李偉年 俞明華

(南京天石軟件技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210022)

1.在線測(cè)溫的作用

由于高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)上具有通用性，不管是XGN還是KYN型開關(guān)柜，不同廠家配置的設(shè)備在架構(gòu)上基本保持一致的，而在配置、功能和結(jié)構(gòu)上也是很相似的，所以在開關(guān)柜的發(fā)熱方面有許多規(guī)律可循。

通過(guò)認(rèn)真分析開關(guān)柜實(shí)際的發(fā)熱情況發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱故障主要出現(xiàn)在開關(guān)柜內(nèi)刀閘接頭和電纜接頭。因此開關(guān)柜的測(cè)溫只需要將注意力集中在某些關(guān)鍵點(diǎn)就可以了，其他部分關(guān)注度可以少一些，當(dāng)溫度升高時(shí)，及時(shí)并且正確地監(jiān)測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)的變化，在溫度超過(guò)允許的限度之前要發(fā)出警告，確保運(yùn)行維護(hù)單位有充分的時(shí)間準(zhǔn)備，并且及時(shí)采取正當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施避免事故的發(fā)生。

2.高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫的特點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一些具體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行要求，高壓開關(guān)柜對(duì)測(cè)溫手段有一定的要求：

(1)非接觸式測(cè)溫法不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有的XGN和KYN型開關(guān)柜的具體結(jié)構(gòu)，高壓開關(guān)柜主要包含斷電器、隔離開關(guān)、電流互感器、電纜頭等設(shè)備。柜內(nèi)的導(dǎo)電部位全部采用絕緣熱縮包封，這是為了防止設(shè)備因?yàn)榕K污受潮而引起污閃事故，又避免因?yàn)閯?dòng)物進(jìn)去引起短路。廣電網(wǎng)公司在2009年反事故技術(shù)措施也明確要求“運(yùn)行及未投運(yùn)的移開式開關(guān)柜(KYN型開關(guān)柜)的導(dǎo)電臂都必須裝配絕緣套，今后進(jìn)入廣電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的小車柜，開關(guān)小車導(dǎo)電臂必須安裝絕緣護(hù)套”，正因?yàn)槿绱藴y(cè)溫的所有部位都需要被絕緣護(hù)套包扎，這就決定了非接觸式測(cè)溫技術(shù)不能在開關(guān)柜內(nèi)得到好的應(yīng)用。

(2)測(cè)溫裝置高壓絕緣問(wèn)題突出。由于高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備帶電運(yùn)行，而測(cè)溫傳感器必須安裝在被測(cè)物體的測(cè)量點(diǎn)上，屬于高壓設(shè)備，而信號(hào)采集裝置安裝在在柜體或者柜外，其外殼與地網(wǎng)相連接，則測(cè)量測(cè)溫傳感器和信號(hào)采集裝置之間存在高電壓。因此要采取正當(dāng)有效的措施隔離高壓與低壓設(shè)備，同時(shí)各設(shè)備之間要保持安全距離，不能被測(cè)溫傳感器裝置所影響，否則會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備故障造成事故，這些都是測(cè)溫系統(tǒng)工程實(shí)踐首先考慮的問(wèn)題，同時(shí)也是造成開關(guān)柜測(cè)溫技術(shù)發(fā)展緩慢的原因之一。

(3)測(cè)溫裝置不能影響設(shè)備原有性能。開關(guān)柜內(nèi)斷電器、隔離器開關(guān)均為可操作性設(shè)備，分合操作必須遵循其運(yùn)行方式，而在線裝置的安裝不能影響到設(shè)備的性能，以上這些對(duì)與測(cè)溫裝置都有一定的要求，既要適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，也要確保柜內(nèi)測(cè)溫傳感設(shè)備安裝可靠。

(4)高壓開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境惡劣，電磁干擾嚴(yán)重。高壓開關(guān)柜柜內(nèi)采用了全密封結(jié)構(gòu)，除了一部分觀察窗之外，其它部分采用金屬擋板密封。根據(jù)開關(guān)柜IP3X的防護(hù)等級(jí)，各柜體之間的距離范圍不能大于2.5mm。與此同時(shí)柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行電流很大，一些大電流柜柜體就需要數(shù)千安培的電流，甚至達(dá)到4000A，變電站內(nèi)復(fù)雜的電磁環(huán)境與電磁的干擾影響了測(cè)溫系統(tǒng)，進(jìn)而降低了測(cè)溫設(shè)備數(shù)據(jù)之間的可靠性。

3.國(guó)內(nèi)外高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)研究

國(guó)內(nèi)外常用的測(cè)溫方法主要有兩種：接觸式測(cè)量與非接觸式測(cè)量方法。接觸式測(cè)量方法就是傳感器與被測(cè)物體直接接觸，傳感器與被測(cè)物體的溫度要保持一致。而非接觸式測(cè)量方法就是傳感器與被測(cè)物體不能直接接觸，被測(cè)設(shè)備是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的。就目前發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，這兩種方法在檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域有很廣泛的研究，根據(jù)檢測(cè)的手段特征區(qū)分，主要有以下幾種特征：

(1)紅外測(cè)溫法

在直接接觸測(cè)量方法中非常有代表性的就是紅外測(cè)溫法。紅外測(cè)溫法主要依據(jù)的是斯特藩-玻耳茲曼、普朗克等人的黑輻射原理，黑體是理想化的輻射體，它們能在相同的溫度下散發(fā)出相同的電磁波譜，而與黑體的具體成分和形狀特性無(wú)關(guān)。物體表面的溫度與物體本身紅外輻射能量的大小及波長(zhǎng)的分布有著密切的聯(lián)系，通過(guò)測(cè)量物體本身輻射紅外能量，從而測(cè)定其表面的溫度。目前的紅外測(cè)溫儀的基本組成是光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、信號(hào)放大器與信號(hào)處理及顯示輸出等部分，核心元素是紅外探測(cè)器，它可以把入射的紅外輻射轉(zhuǎn)變成可以測(cè)量的其它形式的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器與信號(hào)處理器電路按照儀器內(nèi)部的算法計(jì)算和校正后轉(zhuǎn)變成了被測(cè)目標(biāo)的溫度值，然后在光學(xué)系統(tǒng)上顯示。

(2)無(wú)線測(cè)溫法

無(wú)線測(cè)溫法是對(duì)接觸式測(cè)溫方法的改進(jìn)，是為了隔離測(cè)溫設(shè)備與電力系統(tǒng)之間的高低壓而產(chǎn)生的一種新型的測(cè)溫方法。通常的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)由分布式測(cè)溫點(diǎn)、數(shù)據(jù)接收器、后臺(tái)處理系統(tǒng)組成。分布式測(cè)溫點(diǎn)直接安裝在需要測(cè)溫的地方，數(shù)據(jù)接收器放置在距離開關(guān)柜一定距離的地方，分布式測(cè)溫點(diǎn)和數(shù)據(jù)接收器之間數(shù)據(jù)的傳輸是由無(wú)線通訊方式實(shí)現(xiàn)的，從而實(shí)現(xiàn)了高壓的隔離與測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的采集，解決了高壓開關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)運(yùn)行溫度不易被紅外測(cè)溫法監(jiān)測(cè)的難題。無(wú)線測(cè)溫法雖然解決了測(cè)溫裝置的安全問(wèn)題，但在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，其中最核心的問(wèn)題就是開關(guān)觸頭位置處測(cè)溫裝置的工作穩(wěn)定性問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，該模塊所用的電源是從電力線獲取能量的電流感應(yīng)式電源，而電力線負(fù)荷的大小決定著電源獲取的能量大小，其幅度變化很大，因而模塊時(shí)常出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象。針對(duì)此問(wèn)題，有人建議利用電池、減少測(cè)溫裝置功耗等方法，但缺陷是電池消耗完需要定期更換，同時(shí)會(huì)因?yàn)闊o(wú)線發(fā)功率過(guò)小而產(chǎn)生電磁干擾，致使測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤，更換裝置電池則需要高壓開關(guān)柜停止供電，達(dá)不到高壓開關(guān)柜持續(xù)運(yùn)行的工作要求。

(3)光纖測(cè)溫法

伴隨著光纖通訊與集成光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)在傳感器領(lǐng)域表現(xiàn)異?；钴S，與傳統(tǒng)的傳感技術(shù)不同，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)不是功能特性，而是其本身的物理特性。正因?yàn)楣饫w傳感器具有光纖質(zhì)輕、徑細(xì)、抗電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫、信號(hào)衰減小、集信息傳感與傳輸于一體等優(yōu)點(diǎn)，可以解決常規(guī)檢測(cè)技術(shù)不能解決的一些測(cè)量問(wèn)題。首先由于光纖本身是一種很好的絕緣材料，隔離了電力系統(tǒng)與測(cè)量設(shè)備之間的高壓，從而避免了測(cè)溫裝置引起的設(shè)備安全事故，同時(shí)使用光纖作為傳輸和傳感信號(hào)的載體，使得存在于電力系統(tǒng)環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸存在的強(qiáng)電磁干擾問(wèn)題得以解決，使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。其次由于光纖撓曲性好、直徑小、重量輕，可以檢測(cè)常規(guī)傳感器所不能達(dá)到的部位。這些優(yōu)點(diǎn)使得光纖傳感器在電力系統(tǒng)溫度測(cè)量方面展露了頭角，可以作為適合于高壓開關(guān)柜溫測(cè)量的主要手段。

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