高低壓配電柜母線溫度及電流綜合監(jiān)控裝置研究

劉華平 李盛進(jìn)

摘 ? 要：高低壓配電柜充分利用集中管理理念，將傳統(tǒng)電纜分配節(jié)點(diǎn)環(huán)境中，線路復(fù)雜、線路交錯(cuò)、線路過(guò)熱、集膚效應(yīng)等問(wèn)題予以一定程度的解決。高低壓配電柜的應(yīng)用環(huán)境主要是介于發(fā)電廠、供電所、變壓站等，與傳統(tǒng)電纜以及功能配件相比，配電柜集成分配、檢測(cè)、計(jì)量、連接等模塊，對(duì)高頻電壓具備較高的承載效果。本文主要從介于配電柜母線溫度，以及配電柜電流監(jiān)控裝置為視角展開(kāi)論述，以期能促使配電柜溫度、電流有效可控，健全配電柜功能的同時(shí)，充分發(fā)揮高低壓配電柜的效用。

關(guān)鍵詞：配電柜 ?溫度 ?電流 ?監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TM64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（a）-0007-02

由于集膚效應(yīng)等的存在，傳輸效率下降、線纜耗損、線路過(guò)熱成為線路壽命下降、金屬資源浪費(fèi)、電力資源浪費(fèi)的主要來(lái)源之一，加強(qiáng)線路溫控、電流檢測(cè)，并改進(jìn)線路分配、監(jiān)控手段有所必要。高低壓配電柜作為線路傳輸節(jié)點(diǎn)的集中分配、控制、調(diào)整的節(jié)點(diǎn)設(shè)備之一，具備功能全面、拓展性強(qiáng)、安全性高等優(yōu)勢(shì)。本文從高低壓配電柜溫度、電流監(jiān)控視角出發(fā)，首先探究加強(qiáng)溫度、電流監(jiān)控的必要性，之后就如何更好地應(yīng)用監(jiān)控裝置進(jìn)行策略探究。

1 ?加強(qiáng)溫度、電流監(jiān)控的必要性

溫度是降低導(dǎo)線壽命的成因之一，電流數(shù)值異常是短路、電阻增大等的外在表現(xiàn)。

1.1 高低壓配電柜使用壽命要求

高低壓配電柜溫度過(guò)高，會(huì)加速導(dǎo)線氧化速度，導(dǎo)致高低壓配電柜持續(xù)老化，影響配電柜魯棒性和運(yùn)作穩(wěn)定性，持續(xù)進(jìn)行，高低壓配電柜的性能下降、導(dǎo)電效率下降，使得配電柜提早結(jié)束工作期限。

1.2 高低壓配電柜的使用安全性要求

溫度異常變化，成因除了集膚效應(yīng)、輸入電壓之外，也與接頭出現(xiàn)接觸不良有關(guān)，線頭接觸不良會(huì)導(dǎo)致接頭部分溫度急劇升高，極容易形成高壓擊穿現(xiàn)象，此外，電流異常與電阻數(shù)值變化有關(guān)，電阻變小，很有可能是線路短路，若不能及時(shí)處理，極有可能造成配電柜不可逆損壞，甚至?xí)勗斐苫馂?zāi)、觸電等繼發(fā)事故，電阻變大，與母線觸頭氧化現(xiàn)象有關(guān)，若不能及時(shí)排障，則會(huì)導(dǎo)致局部溫度升高，傳輸效率下降，局部溫度過(guò)高會(huì)形成熱擊穿現(xiàn)象。

1.3 高低壓配電柜的資源高效利用要求

溫度、電流異常所形成的成本損耗主要包括金屬損耗、設(shè)備損耗、電力損耗、維修損耗、期間損耗等，其中金屬損耗主要是導(dǎo)線導(dǎo)電系數(shù)下降，無(wú)法繼續(xù)使用，在進(jìn)行回收重鑄時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的浪費(fèi);設(shè)備損耗是配電柜功能無(wú)法滿足配電等的需求，進(jìn)行設(shè)備更新時(shí)，造成成本支出，以及產(chǎn)能浪費(fèi);電力損耗是導(dǎo)線導(dǎo)電系數(shù)下降，部分電能以熱能等形式流失，產(chǎn)生電力浪費(fèi)，電力公司或電力使用公司也需要為同樣多的電力支出更多費(fèi)用;維修損耗是維修設(shè)備時(shí)，形成資本支出以及配件更替消耗等;期間費(fèi)用主要是配電柜維修期間，電力公司或電力使用公司正常營(yíng)業(yè)受到影響，進(jìn)而造成產(chǎn)能下降，期間費(fèi)用支出增多，成本攤銷周期延長(zhǎng)或當(dāng)期利潤(rùn)額下降等。

2 ?應(yīng)用監(jiān)控設(shè)備的有效舉措

溫度、電流異常測(cè)定可以覆蓋配電柜大部分故障，對(duì)配電柜的溫度、電流進(jìn)行監(jiān)控，可以先期發(fā)現(xiàn)配電柜的運(yùn)作故障，避免故障延伸，引起較大范圍或較大程度的損失，比方說(shuō)，及時(shí)處理局部溫度過(guò)高故障，防止操控人員在操作時(shí)，因?yàn)闊釗舸纬筛邏河|電事故，對(duì)監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，主要是從設(shè)備工作的穩(wěn)定性、抗擾動(dòng)能力、靈敏度、信息化程度、使用成本、維護(hù)難度等方面出發(fā)。

2.1 介于工作穩(wěn)定性的監(jiān)控設(shè)備

從監(jiān)控溫度的角度來(lái)看，對(duì)高低壓配電柜的測(cè)溫方式主要是包括接觸式測(cè)溫和非接觸試測(cè)溫，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，接觸式測(cè)溫是將溫控設(shè)備集成在配電柜的內(nèi)部，非接觸式測(cè)溫方式是借助被測(cè)部位的熱輻射等，將傳遞出的信號(hào)轉(zhuǎn)化成溫度數(shù)值，達(dá)到測(cè)溫目的，從穩(wěn)定性的角度來(lái)看，測(cè)溫設(shè)備一般具備一定的溫度耐受力，但由于溫度會(huì)造成設(shè)備氧化，壽命降低，內(nèi)部集成設(shè)備很容易受到高溫、強(qiáng)磁影響，導(dǎo)致壽命降低，故障率高發(fā)，非接觸式與被接觸部位存在一定距離，受局部溫度影響程度較小，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性[1]。從監(jiān)控電流的角度來(lái)看，監(jiān)控設(shè)備可以在安裝保護(hù)電路的情況下，集成在高頻電壓線路中，其工作穩(wěn)定性很大程度上取決于保護(hù)電路，或是其他有效措施的工作穩(wěn)定性，比方說(shuō)，設(shè)定工作閥值，電流數(shù)值達(dá)到最高臨界值，自動(dòng)觸發(fā)中斷設(shè)備、報(bào)警設(shè)備，避免較高電流破壞測(cè)流設(shè)備。

2.2 介于抗擾動(dòng)能力的監(jiān)控設(shè)備

抗擾動(dòng)能力側(cè)重表現(xiàn)在設(shè)備性能表現(xiàn)的穩(wěn)定性，也就是在受到溫度異常、電流異常時(shí)，監(jiān)控性能回穩(wěn)時(shí)間較短，或精準(zhǔn)度恢復(fù)時(shí)間較短。從監(jiān)控溫度的角度來(lái)看，接觸式測(cè)溫與電路直接相連，受溫度遞減的影響因素較小，測(cè)定數(shù)值較非接觸式測(cè)溫方式，理論上更加精準(zhǔn)，非接觸測(cè)溫方式由于環(huán)境影響，熱輻射強(qiáng)度可能受環(huán)境影響產(chǎn)生遞減，測(cè)定數(shù)值的精準(zhǔn)性會(huì)受到影響。伴隨著紅外熱成像技術(shù)的精進(jìn)，兩者的差距逐漸縮小。從監(jiān)控電流的角度上來(lái)看，為避免電流異常對(duì)電流檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)生影響，應(yīng)為測(cè)流設(shè)備給予抗強(qiáng)電、交變磁場(chǎng)等保護(hù)措施，比方說(shuō)利用數(shù)字信號(hào)輸出替代模擬信號(hào)輸出，改進(jìn)數(shù)字信號(hào)輸出錯(cuò)碼糾正技術(shù)等，所選用的測(cè)流材料，應(yīng)能通過(guò)EMC測(cè)試。

2.3 介于靈敏度的監(jiān)控設(shè)備

靈敏度是監(jiān)控設(shè)備工作能力的外在表現(xiàn)，強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)作的靈敏度，意味著監(jiān)控人員能夠?qū)崟r(shí)的掌握配電柜溫度、電流數(shù)值，及時(shí)了解設(shè)備的工作狀態(tài)。從溫度測(cè)定的角度來(lái)看，伴隨著技術(shù)進(jìn)步，接觸式和非接觸式在溫度響應(yīng)時(shí)間上的差距近乎于可以忽略不計(jì)，但相比較而言，接觸式具備更高的靈敏度。從測(cè)定電流的角度上來(lái)看，較高靈敏度意味著測(cè)流設(shè)備需要放寬閥值，對(duì)測(cè)流設(shè)備工作區(qū)間存在較高要求。

2.4 介于信息化程度的監(jiān)控設(shè)備

配電柜的運(yùn)作電壓較高，對(duì)于進(jìn)行溫度、電流檢測(cè)有必要減少人工直接參與。信息化的目的是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)設(shè)備、電流檢測(cè)設(shè)備與總控設(shè)備、在線平臺(tái)等保持持續(xù)通信，并在信號(hào)降噪、信號(hào)整合、信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化等。比方說(shuō)，監(jiān)控設(shè)備的自動(dòng)化體現(xiàn)在自適應(yīng)、自調(diào)整、自控制，能夠根據(jù)溫度變化、電流變化提醒漏電可能、熱擊穿可能等，避免操作人員人工排障，出現(xiàn)觸電事故，可以根據(jù)工作環(huán)境以及壽命最長(zhǎng)、性能最佳等預(yù)設(shè)參數(shù)，選取最佳的工作方案[2]。

2.5 ?介于使用成本的監(jiān)控設(shè)備

監(jiān)控設(shè)備的使用成本需要均衡使用壽命、采購(gòu)成本、維護(hù)成本、性能要求等要素，讓監(jiān)控設(shè)備使用公司選取最佳的監(jiān)控設(shè)備使用方案，比方說(shuō)，對(duì)四類變電站存在需求的公司，采購(gòu)滿足三類變電站性能需求的高低壓配電柜，會(huì)造成性能浪費(fèi)，或是對(duì)配電柜使用壽命要求高的公司，采購(gòu)設(shè)計(jì)壽命低的設(shè)備，會(huì)造成后期維護(hù)成本上升、設(shè)備更替成本上升，同時(shí)，超過(guò)設(shè)計(jì)壽命，且繼續(xù)使用的話，會(huì)存在較高程度的安全隱患。

2.6 介于維護(hù)難度的監(jiān)控設(shè)備

高低壓配電柜的內(nèi)部環(huán)境存在安全威脅，且其中功能集成度高，維護(hù)難度較大，為盡可能的降低維護(hù)難度，除了增強(qiáng)監(jiān)控設(shè)備智能化水平，進(jìn)行微機(jī)監(jiān)測(cè)外，還可采用模塊化設(shè)計(jì)并添加警示燈，便于維修時(shí)，單一的對(duì)局部區(qū)域維修[3]。

3 ?結(jié)語(yǔ)

高低壓配電柜的工作環(huán)境較為惡劣，溫度、電流異常不單單會(huì)造成設(shè)備壽命下降，同時(shí)，也會(huì)給監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)作、后期維護(hù)產(chǎn)生障礙。從溫度、電流異常對(duì)使用壽命、使用安全、資源利用率等方面的影響來(lái)看，進(jìn)行監(jiān)控設(shè)備設(shè)置有所必要，在進(jìn)行設(shè)置時(shí)，主要考慮工作的穩(wěn)定性、抗擾動(dòng)能力、靈敏度、信息化程度、使用成本、維護(hù)難度等。

參考文獻(xiàn)

[1] 查娜.近海環(huán)境配電箱溫度控制和鹽霧沉積率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].江蘇大學(xué)，2016.

[2] 陳潔，吳海濤.某海上天然氣平臺(tái)空壓機(jī)配電柜三相短路電流計(jì)算與分析[J].電工技術(shù)，2017（5）：116-118.

[3] 陳午蘇.分布式配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].天津大學(xué)，2017.