密閉型配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜紅外觀察窗口的研制

歐陽健+葉文雄+趙法強

摘要：在配網(wǎng)金屬環(huán)網(wǎng)柜的檢測中，由于紅外線不能有效地穿過金屬殼體及有關(guān)玻璃，導(dǎo)致了熱像儀不能應(yīng)用于帶電的金屬環(huán)網(wǎng)柜檢測。文章開發(fā)了一款既能有效穿透紅外線，又有較高經(jīng)濟性的新型紅外觀察窗，其能夠通過人工觀察、紅外測溫、局放檢測等手段及早發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部的缺陷，避免故障發(fā)生。

關(guān)鍵詞：金屬環(huán)網(wǎng)柜；長波紅外觀察窗；人工觀察；紅外測溫；局放檢測；配網(wǎng)電力檢測 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM59 文章編號：1009-2374（2016）32-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.007

隨著近幾年紅外熱成像儀在配網(wǎng)電力檢測的普及，通過熱成像儀測量溫度來發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，已經(jīng)成為提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷行之有效的手段之一。但是現(xiàn)有的密封式環(huán)網(wǎng)柜為金屬全密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)柜內(nèi)電纜頭存在局部放電或者凝露等缺陷時，由于金屬環(huán)網(wǎng)柜的屏蔽作用，難以通過現(xiàn)有的技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致缺陷的進(jìn)一步發(fā)展最終導(dǎo)致故障。由于供電可靠性的要求日益提高，在線監(jiān)測即將成為發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷的重要手段，在不停電的前提下發(fā)現(xiàn)全封閉環(huán)網(wǎng)柜的溫度過高、局部放電等缺陷成為未來發(fā)展方向。

1 紅外窗口的基本材料及選取

光學(xué)性能是紅外光學(xué)材料最重要的基本性能。要使得紅外窗口的透過率90%以上，同時還需要具有一定的物理及化學(xué)性能，在傳統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中，傳統(tǒng)的材料以鍺為主，其折射率最高且易加工成透鏡，在8～14μm波段具有良好的透過率（鍍膜后可達(dá)95%以上）；鍺耐腐蝕，不易潮解，機械性能好。但是由于鍺單晶全球的產(chǎn)量低，導(dǎo)致其價格高昂，難以實現(xiàn)在環(huán)網(wǎng)柜上進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用。

針對實際的應(yīng)用需求，選用長波紅外玻璃材料作為紅外觀察窗的基本材料，而表1中是幾種長波紅外玻璃材料，主要分為硫系玻璃、鹵系玻璃和硫鹵系玻璃等。所以硫系玻璃具有很好的性能，而且鍍膜后，其紅外透過率可以高于90%。

選擇長波紅外玻璃，其主要檢測低溫、常溫，在電力行業(yè)，長波基本上滿足現(xiàn)有電力設(shè)備的故障檢測，簡單、快速、全面、準(zhǔn)確地解決了開關(guān)柜內(nèi)檢測難的問題，實現(xiàn)開關(guān)柜的在線實時檢測。在12.5μm時，窗口紅外線透過率為92%。

常見的紅外觀察窗口規(guī)格大小有四種，一般情況下，規(guī)格越大的紅外窗口，產(chǎn)品應(yīng)用成本越高，四種紅外窗口規(guī)格以80A型號最為常用，本次也選用80A型號進(jìn)行紅外窗口的研發(fā)。

2 現(xiàn)有10kV環(huán)網(wǎng)柜存在的問題及紅外窗口介紹

2.1 現(xiàn)有10kV環(huán)網(wǎng)柜的基本特點及常見故障類型

由于10kV環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)緊湊，可以滿足不同電力分配的節(jié)點要求。主要有以下三個特點：（1）內(nèi)部組件緊湊，占地面積小，可以促進(jìn)土地資源利用效率的提高；（2）采用全密閉設(shè)計，不受各種天氣影響，適合于各種無人值守或野外環(huán)境，安全性高；（3）環(huán)網(wǎng)柜一體化設(shè)計，現(xiàn)場安裝工程量小，后期運維、修理等工作量也較低。但是在目前環(huán)網(wǎng)柜的使用中，國內(nèi)的10kV環(huán)網(wǎng)柜主要是使用的三芯電纜，但是由于三芯電纜的安裝和維護難度都非常高，所以各類安裝和連接問題在實際的運行過程中也時有發(fā)生。由于在安裝過程中，三芯電纜主要依靠外部護套固定，其內(nèi)部沒有牢固的固定方式，所以極易發(fā)生連接故障。

2.2 紅外窗口的設(shè)計及優(yōu)點

除提高環(huán)網(wǎng)柜本身的安裝工藝外，如果能有效地改善對于環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)電纜芯安裝不良或老化等因素造成的發(fā)熱現(xiàn)象，提前發(fā)現(xiàn)缺陷，將大幅度降低跳閘等意外故障發(fā)生的幾率。

通過紅外窗口的研制，可以有效地利用現(xiàn)有的紅外熱成像儀進(jìn)行測溫。

紅外窗口由結(jié)構(gòu)圖1中紅外可透玻璃晶體（1）、鑲接法蘭緊固件螺桿部分（2）、可轉(zhuǎn)動角度晶體鑲接件（3）、鑲接法蘭緊固件螺母部分（4）、外保護蓋板（5）、內(nèi)保護蓋板（6）、聯(lián)動螺桿螺母（7）組成。

本紅外窗口適用于環(huán)網(wǎng)柜的安裝，通過鑲接法蘭緊固件螺桿部分、可轉(zhuǎn)動角度晶體鑲接件鑲接法蘭緊固件螺母部分、可轉(zhuǎn)動角度晶體鑲接件將可透紅外晶體固定，在打開外保護蓋板時，內(nèi)保護蓋板一起打開，通過紅外、紫外或可見光對環(huán)網(wǎng)柜面板內(nèi)的電纜接頭、運行環(huán)境進(jìn)行觀察、在線測量。

在轉(zhuǎn)動聯(lián)動螺桿時，可以轉(zhuǎn)動晶體的角度，實現(xiàn)不同角度的觀察與測量，外保護蓋板與內(nèi)保護蓋板聯(lián)動為觀察、測量、外力破壞、內(nèi)燃弧破壞提供了安全保障。內(nèi)保護蓋板還起到了避免環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的潮氣在晶體的表面上形成凝露或粉塵等在柜內(nèi)晶體內(nèi)表面形成污穢影響觀察及測量效果。

3 實際的應(yīng)用

3.1 紅外窗口的優(yōu)點和效果

（1）在滿足環(huán)網(wǎng)柜安全性及密封性的前提下，通過本紅外窗口可以實施在帶電情況下進(jìn)行紅外測溫、熱成像、裸眼觀察等配電運維作業(yè)，通過安裝在運行的環(huán)網(wǎng)柜上，現(xiàn)場檢測良好，如圖2所示；（2）發(fā)生內(nèi)燃弧時，應(yīng)用保護蓋板會對觀察窗的晶體產(chǎn)生破壞，甚至有可能損壞晶體；（3）具有多角度觀察與測量功能，在轉(zhuǎn)動聯(lián)動螺桿時，可以轉(zhuǎn)動晶體的角度，實現(xiàn)不同角度的觀察與測量；（4）具有機械強度高、密封性能好、安全性好、安裝便捷、實用性強等特點。

3.2 溫度校正

因此次采用的晶體是硫系玻璃，透過率為90%，在實際應(yīng)用中還需要考慮觀察角度。一般情況下，紅外顯示采取的溫度×1.1進(jìn)行校正。

3.3 觀測方法介紹

通過紅外觀察窗進(jìn)行觀察時，最常采用的方法中，首先是對比法，因在運行環(huán)境一致的情況下，環(huán)網(wǎng)柜的三個接線柱的溫度偏差可以很容易發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷；其次是溫差法，當(dāng)觀察的附件溫度與環(huán)境溫度超過60℃時，也可以認(rèn)定該電纜附件或接線柱已經(jīng)有

缺陷。

4 結(jié)語

配網(wǎng)金屬環(huán)網(wǎng)柜的紅外窗口檢測是目前較為有效的手段，它直觀、有效、方便，當(dāng)然在觀察過程中，也要著重考慮安全問題，但在觀察時，觀察的角度得當(dāng)，觀察人員穿著防弧服，在觀察時確保環(huán)網(wǎng)柜的運行狀態(tài)不改變，安全風(fēng)險還是可以承受的，通過在配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜安裝紅外觀察窗是一種提高環(huán)網(wǎng)柜及電纜附件運維有效的方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范（DL/T664-2008）[S].2008.

[2] 趙文勝.廠用高壓開關(guān)柜觀察窗的改進(jìn)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（15）.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）