內(nèi)置測溫傳感器的10 kV封閉式環(huán)網(wǎng)柜電纜頭測溫技術研究

林巨軍 虞 偉

(國網(wǎng)浙江省電力公司岱山縣供電公司，浙江 舟山 316200)

內(nèi)置測溫傳感器的10 kV封閉式環(huán)網(wǎng)柜電纜頭測溫技術研究

林巨軍 虞 偉

(國網(wǎng)浙江省電力公司岱山縣供電公司，浙江 舟山 316200)

針對10 kV環(huán)網(wǎng)柜、開閉所及開關柜內(nèi)電纜頭被柜體密封，造成正常運行方式下柜內(nèi)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(huán)網(wǎng)柜、開閉所及開關柜中電纜頭進行溫度監(jiān)測的方案，有效減少了停電次數(shù)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(jiān)測，有效預防電纜發(fā)熱事故發(fā)生，大大提高了環(huán)網(wǎng)柜、開閉所及開關柜的供電可靠性。

10 kV環(huán)網(wǎng)柜；電纜箱式設備；巡視；測溫

0 引言

隨著科技發(fā)展和進步，企業(yè)對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求也越來越高。國家電網(wǎng)公司提出了狀態(tài)檢修的目標，以提高設備利用率。要實現(xiàn)狀態(tài)檢修，狀態(tài)監(jiān)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(tǒng)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(jiān)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(jiān)測的研究和示范工程建設，充分發(fā)揮設備的能力，保證設備安全運行，尤其是保證電力系統(tǒng)主要設備裝置的可靠運行，提高電力生產(chǎn)的質(zhì)量，已刻不容緩。

城市經(jīng)濟高速發(fā)展的現(xiàn)在，電纜線路在城市配網(wǎng)中的應用越來越廣泛，環(huán)網(wǎng)柜、開閉所也隨之廣泛應用于配網(wǎng)電纜線路中。電纜頭作為電網(wǎng)安全可靠運行的薄弱環(huán)節(jié)，其性能質(zhì)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(huán)網(wǎng)柜、開閉所及開關柜內(nèi)電纜頭出現(xiàn)發(fā)熱情況，如果沒有及時巡視到位或監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，負荷持續(xù)增長，電纜頭溫度將上升，直至引發(fā)爆炸，其甚至會使柜內(nèi)絕緣套管炸裂，公共氣箱漏氣，造成整個環(huán)網(wǎng)柜或開關柜報廢。一臺常見的兩進四出的環(huán)網(wǎng)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(fā)熱后果相當嚴重，需加強巡視和測溫，防范事故發(fā)生。

1 目前無線測溫系統(tǒng)存在的問題

目前市場上已有的電纜頭無線測溫系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)熱溫度有較大偏差。

(3) 受安裝空間所限，應用場合受外部結(jié)構(gòu)和安裝條件影響較大。

(4) 傳統(tǒng)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(xiàn)免維護。

2 內(nèi)置測溫傳感器測溫的優(yōu)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(nèi)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(xiàn)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(jiān)視，可以全面了解其絕緣老化情況，準確評估其工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)其故障隱患，對提高電纜頭運行可靠性、減少故障發(fā)生次數(shù)、降低故障損失具有重要意義。

(1) 該系統(tǒng)試用后，明顯提高了運行人員發(fā)現(xiàn)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(jiān)測發(fā)熱點等缺陷。

(3) 該系統(tǒng)實現(xiàn)了溫度在線監(jiān)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(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，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(fā)熱無法觀察和檢測，只有發(fā)熱造成放電起火或故障短路后才能發(fā)現(xiàn)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(qū)長達幾個小時或上十小時的停電。

(6) 節(jié)省了運行人員的設備巡視費用。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于創(chuàng)新的專利技術，把溫度傳感器嵌入安裝到電纜頭中，實現(xiàn)了測溫傳感器和電纜頭制造安裝工藝的完美結(jié)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(tǒng)組成如圖1所示。

電纜頭測溫系統(tǒng)由無線測溫傳感器、無線溫度采集器和后臺專家系統(tǒng)組成。測溫傳感器內(nèi)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(xiàn)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(tǒng)或第三方信息集成系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

10 kV環(huán)網(wǎng)柜、箱式開閉所、常規(guī)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(tǒng)組成

可以帶電觸摸，特別是10 kV環(huán)網(wǎng)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(fā)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(huán)網(wǎng)柜、箱式開閉所及開關柜內(nèi)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(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)柜、箱式開閉所及開關柜內(nèi)電纜頭進行巡視、測溫。供電企業(yè)不會為了監(jiān)測電纜頭有無發(fā)熱而把每臺環(huán)網(wǎng)柜或開關柜停止運行，解除備用，這將違背供電企業(yè)持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)服務的初衷。所以10 kV環(huán)網(wǎng)柜、箱式開閉所、常規(guī)開閉所和變電站內(nèi)中壓出線開關柜內(nèi)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(tǒng)[J].電工技術，2006(9)

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

[3]蓋文福.高壓電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)[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(wǎng)智能化管理工作。