經(jīng)驗(yàn)介紹：開關(guān)柜溫升點(diǎn)在線監(jiān)測裝置在礦區(qū)變電所的應(yīng)用
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作者：鄭曉敏
1 煤礦在用開關(guān)柜溫升點(diǎn)監(jiān)測的工作現(xiàn)狀
KYN28A-12金屬鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜具有結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)成熟、安裝方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤礦地面變電所。開關(guān)柜采用金屬全封閉的外殼，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP4X，而這樣的開關(guān)柜（尤其是大電流開關(guān)柜）普遍存在散熱不暢、溫度較高的情況，導(dǎo)致柜內(nèi)元件絕緣性能經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行后變質(zhì)、劣化構(gòu)成了絕緣弱點(diǎn)。近年來由于絕緣薄弱引起設(shè)備障礙或事故呈逐年遞增的情況，因此對開關(guān)柜內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)視是非常必要的。
目前，在用開關(guān)柜溫升點(diǎn)監(jiān)測中，一般是在母排或電纜壓接點(diǎn)和靜觸頭搭接母排上采用貼試溫片來實(shí)現(xiàn)對開關(guān)母排壓接點(diǎn)及靜觸頭溫升的監(jiān)測�？梢姷哪妇�壓接點(diǎn)和電纜壓接點(diǎn)的溫升在變電所日常巡視檢查中可以發(fā)現(xiàn)，而封閉母線壓接點(diǎn)和靜觸頭的溫升只能通過每年的季節(jié)性檢修才能發(fā)現(xiàn)。這種由人工進(jìn)行巡查或季節(jié)性檢修所得到的溫升數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是滯后的，無法在第一時(shí)間判斷開關(guān)柜內(nèi)的壓接點(diǎn)發(fā)熱故障，而引起連接處溫度過高，甚至個(gè)別在連接處的溫升惡性循環(huán)使絕緣破壞，造成相間短路，燒毀開關(guān)柜。
根據(jù)電力工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的要求，開關(guān)柜正在向智能化、免維護(hù)、具備自診斷功能的方向發(fā)展，由原來的定期檢修向狀態(tài)檢修技術(shù)發(fā)展。SD- 3066開關(guān)柜溫升點(diǎn)在線監(jiān)測裝置是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的溫升在線監(jiān)測裝置，在不降低原有設(shè)備絕緣性能的前提下，解決了壓接點(diǎn)異常溫升的監(jiān)測報(bào)警問題。該裝置既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，也便于新設(shè)備的安裝和老設(shè)備的改造，提高了開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性，減少惡性事故發(fā)生。
2 SD-3066開關(guān)柜溫升點(diǎn)在線監(jiān)測裝置的工作原理
SD-3066開關(guān)柜在線測溫系統(tǒng)主要由多個(gè)環(huán)形測溫傳感器和1個(gè)數(shù)據(jù)接收器組成，環(huán)形測溫傳感器將測得的溫度信號(hào)無線發(fā)送給數(shù)據(jù)接收器。每個(gè)環(huán)形測溫傳感器均采用CT線圈取電，且每個(gè)環(huán)形測溫傳感器均帶有地址，地址設(shè)定由制造廠根據(jù)用戶需求設(shè)定，保證每個(gè)變電所內(nèi)傳感器地址的唯一性。環(huán)形溫度傳感器安裝在靜觸頭盒底部，緊套在靜觸頭上，如圖1所示。安裝后，環(huán)形溫度傳感器既能可靠的緊貼在靜觸頭上，又能保證不被斷路器動(dòng)觸頭碰到。另外還有一種矩形穿孑L測溫傳感器，主要安裝在母線室和電纜室母排上。數(shù)據(jù)接收器如圖2所示，其安裝在斷路器室。
當(dāng)斷路器合閘投運(yùn)后，觸臂中通過大于50 A電流時(shí)，環(huán)形測溫傳感器的CT輸出就能給傳感器信號(hào)處理模塊提供工作電源。埋設(shè)在環(huán)形測溫傳感器內(nèi)環(huán)的熱敏電阻將溫度信號(hào)傳送給信號(hào)處理模塊，模塊中的CPU將隨熱量變化的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號(hào)，連同本傳感頭的編號(hào)一起通過無線發(fā)射模塊發(fā)送出去。裝在開關(guān)柜上部儀表室的SD- 3066顯示儀表接收并解調(diào)這個(gè)溫度信號(hào)，直接在面板上顯示出來。同時(shí)判別是否超出事先設(shè)定的溫度門限，如溫升超限，即發(fā)出報(bào)警觸點(diǎn)信號(hào)。
SD-3066儀表配有RS485串行接口，可以將數(shù)據(jù)傳送至采集終端，采集終端內(nèi)置網(wǎng)卡，可直接將每一臺(tái)電柜的所有測溫點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)向監(jiān)控中心上傳。
3 SD- 3066開關(guān)柜無線測溫裝置與現(xiàn)有的測溫方式對比
3.1 現(xiàn)有測溫方式的優(yōu)缺點(diǎn)
(l)非接觸紅外感應(yīng)式。利用紅外熱電堆原理進(jìn)行光學(xué)照準(zhǔn)測溫，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、測溫方式簡單、絕緣隔離好。缺點(diǎn)是探頭和被測點(diǎn)之間必須通視，只能對準(zhǔn)母線室和電纜室定觸頭連接母排的引出端，間接測量觸頭溫度；安裝時(shí)每個(gè)點(diǎn)要進(jìn)行機(jī)械調(diào)校、照準(zhǔn)、鎖緊，震動(dòng)或檢修碰觸時(shí)容易將照準(zhǔn)點(diǎn)位移而失效。由于只能在母線室和電纜室安裝，安裝時(shí)母線必須停電，一旦送電后就難以維護(hù)、檢修。
(2)光纖測溫技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、測溫范圍廣、精度高。缺點(diǎn)是由于光纖的折彎半徑不能過小，還必須保證表面的高壓爬距，因此，在柜體內(nèi)分布安裝比較復(fù)雜，維護(hù)、更換難度較大。每套系統(tǒng)必須配一臺(tái)光調(diào)制解調(diào)器（造價(jià)較高）。當(dāng)監(jiān)測的點(diǎn)數(shù)較少時(shí)，成本偏高。安裝的點(diǎn)數(shù)越多，價(jià)格分?jǐn)傇降�。只能安裝在母線側(cè)，安裝、維修時(shí)母線必須停電。
(3)采用電池供電的無線測溫技術(shù)。在高電位端的傳感器和信號(hào)發(fā)送裝置用一鋰電池供電，這種供電方式不但難以做到實(shí)時(shí)連續(xù)檢測，一般6個(gè)月至2年要更換電池，使用極不方便，也不可靠。并且，一般號(hào)稱可用5～10年的電池是指理想狀態(tài)下的應(yīng)用，當(dāng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，電池經(jīng)常是在較高的溫度下工作，在這種環(huán)境下電池的壽命甚至?xí)蟠罂s短到1/10。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、測溫范圍廣、精度高。缺點(diǎn)是不能做到實(shí)時(shí)檢測溫度，電池壽命短，不便于使用維護(hù)。
3.2 SD- 3066開關(guān)柜無線測溫裝置的優(yōu)越性及技術(shù)難點(diǎn)
該裝置采用的最新無線數(shù)據(jù)通信專用集成電路，溫度傳感器和無線數(shù)據(jù)發(fā)射電路安裝在高電位的發(fā)熱端，無線接收儀表安裝在儀表室的門上，高低壓之間的數(shù)據(jù)傳輸無任何物理連接，這是最理想的方式。
(1)高低壓之間的數(shù)據(jù)無線傳輸，無需對準(zhǔn)，安裝簡單，適用范圍廣，適用高壓開關(guān)額定電流范圍630～4000A，可顯示絕對溫度或相對溫升。但由于開關(guān)柜內(nèi)都是金屬隔離結(jié)構(gòu)，對無線電信號(hào)有很強(qiáng)的屏蔽和吸收作用，另一方面，為不產(chǎn)生空間電磁干擾，發(fā)射功率只能控制在10 mW以下，該裝置克服了這一技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了微小功率的無線電波在電柜內(nèi)穿越屏蔽、可靠通信。
(2)材料選材可靠性高。該測溫傳感器選用工作溫度可達(dá)到（軍品級(jí)）125℃的無線收、發(fā)組件，能夠解決在高溫區(qū)域條件下工作的自身可靠性。
(3)手車柜應(yīng)用在線測溫裝置時(shí)，傳感組件安裝在開關(guān)柜靜觸頭上。這樣給安裝、維護(hù)、維修帶來很大的方便，安裝簡單，耗費(fèi)時(shí)間短，對于老設(shè)備加裝、改造在線測溫也十分方便。
(4)采用小CT方式取母線一次電流供電。這是無線測溫裝置的一種比較理想的免維護(hù)供電方式，但在實(shí)際應(yīng)用中有一定的技術(shù)門檻，特別是采用無線方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，這種取電方式比電池更容易受到高壓柜內(nèi)的強(qiáng)電場和強(qiáng)磁場的干擾，必須要有精確的技術(shù)措施和精密的調(diào)試儀器來解決無線通信的可靠性問題，這也是為什么許多用無線方式通信的生產(chǎn)廠家只得采用電池作電源來解決通信可靠性的原因。這些廠家雖然用電池解決了通信問題，但不得不舍棄產(chǎn)品的使用壽命和免維護(hù)問題。該裝置成功克服了以上難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了小CT方式取母線一次電流供電。
另一方面適當(dāng)選擇CT制作的參數(shù)也十分重要，要巧妙利用鐵磁線圈的飽和特性，既要達(dá)到一次額定電流的5%時(shí)，其能量就可滿足無線傳感器的起始工作電源的要求，又要在一次電流滿功率運(yùn)行的情況下CT發(fā)熱很小，不影響長期工作的可靠性。
4應(yīng)用驗(yàn)證
該裝置于2015年1月28日投入到棗礦集團(tuán)付煤公司電廠6 kV高壓進(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行，采用6個(gè)環(huán)形測溫傳感器安裝在靜觸頭上在線監(jiān)測觸頭運(yùn)行溫度，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫升隱患，確保了安全供電。
5摘 要
為即時(shí)監(jiān)測高壓開關(guān)柜各壓接點(diǎn)的溫升情況，分析了SD- 3066開關(guān)柜溫升點(diǎn)在線監(jiān)測裝置的工作原理，闡述了其技術(shù)優(yōu)勢，并對溫升點(diǎn)在線監(jiān)測裝置的使用效果進(jìn)行驗(yàn)證。采用溫升點(diǎn)在線監(jiān)測裝置從根本上解決了金屬鎧裝封閉式開關(guān)柜無法正常監(jiān)測壓接點(diǎn)溫升的困擾。
