配網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)樁頭在線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)的研究

摘 要：通常的紅外測(cè)溫（非接觸式測(cè)溫）受其本身的測(cè)量距離精度和開(kāi)關(guān)柜處于內(nèi)部高電壓、密封狀態(tài)的限制，無(wú)法對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部重要聯(lián)結(jié)點(diǎn)，例如電纜接線(xiàn)樁頭、斷路器觸頭、母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)、刀閘等柜內(nèi)隱蔽位置進(jìn)行溫度測(cè)量。同時(shí)由于溫度數(shù)據(jù)需通過(guò)大量人力進(jìn)行定期巡檢獲得，無(wú)法實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，故柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息就成為了監(jiān)測(cè)盲區(qū)。雙模無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫升測(cè)溫技術(shù)相比較以前的測(cè)溫手段，新技術(shù)擁有操作更簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)測(cè)溫更精準(zhǔn)、真實(shí)可靠，使用更廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)。該測(cè)溫技術(shù)已產(chǎn)品化并應(yīng)用于臺(tái)區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化項(xiàng)目中，取得了較好的運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：紅外測(cè)溫；雙模無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫升測(cè)溫技術(shù)；聯(lián)結(jié)點(diǎn)；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；實(shí)時(shí)；配網(wǎng)自動(dòng)化

引言

隨著社會(huì)用電量的日益增加，承載著大負(fù)荷輸送任務(wù)的高壓電氣設(shè)備如變壓器、互感器、高壓開(kāi)關(guān)柜、刀閘開(kāi)關(guān)等電力負(fù)載也在迅速增加。電網(wǎng)中眾多高壓電氣設(shè)備本身、設(shè)備之間的聯(lián)接點(diǎn)是電力輸送最薄弱的環(huán)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)的實(shí)質(zhì)問(wèn)題就是聯(lián)結(jié)點(diǎn)發(fā)熱。在配網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜中，隨著負(fù)荷的增大，接線(xiàn)樁頭持續(xù)發(fā)熱使絕緣層老化，絕緣水平降低，直至釀成事故。據(jù)國(guó)家電力安全事故通報(bào)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年發(fā)生在變電站、開(kāi)閉所的電力事故，有40%是由高壓電氣設(shè)備和電力線(xiàn)接點(diǎn)過(guò)熱所致，而溫度升高造成的爆炸或火災(zāi)不僅帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失甚至危及人身安全。因此監(jiān)測(cè)接線(xiàn)樁頭的溫度是非常必要的。

實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和理論分析表明，配網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)樁頭發(fā)生的各類(lèi)故障并不是一個(gè)突發(fā)的過(guò)程，而是因?yàn)闃额^處溫度不斷升高，使絕緣逐步老化、泄漏電流逐漸增加，到達(dá)一定程度后再發(fā)生擊穿，是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過(guò)程。因此，連續(xù)地監(jiān)視接線(xiàn)樁頭溫度的變化，就可以全面地了解其工作狀況，根據(jù)情況適時(shí)進(jìn)行停電檢修。特別是當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)樁頭處的溫度過(guò)高（超過(guò)一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值）或變化過(guò)快時(shí)，說(shuō)明此處的絕緣已比較薄弱，繼續(xù)運(yùn)行很可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重故障。此時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使值班人員及時(shí)處理，可以有效避免嚴(yán)重故障的發(fā)生，確保電力系統(tǒng)安全、可靠地工作。

1 目前常見(jiàn)的測(cè)溫方式

長(zhǎng)期以來(lái)，高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的聯(lián)接點(diǎn)運(yùn)行溫度很難實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，這是因?yàn)檫@些部位都具有裸露高壓，還有的是因?yàn)榭臻g密閉，通常的溫度測(cè)量方法因無(wú)法解決絕緣距離的問(wèn)題而無(wú)法對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。以下是目前主要的測(cè)溫手段：（1）紅外測(cè)溫槍、遠(yuǎn)紅外成像儀。紅外測(cè)溫槍、遠(yuǎn)紅外成像儀等屬非接觸式測(cè)溫，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫范圍大，準(zhǔn)確度較高。缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，且需大量人力進(jìn)行定期巡測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，而且目前出線(xiàn)電纜與銅牌壓接處、手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的斷路器動(dòng)靜觸頭等設(shè)備的位置具有一定的隱蔽性，紅外測(cè)溫儀已無(wú)法進(jìn)行測(cè)溫。（2）光纖光柵測(cè)溫。光纖光柵測(cè)溫技術(shù)是利用反射波波長(zhǎng)與溫度的線(xiàn)性關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。缺點(diǎn)是光纖易折斷、不耐高溫。雖然光纖本身是絕緣的，但是在積累一定灰塵之后，尤其是在潮濕環(huán)境下易使絕緣性能降低，導(dǎo)致光纖沿面放電，將嚴(yán)重影響運(yùn)行安全，且安裝調(diào)試工作量大，造價(jià)高。

因此，我們需要探索與研究出一種更好的聯(lián)接點(diǎn)測(cè)溫技術(shù)，以解決當(dāng)前電網(wǎng)中的配網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)樁頭的測(cè)溫。

2 雙模無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫升監(jiān)測(cè)模塊測(cè)溫技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 利用電磁場(chǎng)能量特性實(shí)現(xiàn)完全自主供電，長(zhǎng)期免維護(hù)

只要測(cè)溫點(diǎn)有電流通過(guò)，即會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，則監(jiān)測(cè)模塊將持續(xù)不斷獲取能量，得以維持工作。

2.2 監(jiān)測(cè)模塊（sensor）超低功耗設(shè)計(jì)

工作范圍廣，無(wú)盲區(qū)。監(jiān)測(cè)模塊功耗最低只需要0.04mW。換個(gè)角度講，只需要測(cè)溫點(diǎn)有3A以上電流通過(guò)，監(jiān)測(cè)模塊就可以正常工作了。應(yīng)用范圍廣泛，完全可以滿(mǎn)足電力行業(yè)用戶(hù)需求。

2.3 實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，即時(shí)預(yù)警（發(fā)送頻率≥1s）

正常工作情況下，監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)頻率≥1S，并且可調(diào)節(jié)。響應(yīng)速度快，報(bào)警及時(shí)。

2.4 性能穩(wěn)定可靠，基本實(shí)現(xiàn)免維護(hù)

具有監(jiān)測(cè)模塊渦流溫升（eddy current）權(quán)威試驗(yàn)報(bào)告（5000A）

2.5 主芯片超頻時(shí)，可自動(dòng)修復(fù)

高壓強(qiáng)磁或尖峰脈沖干擾偶或非常強(qiáng)大，而溫度采集模塊處于這樣復(fù)雜的環(huán)境下，即使再好的屏蔽技術(shù)，也難免會(huì)被瞬間出現(xiàn)的超強(qiáng)干擾因素影響，從而導(dǎo)致主芯片異常，出現(xiàn)超頻、死機(jī)、異常放電現(xiàn)象。

我公司監(jiān)測(cè)模塊有獨(dú)特的電源管理功能，當(dāng)主芯片超頻工作電源消耗過(guò)快超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，快速作出反應(yīng)，重啟主芯片至初始工作狀態(tài)。

2.6 獨(dú)特雙模設(shè)計(jì)，安裝維護(hù)方便

監(jiān)測(cè)裝置采用表帶式結(jié)構(gòu)，直接通過(guò)扎帶緊縮來(lái)安裝到相應(yīng)部位，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，安裝牢固，便于開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、升級(jí)。

2.7 體積小，安裝靈活，適用范圍廣泛

2.8 安全程度高，不影響電力設(shè)備原有電氣安全性能

溫度探頭，采用進(jìn)口耐高溫扎帶固定。溫度監(jiān)測(cè)模塊，采用與電氣設(shè)備同等級(jí)高壓絕緣熱縮套管包覆固定。

3 結(jié)束語(yǔ)

雙模無(wú)源無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)適用于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接線(xiàn)樁頭的溫度測(cè)量，監(jiān)測(cè)模塊安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的每個(gè)電纜線(xiàn)接線(xiàn)樁頭部位，它可以實(shí)現(xiàn)樁頭內(nèi)部溫度的監(jiān)測(cè)和超溫報(bào)警。

采用雙模無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫升監(jiān)測(cè)模塊測(cè)溫技術(shù)，完全自主供電，同時(shí)也將溫度接收儀器、人員與高電壓隔離。雙模無(wú)源無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)可對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)在線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確地測(cè)量出被測(cè)目標(biāo)的準(zhǔn)確溫度，為開(kāi)關(guān)柜預(yù)防性檢修和提高線(xiàn)路載流量提供參考依據(jù)，使供電公司和調(diào)度部門(mén)工作人員更準(zhǔn)確的掌握開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，減少人員巡檢次數(shù)，提高故障監(jiān)測(cè)水平、減少勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也對(duì)過(guò)熱事故隱患及時(shí)報(bào)警、準(zhǔn)確定位，對(duì)提高高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行乃至電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性具有重要的作用。

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