10kV高壓開關(guān)柜電氣設(shè)備在線測溫系統(tǒng)應(yīng)用研究

劉欣 王俊娜 姜照豐 朱寶軍

（國網(wǎng)新疆電力有限公司芳草湖供電公司，新疆 昌吉 831208）

電力設(shè)備是供電能夠順利進(jìn)入到千家萬戶進(jìn)行使用的基本條件。10kV高壓開關(guān)柜又是整個配電系統(tǒng)中必不可少的電氣設(shè)備，開關(guān)柜的可靠性直接影響著配電系統(tǒng)的正常運行和供電質(zhì)量。我們必須對高壓開關(guān)柜的優(yōu)化設(shè)計以及應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)且全面的研究，在不斷的實踐之中積累經(jīng)驗，善于發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有高壓開關(guān)設(shè)備設(shè)計中存在的不足并加以改進(jìn)。

一、封閉高壓開關(guān)柜在線測溫技術(shù)分析

變電站設(shè)備溫度監(jiān)測是指通過監(jiān)測設(shè)備對變電站關(guān)鍵部件的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，以了解設(shè)備的溫度變化情況，并做好實時預(yù)警工作，以減少高壓開關(guān)柜運行事故的發(fā)生。因此，實時在線測溫具有以下兩種功能：一是實時監(jiān)測溫度，了解設(shè)備運行狀態(tài)，并做好應(yīng)急處理，減少事故發(fā)生；二是實現(xiàn)無人化的24小時實時監(jiān)控，減少人力消耗，降低運行成本。高壓開關(guān)柜在測溫技術(shù)上具有一定的先進(jìn)性，運行安全可靠。裝置需要在開關(guān)柜內(nèi)長期穩(wěn)定運行，對于系統(tǒng)和裝置都需要達(dá)到兼容性和經(jīng)濟性的要求，方便系統(tǒng)后期的拓展。

二、高壓開關(guān)設(shè)備的主要組成

（一）斷路器

從最初體積龐大、需頻繁維護的抽出式空氣絕緣斷路器，到體積小、存在安全隱患的油斷路器，發(fā)展到安全可靠的六氟化硫和真空斷路器；真空斷路器極柱從真空泡裸露到組裝式極柱，再到環(huán)氧澆注固封式極柱；斷路器的操動機構(gòu)從復(fù)雜裝配機構(gòu)到模塊化機構(gòu)，再到永磁機構(gòu)；各項技術(shù)都得到了極大的發(fā)展。KYN28-12金屬鎧裝移開式開關(guān)柜可配用VD4（ABB）、HVX12或EV12（施耐德）、3AE1（西門子）、VS1（森源）、CV2-12（常熟）等廠家的真空斷路器設(shè)備。

（二）開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計

就當(dāng)前KYN28-12金屬鎧裝移開式開關(guān)柜設(shè)備的結(jié)構(gòu)來看，柜體主要包括5個部分，即含儀表室、電纜室、手車室、電纜室，母線室和柜頂小母線室，柜頂設(shè)有二個泄壓通道，這幾個間隔小室結(jié)構(gòu)之間既彼此聯(lián)系，又相互獨立。每一個小室構(gòu)成部分都具備各自的功能。柜體主要采用厚度2mm敷鋁鋅板板材經(jīng)數(shù)控機床加工后鉚接而成，柜體結(jié)構(gòu)先進(jìn)、緊湊、合理、安全可靠、性能優(yōu)越。

（三）傳感器和保護繼電器技術(shù)

傳感器和保護繼電器是緊密相連，技術(shù)同步演進(jìn)。傳感器如“眼睛”，將電流圖像傳送給“大腦”保護繼電器，后者分析圖像以確定信號為正?；蚬收?。從機電式設(shè)計的老式保護繼電器到如今新型數(shù)字繼電器只需要低功率電流互感器（LPCT）提供信號。低功耗傳感器和數(shù)字電表有效提升控制和監(jiān)控能力：緊湊型低功率電子式電流互感器（LPCT）和低功率電子式電壓互感器（LPVT）可取代傳統(tǒng)的大型CT和VT。

三、無源無線溫度監(jiān)測的應(yīng)用

（一）總體工程應(yīng)用

本文設(shè)計的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)將直接采用溫度傳感器去采集關(guān)鍵設(shè)備上的溫度，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給系統(tǒng)的核心部件。將這些核心部件的溫度收集完成后，系統(tǒng)設(shè)定算法對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，并按照各個零部件預(yù)設(shè)的溫度設(shè)置實時報警等功能。最終，系統(tǒng)將分析得出的相關(guān)結(jié)論傳遞給設(shè)備運維部門，設(shè)備運維部門將根據(jù)系統(tǒng)傳遞的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，并且制定設(shè)備運維管理措施，減少設(shè)備故障次數(shù)和時間，提高配電運行效率。

（二）前期工程安裝

變電站總共有8個開關(guān)柜，本次設(shè)計的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括兩部分，一部分為傳感器，每個開關(guān)柜設(shè)有12個溫控監(jiān)測點，合計96個溫度傳感器。另一部分為數(shù)據(jù)組網(wǎng)，溫度監(jiān)測裝置16臺、監(jiān)測主機2臺。將前期施工流程劃劃為7個步驟，如表2所示，從施工前的碰頭會開始，到前期準(zhǔn)備工作、安裝、調(diào)試、測試、到竣工驗收，都有較為明確的施工標(biāo)準(zhǔn)，以確保無源無線溫度檢測系統(tǒng)安裝完成。

表2 施工流程

（三）效益分析

一是無源無線測溫系統(tǒng)的投入使用，可以對開關(guān)柜的溫度進(jìn)行7×24h不間斷的實時監(jiān)測，及時發(fā)送準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，防止因為電氣設(shè)備溫度過高而造成電網(wǎng)故障。另外，該系統(tǒng)提供實時報警功能，可以實現(xiàn)防范于未然，避免不可預(yù)估的損失產(chǎn)生。二是無源無線測溫系統(tǒng)的使用將之前的“被動檢修”改變成為“主動檢修”?？梢詾闋顟B(tài)檢修提供事前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，不斷提高電網(wǎng)的安全運行水平和供電可靠性。當(dāng)前供電公司已經(jīng)對部分變電站的開關(guān)柜進(jìn)行溫度在線監(jiān)測，實現(xiàn)對“狀態(tài)檢修”提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。通過該系統(tǒng)的投入使用也可以提高巡檢效率，減少運維人員工作量，提升供電運行效率。

總結(jié)：本文結(jié)合電網(wǎng)系統(tǒng)中封閉式10k V高壓開關(guān)柜的工程應(yīng)用需求，提出新型無源無線溫度傳感方法和開關(guān)柜無線測溫智能監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)，最后結(jié)合變電站的掛網(wǎng)測試算例說明監(jiān)控系統(tǒng)的安裝工藝和應(yīng)用效果。該系統(tǒng)的應(yīng)用可有效提高電網(wǎng)運行部門的設(shè)備巡檢自動化水平，加強電網(wǎng)設(shè)備的安全管控，同時具有廣泛的工程應(yīng)用前景。