KYN28A-12型高壓開關柜在礦山的應用

殷鵬

摘 要：傳統(tǒng)的高壓開關柜運行過程中熱量過高，影響電路系統(tǒng)運行狀態(tài)，為此，本文采用KYN型高壓開關柜進行供電，隨意行拆卸以及排列組合的設計可以滿足各個環(huán)境下的配電要求，利用監(jiān)測元件模型和監(jiān)測系統(tǒng)對系統(tǒng)溫度差進行監(jiān)測，滿足測試要求，實際應用中整體效果良好，實現(xiàn)了故障點的準確預警，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關鍵詞：KYN型高壓開關柜;監(jiān)測元件模型;監(jiān)測系統(tǒng)

0 引言

礦井高壓開關柜負責電路系統(tǒng)的配電、通斷，對整個供電系統(tǒng)起著控制、保護的作用，是安全供電的重要保障。隨著礦井開采水平及自動化的不斷發(fā)展，礦井供電需求也逐步提高。目前，對于高壓開關柜的發(fā)熱現(xiàn)象，礦井采用人工不定期檢測的方法進行故障排查，耗費了大量的人力、物力、財力，對于高壓開關柜運行過程中的高溫現(xiàn)象并沒有得到實質(zhì)性解決，且監(jiān)測手段落后導致故障加劇。本文針對此現(xiàn)象，利用KYN型高壓開關柜滿足靈活供電的同時，降低了運行過程中的溫度，通過監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測，證明了KYN型高壓開關柜運行的可行性。

1 礦井開關柜運行過程中的發(fā)熱問題

在礦井電力系統(tǒng)的供配過程中，高壓開關柜起到對電路線路的開閉、控制的作用，是電網(wǎng)安全運作的重要保障。一旦高壓開關柜出現(xiàn)故障，將會造成整個電路系統(tǒng)的癱瘓。目前，礦井高壓開關柜都是封閉式，內(nèi)部各種線路以及斷路器結(jié)構(gòu)都相互獨立且相互隔絕，為了安全運行考慮，只有隔板上進行了開孔，其他隔室則處于封閉的狀態(tài)，內(nèi)部器件運行過程中產(chǎn)生的溫度不能及時散發(fā)，致使高壓開關柜溫度較高，長時間的高溫運作下，降低了設備及零件的使用壽命，嚴重情況下導致高壓開關柜的燒毀。對于開放式高壓開關柜的溫度檢測，利用紅外測溫成像進行測試已經(jīng)非常成熟，但是對于封閉式高壓開關柜的溫度檢測一直是難點，工作人員只能根據(jù)經(jīng)驗進行判斷，對運行過程中電路線路狀態(tài)以及溫度進行測試是降低高壓安全柜故障的重要保障。

2 KYN型高壓開關柜及監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)

礦井選擇用KYN28高壓開關柜替代原來普通的高壓開關柜，以解決設備運行過程中高溫的現(xiàn)象，KYN28高壓開關柜主要的作用是進行供電系統(tǒng)配電，同時實現(xiàn)控制、通斷的作用，其由四個單獨的隔室組成，開關柜在設計上具有靈活性，可以隨意進行拆卸以及排列組合，以滿足各個環(huán)境下的配電要求，根據(jù)配電要求的不同，相應的操作應該規(guī)范化、嚴格化。

對于KYN型高壓開關柜監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)，主要是對設備運行過程中各零件部位的溫度進行監(jiān)測，通過對采集的溫度數(shù)據(jù)進行處理得到設備的運行參數(shù)，判斷設備是否處于高溫的運行環(huán)境中，是否會影響電路系統(tǒng)的運行以及電量的配電。

圖1為監(jiān)測系統(tǒng)平臺功能示意圖，從圖中可以看出，監(jiān)測系統(tǒng)基于Web開發(fā)技術實現(xiàn)，系統(tǒng)主要將溫度傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行接收、存儲以及處理，隨后通過HTTP請求，通過瀏覽器將處理后的數(shù)據(jù)通過計算機界面向用戶顯示。

監(jiān)測平臺的實現(xiàn)依賴于Web開發(fā)技術以及MVC開發(fā)模式實現(xiàn)，MVC開發(fā)模式是一個具有分層架構(gòu)模式的軟件，用戶可利用其中視圖功能實現(xiàn)對監(jiān)測處理數(shù)據(jù)的觀測，同時，用戶可利用處理器向瀏覽器發(fā)送請求，進而實現(xiàn)對服務單元的控制功能，控制器通過獲取頁面請求選擇對應的模塊反饋給用戶，以頁面視圖的形式展示。

圖2為監(jiān)測元件模型示意圖， 模型主要包括接高壓電極、接地電極以及環(huán)氧樹脂空氣隙三部分。為了實現(xiàn)對KYN型高壓開關柜運行過程中溫度的測量，在開關柜中安裝溫度傳感器，通過校準檢測儀以及電源開關后，隨后增加電源電壓，直至電壓值達到50kV，在電壓增加的過程中，持續(xù)觀察監(jiān)測儀的示數(shù)，觀測設備是否出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，如果檢測儀示數(shù)有變化，證明電路系統(tǒng)發(fā)生漏電，需要及時進行排查，解決故障問題;如果系統(tǒng)中無漏電現(xiàn)象發(fā)生，則將電壓降為零，最后斷開電源，將監(jiān)測元件模型放入開關柜中，重新打開電源，增加電源電壓值，同時觀察檢測儀示數(shù)，在電壓值增加到50 kV的過程中，檢測儀示數(shù)會有所變化，此時示波器會采集局部信號，根據(jù)不同工頻周期內(nèi)脈沖信號的不同，分析局部放大信號。

3 KYN型高壓開關柜監(jiān)測系統(tǒng)的應用及運行

為了實現(xiàn)對KYN型高壓開關柜運行過程中溫度的監(jiān)測，選擇手車觸頭、母線排、電流互感器接頭、電纜接頭以及斷路器作為監(jiān)測點，其中手車觸頭安裝84個溫度傳感器，母線排安裝42個傳感器，電流互感器接頭安裝42個傳感器，電纜接頭安裝36個傳感器，斷路器安裝42個傳感器。監(jiān)測可知：電流互感器中心開始出現(xiàn)明顯的熱像的現(xiàn)象，溫度介于80℃-110℃之間;金屬導線以連接排、母線為中心開始出現(xiàn)明顯的熱像的現(xiàn)象，溫度介于80℃-100℃之間;金屬零件與金屬零件連接處以連接排為中心開始出現(xiàn)明顯的熱像的現(xiàn)象，溫度介于90℃-130℃之間;開關以手車開關、動靜觸頭中心開始出現(xiàn)明顯的熱像的現(xiàn)象，溫度介于90℃-130℃之間;斷路器以動靜觸頭中心開始出現(xiàn)明顯的熱像的現(xiàn)象，溫度介于55℃-80℃之間。故障通常以接觸不良為主。

通過溫度傳感器實測以及監(jiān)測平臺的數(shù)據(jù)處理功能，得到圖3所示的傳感器測溫誤差示意圖，為了充分表示誤差值，橫坐標選擇為待測區(qū)域溫度，縱坐標為已經(jīng)測量區(qū)域溫度與待測區(qū)域溫度差值，即溫度誤差，從曲線中可以看出，在溫度升高的過程中，溫度誤差值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當溫度值達到42℃時，誤差值為2.3℃，在60℃～100℃范圍內(nèi)，溫度誤差值基本維持在1℃左右，誤差范圍較小，滿足測試要求。

在現(xiàn)場應用過程中，系統(tǒng)共報警5次，5次報警位置都為手車觸頭，經(jīng)過現(xiàn)場檢測，5次故障中3次是因為手車觸頭彈簧夾緊力不足使得觸頭發(fā)熱，剩余2次是因為電纜頭與銅排壓接處出現(xiàn)氧化所致，經(jīng)過打磨處理后，發(fā)熱現(xiàn)象得到解決，5次發(fā)熱現(xiàn)象都屬于一般缺陷。由此可見，采用KYN型高壓開關柜與監(jiān)測系統(tǒng)相配合的方式可以有效降低高壓開關柜發(fā)熱的現(xiàn)象，且可實現(xiàn)對設備運行過程中溫度的監(jiān)測，可以及時進行故障排查，保障了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖3? ? 傳感器測溫誤差示意圖

4 結(jié)論

①傳統(tǒng)高壓開關柜運行過程中溫度較高，采用KYN型高壓開關柜可以隨意進行拆卸以及排列組合，滿足各個環(huán)境下配電要求的同時減少了熱量的產(chǎn)生;②基于Web開發(fā)技術以及MVC開發(fā)模式實現(xiàn)了KYN型高壓開關柜監(jiān)測系統(tǒng)的應用，實際監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)手車觸頭出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，在報警系統(tǒng)的預警作用下，成功排查了故障，保證了供電的穩(wěn)定性。