高壓開(kāi)關(guān)柜的全方位遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

彭紅霞 王智杰 牛碩豐 閆靜靜

摘 要：本文通過(guò)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)的高溫火災(zāi)、開(kāi)關(guān)開(kāi)合不到位、濕度過(guò)大等故障的分析，提出無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、半導(dǎo)體冷凝除濕的解決方案，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)及過(guò)限預(yù)警功能，開(kāi)關(guān)分合狀況的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能以及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)濕度的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)除濕功能，有效降低了開(kāi)關(guān)柜事故發(fā)生率，提高了開(kāi)關(guān)柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜 溫度 濕度 遠(yuǎn)程 在線 監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0001-02

為了方便操作、集中管理各種開(kāi)關(guān)設(shè)備，開(kāi)關(guān)柜應(yīng)運(yùn)而生。自誕生以來(lái)，開(kāi)關(guān)柜在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配電過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。隨著開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用比例不斷增加，實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的難度不斷增大，傳統(tǒng)依靠人力不定時(shí)查看開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控方式，不僅監(jiān)控效率偏低，監(jiān)控結(jié)果也不夠全面，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。

基于此，本文結(jié)合現(xiàn)代無(wú)線傳感技術(shù)，開(kāi)展了高壓開(kāi)關(guān)柜的全方位遠(yuǎn)程智能在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)柜的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控及運(yùn)行狀態(tài)的集中統(tǒng)一管理，不僅大大提高了對(duì)開(kāi)關(guān)柜的管理效率，還大幅度縮減了人工成本。

1 開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障分析

近年來(lái)，根據(jù)開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際運(yùn)行狀況及相關(guān)部門(mén)的事故統(tǒng)計(jì)分析表明，開(kāi)關(guān)柜的常見(jiàn)故障主要表現(xiàn)在高溫火災(zāi)、開(kāi)關(guān)分合不到位、設(shè)備受潮放電3個(gè)方面，這對(duì)開(kāi)關(guān)柜的安全運(yùn)行帶來(lái)了一定影響。下面著重分析了開(kāi)關(guān)柜高溫火災(zāi)、開(kāi)關(guān)分合不到位、設(shè)備受潮放電事故的發(fā)生原因及主要影響。

1.1 高溫火災(zāi)

由于電阻的存在，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生熱量。正常情況下，熱量會(huì)通過(guò)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的散熱及降溫裝置消散掉，從而將柜內(nèi)的溫度控制在正常范圍內(nèi)。但當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備連接部位接觸不良時(shí)，電阻將是正常情況的數(shù)倍甚至數(shù)10倍以上，產(chǎn)生的熱量超過(guò)了開(kāi)關(guān)柜自身溫度消散的范圍，此時(shí)，如果不借助外力，熱量得不到及時(shí)消散，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)積累到一定程度時(shí)將會(huì)引發(fā)火災(zāi)。

另外，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度的異常升高，會(huì)加快電氣設(shè)備的絕緣老化程度[1]。如果絕緣的老化不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有可能導(dǎo)致設(shè)備的短路等，進(jìn)而引發(fā)高溫短路火災(zāi)。

1.2 開(kāi)關(guān)分合不到位

開(kāi)關(guān)分合不到位的故障主要發(fā)生在刀閘分合閘的過(guò)程中。出現(xiàn)這種故障的主要原因有兩種：一種是開(kāi)關(guān)因質(zhì)量問(wèn)題磨損變形；另一種是開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理或者保護(hù)性的故障，例如真空斷路器的真空度異常、陶瓷保護(hù)管破裂等。

開(kāi)關(guān)分合不到位的情況，只有運(yùn)維人員定時(shí)檢查開(kāi)關(guān)柜的過(guò)程中才能被發(fā)現(xiàn)，如果運(yùn)維人員檢查不及時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行，將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。

1.3 受潮放電

一般而言，室內(nèi)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的空氣濕度在安全范圍內(nèi)，空氣不會(huì)成為導(dǎo)電介質(zhì)引發(fā)擊穿事故。但是，當(dāng)一些室外開(kāi)關(guān)柜，受到長(zhǎng)期陰雨的影響，空氣濕度過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜內(nèi)空氣濕度變大，從而引發(fā)設(shè)備受潮。設(shè)備上易產(chǎn)生凝露，出現(xiàn)空氣介質(zhì)電壓擊穿或間歇接地的情況。

2 開(kāi)關(guān)柜全方位遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究

為降低開(kāi)關(guān)柜在高溫火災(zāi)、開(kāi)關(guān)分合不到位、設(shè)備受潮放電等方面的事故發(fā)生率，開(kāi)展高壓開(kāi)關(guān)柜全方位遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及半導(dǎo)體冷凝除濕功能，確保運(yùn)維人員在監(jiān)控中心能夠全方位實(shí)時(shí)了解開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)并處理故障，提高開(kāi)關(guān)柜的安全運(yùn)行水平。

2.1 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)

為有效避免高壓開(kāi)關(guān)柜高溫火災(zāi)事故的發(fā)生，本文有針對(duì)性的開(kāi)展了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)功能的研究。傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度監(jiān)測(cè)是通過(guò)安裝溫度傳感器實(shí)現(xiàn)的[2]，運(yùn)維人員通過(guò)不定時(shí)查看溫度數(shù)據(jù)來(lái)了解開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度狀況。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)暴露兩個(gè)問(wèn)題，一是，普通的溫度傳感器在高溫狀態(tài)下采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；二是，運(yùn)維人員一般是事后才發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度過(guò)高，不能及時(shí)的在柜內(nèi)溫度過(guò)高之前發(fā)現(xiàn)高溫故障。

為了有效提高高壓開(kāi)關(guān)柜對(duì)溫度的有效監(jiān)控，本文采用的溫度傳感器經(jīng)過(guò)耐高溫改造，反應(yīng)靈敏，能夠在-20～250℃的高溫環(huán)境下正常工作。另外，本文設(shè)計(jì)的高壓開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了高溫預(yù)警功能，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度達(dá)到一定的限值，會(huì)自動(dòng)發(fā)出告警信息，提醒工作人員進(jìn)行故障的排查，這樣就盡可能地減少了因工作人員處理不及時(shí)導(dǎo)致的高溫火災(zāi)等事故。

2.2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備復(fù)雜，開(kāi)關(guān)分合不到位的情況時(shí)有發(fā)生，為了方便查看，開(kāi)關(guān)柜多加裝了玻璃觀察窗，但是由于一些開(kāi)關(guān)柜受柜體設(shè)計(jì)和安裝地理位置的限制，觀察的角度不便，視野不佳，不能對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行方便的查看。

為了解決上述問(wèn)題，本文對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，通過(guò)在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)安裝監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將柜內(nèi)監(jiān)視圖像傳輸至監(jiān)控中心，克服傳統(tǒng)受限于視野角度的缺陷，全方位了解開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。另外，通過(guò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)信號(hào)的傳輸，在進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)程操作時(shí)，監(jiān)控中心人員可以實(shí)時(shí)看到操作狀態(tài)，確保操作到位，提高了開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的可靠性。

2.3 半導(dǎo)體冷凝除濕

保持開(kāi)關(guān)柜柜內(nèi)濕度正常，是室外開(kāi)關(guān)柜維護(hù)的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，尤其是在多雨的江南地帶，每年都有相關(guān)的事故發(fā)生，對(duì)于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)濕度的監(jiān)控以及行之有效的除濕設(shè)計(jì)迫在眉睫。

本文采用先進(jìn)的半導(dǎo)體冷凝裝置進(jìn)行柜內(nèi)除濕，該項(xiàng)技術(shù)主要是利用珀?duì)柼?yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)環(huán)境中的濕熱空氣流經(jīng)冷端散熱片時(shí)，其中的水汽遇冷凝結(jié)在散熱片上，并經(jīng)排水管流出柜外，可以真正降低開(kāi)關(guān)柜內(nèi)空氣濕度，區(qū)別于其他類(lèi)型的加熱除濕器。加熱除濕原理是通過(guò)加熱柜內(nèi)空氣達(dá)到減少凝露的目的，這種方式只是改變了柜內(nèi)水分的存在形式，不能減少柜內(nèi)水分，所以有耗能、除濕效果差、效果不持久等弊端。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出的高壓開(kāi)關(guān)柜全方位遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，分析了開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)的高溫火災(zāi)、開(kāi)關(guān)分合不到位、受潮放電等故障，提出了溫度在線監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，半導(dǎo)體冷凝除濕等有針對(duì)性的解決方案，對(duì)保障開(kāi)關(guān)柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 史宏偉，王俊平，劉守明，等.基于紅外測(cè)溫技術(shù)的開(kāi)關(guān)柜非接觸式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].輕工科技，2013（2）：47-48.

[2] 韓潤(rùn)生.變電站中低壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[D].南京理工大學(xué)，2008.