng)中電器設備安全運行的一個重要課題就是對高壓開關柜實施在線監(jiān)測。本文主要研究的是針對高壓開關柜接點的無線測溫技術,闡述了高壓開關柜在無線測溫的技術特點及工作原理，具有測量數(shù)據(jù)準確、可靠性高、絕緣性能好的特點,能很好的適應現(xiàn)場需求,可以在高壓開關柜中廣泛應用。同時介紹了在某風電場項目應用操控及無線測溫技術，并實現(xiàn)及時告警避免了嚴重事故的發(fā)生。

關鍵詞：高壓開關柜；電氣接點；無線測溫

我國電力系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展，增加了高壓開關柜的運行壓力，隨著電網(wǎng)的改革與建設，高壓開關柜的數(shù)量越來越多，增加了故障的發(fā)生機率。高壓開關柜內(nèi)存在的電氣連接點主要包括母線銅排連接點，手車動靜觸頭連接點以及銅排和電纜連接點，在這些點位需安裝溫度傳感器進行溫度測量。

溫度測量技術的選用：傳統(tǒng)的測溫方法包括通過熱電偶、熱電阻、半導體溫度傳感器等測溫，溫度傳感器與測溫儀之間采用金屬導線傳輸溫度信號。電氣設備測溫檢測，由于溫度傳感器直接安裝于高壓接點/觸點上，其信號傳輸金屬導線的絕緣性能無法保證。 同時，對于改造類項目實施難度較大，因此推薦采用無線測溫方法進行檢測。目前無線測溫方法包括電磁感應供電無線測溫、電池供電無線測溫方式及紅外在線測溫方式。紅外測溫需要鏡頭對準發(fā)熱點，塵土震動對其影響較大；有源無源測溫較合適，無需布線，易于安裝，但有源測溫需要外供電池，受電池壽命影響，需要更換；電磁感應供電無線測溫具有測溫速度快、周期短、免維護、使用壽命長、故障率低等特點。

項目現(xiàn)場應用

某風電場項目，對高壓柜開關柜進行綜合監(jiān)控，并對斷路器的觸頭進行溫度實時監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，一臺高壓柜斷路器的下觸頭的C相電流溫度高達116.8℃，智能操控裝置及時進行了語音告警，并對該超溫告警進行事件記錄。同時，工作人員斷開高壓柜斷路器，推出動觸頭后發(fā)現(xiàn)該相觸頭有損壞，事故原因為斷路器觸頭接觸不良。由于安科瑞的操控測溫裝置的及時告警，幫助現(xiàn)場及時排查問題避免了事故發(fā)生。

開關柜溫升原因分析

目前，電力系統(tǒng)內(nèi)部使用的開關柜，都要通過型式試驗對入網(wǎng)的開關柜進行處理，在溫升方面，要求比較嚴格。根據(jù)相關理論進行分析可知，在實際運行過程中，通常情況下，負荷不會達到開關柜的設計滿容量，更不會引發(fā)開關柜的溫升問題。但是，實際情況并非如此。根據(jù)實際運行經(jīng)驗可知，隨著負荷的不斷增加，使得開關柜的溫升迅速增加。當負荷超過開關額定電流的75%時，在這種情況下，溫升尤為明顯，此時早已不符合標準要求。當負荷比較低時，溫升現(xiàn)象不明顯。在實際運行中，與試驗室測出的溫升數(shù)據(jù)相比，開關柜實際溫升水平普遍比較高，并且多數(shù)情況下，當溫升超標時，開關柜甚至遠沒有達到設計滿容量。對于高壓開關柜來說，開關觸頭、母排連接點的實際溫升，通常情況下總是高于試驗數(shù)據(jù)，其原因主要表現(xiàn)為：

1. 在試驗室完成型式試驗，測得相應的數(shù)據(jù)，在持續(xù)時間方面，雖然達到了穩(wěn)定溫升所需要的試驗時間，但現(xiàn)場環(huán)境復雜，加上試驗過程中，不具備溫升累積效應，不能等同現(xiàn)場長期運行并持續(xù)發(fā)熱的設備。

2. 不同金屬在膨脹效應方面存在差異。鋼制螺栓的金屬膨脹系要比銅質、鋁質母線的金屬膨脹系數(shù)小得多，對于螺栓型設備接頭來說表現(xiàn)得尤為突出，在實際運行過程中，隨著負荷電流、溫度的變化，在膨脹、收縮程度方面，由于鋁、銅與鐵之間存在一定的差異性，在一定程度上造成蠕變，也就是受應力作用的影響和制約，導致金屬緩慢發(fā)生塑性變形。實踐證明，當接頭處的運行溫度超過80℃時，因過熱使得接頭金屬發(fā)生膨脹，同時受各種因素的影響，進一步產(chǎn)生微小的空隙，早成氧化腐蝕。當負荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，造成接觸電阻變大，每次溫度變化的循環(huán)都會使接頭的工作狀況進一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。

3. 連接部位緊固螺栓壓力不合理。對于導體連接，在部分安裝、檢修人員意識中，在擰緊連接螺栓的過程中，認為螺栓擰得越緊越好，實際并非如此。由于鋁質母線的彈性系數(shù)較小，當螺母壓力達到臨界值時，如果材料強度比較差，當繼續(xù)增加壓力時，將會導致接觸面變形隆起，使得接觸面積進一步減少，使接觸電阻變大，進而影響導體的接觸效果。

4. 由于導體原材料純度不夠，造成導體材料電導率不滿足要求。

5. 其它因素，例如在加工、連接、安裝母線過程中，對母線接觸表面處理不到位、不夠平整，進而減少有效接觸面積，使接觸電阻變大而產(chǎn)生發(fā)熱。

以上的情況都會造成高壓開關柜的溫升異常，所以加強對運行開關設備溫升的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施就變得非常必要。

結束語

近幾年隨，著人們對供電質量要求逐漸提高，高壓開關柜作為配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其本身的安全性、經(jīng)濟性也受到了人們的重視。本文介紹的安科瑞無線測溫產(chǎn)品針對高壓開關柜內(nèi)重要電氣節(jié)點的溫度進行監(jiān)測，防止在運行過程中因設備受環(huán)境污染，設備長期運行，嚴重超載運行，觸點氧化，接觸不良等原因造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為隱患，提升設備安全保障。安科瑞智能操控區(qū)別于由幾個獨立的電子裝置分別實現(xiàn)帶來的集成度低，配線復雜，可靠性差的缺點，實現(xiàn)大大提高開關柜操控的集成度和智能化程度，對溫度進行在線監(jiān)測，通過溫升、突變、高溫和超溫等告警機制及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài)，避免安全事故的發(fā)生，降低設備事故率。