淺談10kV高壓開關櫃在線測溫技術以及選型

hth下载地址 陳聰

摘要：隨著時代的發展，越來越多的設備逐漸走向智能化，變電站也是如此。在智能化變電站中，分析其基本結構以及基本運行方式，進而能實現10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的投入使用。本文在這前提下，主要介紹10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的重要內(nei) 容，同時分析該技術的實際應用過程，期望以供參考。

關(guan) 鍵詞：智能化變電站；測量溫度；高壓

0引言

智能化變電站主要是電力係統直接向10kV配電網合理分配電氣的設備，在時間較長的條件下，部分高壓開關(guan) 櫃很可能通過4000A的電流。在較高的工作電流和高壓開關(guan) 櫃內(nei) 部各插頭發生位置偏移、動靜觸頭較為(wei) 鬆動、不合理的用料等因素的影響下，造成相應的電阻明顯增加，進而導致10kV高壓開關(guan) 櫃的內(nei) 部嚴(yan) 重發熱。我國對10kV高壓開關(guan) 櫃具有嚴(yan) 格規定（提供的產(chan) 品應該符合國家鑒定文件或同有效證明文件）：如果超過允許的溫度值，則會(hui) 嚴(yan) 重影響10kV高壓開關(guan) 櫃的運行效率，從(cong) 而造成事故。因此，采取有效的在線測溫技術，準確、實時監測10kV高壓開關(guan) 櫃的內(nei) 部溫度是至關(guan) 重要的。

1 10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的基本內(nei) 容與(yu) 特點

一般情況下，10kV高壓開關(guan) 櫃的櫃體(ti) 是全封閉式，其櫃內(nei) 所含有的空間範圍很小，櫃中包含較多的設備，造成電氣設備之間的安全距離很短，這在一定程度上導致測溫工作難度明顯增加。傳(chuan) 統測溫技術（溫度傳(chuan) 感器傳(chuan) 送被監測點溫度時，將自身編號ID也進行傳(chuan) 輸，當傳(chuan) 輸到計算器時，則會(hui) 自動顯示各監測點溫度）大多存在或多或少的問題，如果使用傳(chuan) 統測溫技術對10kV高壓開關(guan) 進行測溫操作，一般不能達到良好的效果。因此，研究新型在線測溫係統是很有必要的。

1.1原理

10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的工作原理為(wei) ：采集器通過利用天線對SAW（表麵聲波）傳(chuan) 感器傳(chuan) 輸無線電磁波信號，該傳(chuan) 感器收到電池波信號後，叉指換能器（廣泛應用的有效瑞利表麵波換能器）就會(hui) 引發聲表麵波，使得聲表麵波能順著電壓基材表麵傳(chuan) 遞到反射區，再傳(chuan) 遞回叉指換能器，讓叉指換能器利用天線，對采集器發射反向電磁波，采集器進行接收即可[1]。

1.2構成係統

1.2.1站控層

站控層主要是由SCADA（監控與(yu) 數據采集技術）係統和站內(nei) 監控磁通共同構成，主要功能表現在：實現站內(nei) 能進行實時監測，同時遠程高壓開關(guan) 櫃能被應用，使其得到好的使用效果。

1.2.2間隔層

間隔層是測溫係統重要的集中服務器。一般情況下，各站內(nei) 往往都會(hui) 設置一台集中服務器，充分利用RS485總線的重要方法，將各高壓開關(guan) 櫃的溫度采集器緊密的聯係在一起，同時整理並對站內(nei) 開關(guan) 櫃所有溫度信息進行分類，並在間隔層需要提供以103/104為(wei) 標準的通信規章製度，使得各站控層間能有效完成溝通交流。其次，集中服務器應該及時提供24V的輸出電源（利用散熱片，用DC-DC轉換器），便於(yu) 采集器能長期正常工作。

1.2.3過程層

過程層主要是由傳(chuan) 感器和天線構成。傳(chuan) 感器需要在高壓待測溫點下能進行安裝，比如接頭開關(guan) 、進線母線接點和電纜出線接點等方麵。

1.3 10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的特征分析

1.3.1 10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的優(you) 缺點

隨著我國科學技術的不斷發展，10kV高壓輸電係統中，較為(wei) 常見的主要有XGN開關(guan) 櫃和KYN開關(guan) 櫃兩(liang) 種類型，其組成部分主要包括隔離開關(guan) 、電纜接點以及斷路裝置等內(nei) 容。但是如果長期放置開關(guan) 櫃，在開關(guan) 櫃內(nei) 易產(chan) 生一些雜物，如灰塵，其自身較為(wei) 微小、不可避免，這些較小的灰塵和雜物會(hui) 直接影響開關(guan) 櫃內(nei) 部結構，導致其設備不能正常工作。因此，清潔這些電氣設備內(nei) 部也逐漸成為(wei) 重要的問題。除此之外，櫃內(nei) 清潔不僅(jin) 是是重要問題，合理控製開關(guan) 櫃內(nei) 部濕度也是重要問題。濕度如果過大，櫃內(nei) 潮氣也會(hui) 較為(wei) 嚴(yan) 重，這樣也會(hui) 導致高壓開關(guan) 櫃不能正常進行工作。一般來說，在XGN開關(guan) 櫃中，在導電的位置需要做相應的絕緣熱縮處理。簡單說，在XGN開關(guan) 櫃中，需要采用絕緣層覆蓋住整個(ge) 需要進行測溫的重要部分，在這種前提條件下，相關(guan) 的檢測人員不能在開關(guan) 櫃外對設備內(nei) 部展開測溫工作，這樣無法及時了解開關(guan) 櫃實際內(nei) 部情況。因此，在惡劣環境的影響下，要想充分發揮在線測溫技術的實際應用，要有效提升其抗幹擾能力，同時提升其負荷能力，保障測溫數據的真實與(yu) 完整。

1.3.2開關(guan) 櫃內(nei) 部原有電氣元件注意要點

10kV高壓開關(guan) 櫃的內(nei) 部較為(wei) 複雜，進而需要大量的電氣元件量，並且不同電氣元件具有自身工作原理和注意事項。但是運行這些電氣設備需要從(cong) 實際情況出發，不同電氣設備的運行狀態和運行程序存在較為(wei) 顯著的差異，相關(guan) 工作人員應該選擇較為(wei) 實用的方法合理使用高壓開關(guan) 櫃。因此，基於(yu) 這種情況，要想確保相應的測溫工作能順利正常的運行，在實際安裝工作中，一些相應的注意事項需要特別注意。比如工作人員在安裝開關(guan) 櫃時，安裝開關(guan) 櫃電氣設備自身元件要特別注意，防止在安裝過程時損壞部分元件，隻有這樣做，才能確保其能正常運行，同時還能充分發揮自身性能，隻有在安裝過程中注意點滴小事，才能讓高壓開關(guan) 櫃發揮自身性能[2]。

2 10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術的現狀分析

2.1紅外測溫法

紅外測溫法原理：詳細測量檢測係統，其是在非直接接觸測量方法中較為(wei) 典型方法。目前紅外測溫儀(yi) 使用較為(wei) 方便，大多數同時還具備擴展功能，如自主進行拍照和自動尋找溫度點等功能，在現代化電力行業(ye) 中得到較為(wei) 廣泛的應用。但對10kV開關(guan) 櫃來說，受到開關(guan) 櫃內(nei) 部元件及絕緣體(ti) 的影響，很可能阻擋紅外線，導致測溫工作難度加大，不能保證測量結果，在進行校正時會(hui) 出現諸多麻煩，進而導致其通用性較低，僅(jin) 僅(jin) 適用於(yu) 早期10kV開關(guan) 櫃測溫工作，並不能應用於(yu) 目前較為(wei) 常用的全封閉式金屬開關(guan) 櫃中。

2.2光纖測溫法

光纖測溫法原理：光源發出光經過放大後，則由光纖到達傳(chuan) 感器熱敏材料部分，每個(ge) 傳(chuan) 感器反射會(hui) 窄譜脈衝(chong) 光信號。該測溫技術是近幾年研究開發的測溫技術，其在開關(guan) 櫃內(nei) 存在的電氣元件進行測溫的過程中，具有與(yu) 檢測設備緊密接觸的優(you) 勢。隨著光纖的被廣泛的使用，在很大程度上便於(yu) 測溫工作順利進行，同時能抵抗附近周圍的電磁環境，並且能避免損壞開關(guan) 櫃內(nei) 部機械元件的特性，具有輻射強、電壓高、侵蝕性大等特點。在電磁影響等惡劣環境下，其能夠實現連續不間斷順利進行測溫工作，這是其他測溫技術不能實現方法，進而非常適合10kV高壓開關(guan) 櫃中的測溫工作。

2.3無線測溫法

無線測溫法的原理：利用其固有的絕緣性以及抗電磁場幹擾性能，安裝到每個(ge) 高壓開關(guan) 櫃上，直接顯示讀取的數據。無線測溫法是新型的一種測溫方法。對於(yu) 這種測溫方法來說，在每個(ge) 測溫點上已被直接作用分散式測溫設備。但在設立過程中，接收溫度信息設備需要在設立位置與(yu) 開關(guan) 櫃之間保留一定距離，可以利用無線技術進行溝通交流，從(cong) 而完成高壓分離工作與(yu) 絕緣工作。但是，無限測溫技術也存在或多或少的問題，其中較為(wei) 顯著的就是測溫設備穩定性的問題。這種裝置大多使用電流感應式電源，該電源的能量大小會(hui) 因為(wei) 電力荷載發生變化而進行變化，如果電力荷載變化情況過大，則會(hui) 大幅度改變能量幅度，進而可能會(hui) 引起測溫裝工作時出現斷電的情況[3]。

3hth下载地址無線測溫係統

3.1係統結構

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊，係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該係統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫係統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴(yan) 重故障發生。

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

溫度在線監測係統結構圖

3.2係統功能

測溫係統主機Acrel-2000T安裝於(yu) 值班監控室，可以遠程監視係統內(nei) 所有開關(guan) 設備運行溫度狀態。係統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電係統內(nei) 每個(ge) 測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線：查看每個(ge) 測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

1. 實時告警：係統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。係統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

1. 曆史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析等。

3.3係統硬件配置

溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳(chuan) 感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關(guan) 以及站控層的測溫係統主機組成，實現變配電係統關(guan) 鍵電氣部位的溫度在線監測。

4結束語

綜上所述，目前我國科學技術水平逐漸呈現上升趨勢，科技也在迅速發展，相關(guan) 的科學研究也逐漸智能化。10kV高壓開關(guan) 櫃在智能化變電站中被廣泛應用，改革創新科技發展的同時，還要保持其安全性。利用10kV高壓開關(guan) 櫃不僅(jin) 有利於(yu) 技術進步，同時能便於(yu) 人們(men) 日常生活。因此，要加大物力、人力於(yu) 高壓開關(guan) 櫃的研究中，讓其向著更好更快的方向發展。

參考文獻：

[1]蔡潤強.淺談智能化變電站10kV高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術

[2]成洋.智能化變電站高壓開關(guan) 櫃在線監測技術研究[J].自動化與(yu) 儀(yi) 器儀(yi) 表，2016（9）：108-109.

[3]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2020.06版

[4]hth下载地址用戶變電站變配電監控解決(jue) 方案2021.10