试议高压开关柜温度在线监测技术

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1、试议高压开关柜温度在线监测技术　　摘要：　　电力系统中有大量高压开关设备.如果主回路接触不良,接触电阻偏大,长时间运行在大电流状态下,可能引起接触点温度过高,倘若未及时发现,将导致设备烧毁,造成严重的供电事故.因此,高压开关柜温度在线监测技术对提高高压开关安全运行水平,减少电力设备的运行事故,提高经济效益和社会效益等方面都具有实际意义.　　　　关键字：高压开关柜；温度监测；检测系统　　中图分类号：TM591文献标识码：A文章编号：　　正文　　1高压开关柜温度在线监测的重要性　　高压开关设备的最主要部件就是高压开关柜，承担着关合和开断电力线路、保护线路故障、运行电量数据的监测等任务。它将

2、高压开关和控制、测量、调节、保护装置以及外壳、辅件及支持件等部件按照输配电功能需要组装起来，除进出线外，其余部件完全被金属外壳封闭。　　有资料显示表明，很多发电公司、电力公司都出现了高压开关柜故障，无论程度大小，都造成了相当的经济损失。其中一部分来自开关柜本身的质量问题，但缺乏针对开关柜的有效监测手段才是目前最大问题。　　绝大部分高压开关设备采用封闭结构、散热条件较差，设备在长期的使用过程中，开关柜内的接头、触点、母线排连接处等部位因老化、接触电阻过大或公差配合不良而发热，同时长期处于高电压、大电流和满负荷的条件下运行，最终便导致加剧热量集结，为了防止危及电气设备的安全运行，需要对温升

3、采取有效的监测措施。尤其是当电力系统发生短路故障时，强大的电流使电气设备内部温升加剧，电气绝缘遭到严重破坏，并使电气设备寿命缩短，造成电气设备被烧毁。甚至发生电力电缆或设备因过热而引起火灾，导致大面积的电缆烧毁和设备损坏而被迫停机，短时间内无法恢复生产，从而造成重大经济损失。　　电缆中间接头制作不良、压接头不紧固、接触电阻过大，长期运行造成的电缆头过热、烧穿绝缘直接引起电力设备过热和火灾发生。统计表明建设10年后的变电站，基建时制作的电缆头90%以上均因质量不良引发故障而更换。　　2高压开关柜温度检测技术发展现状　　电网设备中的触头和接头是电力系统网络重要的安全隐患位置。据统计，大部分

4、的故障点发生在这些位置：　　1)、电缆接头。由于压接头的松动、运行时间的延长、绝缘层老化或者、局部放电等，将导致发热和温度上升，温升继续致使上述情况进一步严重，最终恶化的结果必定引起进一步温升，如此恶性循环的结果就会引发短路故障，甚至出现火灾事故。　　2)、动、静触头。电力设备中被广泛运用的开关柜，在输配电系统中的功能有：承担着关合和开断电力线路、线路故障保护、监测运行电量数据。开关柜因长期的大电流、触头老化，加上高压断路器动、静触头接触不良等因素容易使其接触电阻增大，以致长时间发热、触头温升过高甚至最终发生高压开关柜烧毁事故。　　电力系统中对电力设备的检修正在由故障检修、预防性检修向

5、状态检修过渡，作为输配电系统中广泛运用的高压开关柜，对其实施状态检修是非常必要的。目前对高压开关柜的监测大都基于人工巡检，用手持式红外测温仪检测开关柜内的温度数据;由于开关柜的结构相对复杂，元件遮挡的影响使得红外测温仪无法获得准确温度采集数据，且巡检时间间隔较长。目前国内外有多家公司正在从事高压开关柜热点温度监测的开发，但此项监测技术及系统还不是很完善，研发主要集中在数据采集、传输等方面，影响工程实用化的因素主要集中在承担数据采集及传输任务的传感终端的性能和传感终端与监测处理器之间的数据通信方式。　　目前，常规的监测方式最大的问题就是无法判断故障发展趋势，也不能发现开关柜潜在的故障。有

6、鉴于此，大量的生产设计厂商和相应的研究所研究出各种系列的新型的高压开关柜温度监测装置，以克服人工巡检的不足。总的来说，有以下几种主要的测温原理：　　接触式测温、红外信号传输。采用热电耦、集成温度传感器等传统的接触式温度传感器，在高压母线上安装传感器信号处理电路，通过感应线圈从高压母线获得电源。测量出来的信号通过数字编码后驱动红外发射管，由安装于柜体低电位上的红外接收管接收红外信号，再经解码电路得到温度数据；　　（2）光纤测温。将光纤温度传感器贴装在电触头表面，用光缆连接到安装于柜体的光纤解调器，使光缆光纤解调器将对应的温度数据输出。　　（3）红外探头测温。把几个红外测温探头安装在开关柜

7、柜体上，电触头的红外辐射可以用来最终确定温度。　　（4）红外成像。红外热像仪获得开关柜的红外图谱，这样一来，红外图谱即可间接判断出开关柜的温度；　　3几种在线监测技术简单介绍　　3.1基于ZigBee的高压开关柜温度检测系统　　系统主要由ZigBee无线传感网络和上位监控中心组成。ZigBee无线传感网络主要负责柜内发热部位温度数据的采集、转换并将数据传到上位监控中心。上位监控中心由软件实现对上传的温度数据进行处理分析，具有显示、保存、查询及报