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1、·智能电器·《电工技术杂志》2002年第5期智能化高压电器温升的在线监测陈振生(西安高压电器研究所 710077)周骁威(常州太平洋自动化技术有限公司) 摘 要 叙述了高压开关柜、变压器等电器设备的温度参数的光学在线监测技术。在线监测在智能电器中占有重要的地位,在设计电器设备时,应将在线监测技术列入。 关键词 光微薄硅温度传感器 吸收型光纤温度传感器 分布式光纤温度传感系统的阻力系数也增大,致使合、分闸速度减小;反1 引言之,当温度升高后,合、分闸速度增大。因此对液现在电网容量迅速增长,运行电压也
2、不断提压油温度的在线监测与控制是十分必要的。高,这就要求高压电器设备少占空间,向小型化发综上所述,对电力系统中的智能电器设备温升展。70年代初诞生了全封闭电器(GIS),它将高的测量及在线监测,可以保证设备可靠运行及对用压断路器、隔离开关、互感器等高压电器元件合理户可靠供电,大力开展智能电器温升的测量及在线组合,装入金属封闭壳内,再充入SF6气体,现已监测研究是当务之急。广泛用于高压和超高压领域。工农业发展和人民生2 智能电器中关键部位温升在线监测活水平不断提高,除了需要电能成倍增长,也要求高的供电质
3、量及可靠性。211 利用Fabry-perot槽进行温度在线监测为了提高供电可靠性,不但要求高压电器有高高压开关柜内母线联接处的接触电阻有一定要的质量,也要求其在运行时具有自诊断功能,以便求,在出厂前用“回路电阻测试仪”离线测试,其管理人员及时发现故障前兆,提前采取防患措施,原理是在母线联接处通过100A直流电流,测出其变“定期检修”为“按状态检修”。例如GIS在运两端电压,即可求得接触电阻。开关柜出厂后,由行时,金属箱内部出现局部放电,导致联接处异常于运输、安装、碰击等致使接触恶化,接触电阻增温升,
4、在箱外无法及时发现,而使故障扩大,以致大,以及在插接处接触不良造成供电中断的事故常形成击穿而波及相邻电器元件,造成电网停电。高常发生。压断路器中的导电回路,在正常运行时,长期通过文献[1]介绍了Fabry-perot光微薄硅温度传工作电流,产生的能量转变为热能,使电器材料温感器在线测温技术,该技术已在变电站设备的状态度升高但不会超出规定范围;在非正常运行时,会监测技术中应用。它是利用对温度敏感的Fabry2使电器材料温度升高且超出规定范围,从而使电器perot槽研制出的一种温度探头,其原理如图1所材料
5、的机械强度、物理性能等下降,因此在国家标示。该装置是由一薄硅片构成,在它中段的顶部和准中规定了不同电器材料的允许长期工作温度。在底部蚀刻出矩形槽,然后在薄硅片顶粘贴一层玻高压断路器的结构中,静触头、动触头是一对基本璃,该玻璃的热膨胀系数与硅片的热膨胀系数不元件,在静、动触头接触时,它们之间有一个接触同。当该处温度变化时,因两种材料的热膨胀系数电阻,当电流流过触头时,由于接触电阻的存在要不同,在其内部产生内应力,内应力改变了槽的深引起触头的发热,接触点的温度不能超过触头的材度。用光纤将多色光送入照射Fa
6、bry-perot槽,反料熔点,否则会使两触头之间发生熔焊,在发生故射出的调制光也经光纤送出,调制的输出信号是用障时无法很好地完成开断任务。光学干涉测量方法测量的。液压机构是220kV以上高压、超高压断路器中调制多色光的主波长随Fabry-perot槽深度变使用的主要操作机构,这种操作机构受温度的影化而改变。Fabry-perot槽深度变化是纳米数量级,响:当温度降低后,油的黏度增大,因而液压系统因为温度的变化是连续的,槽深变化也是连续的,—13—《电工技术杂志》2002年第5期智能化高压电器温升的在
7、线监测化量,通过驱动红外发光管发射至接收转换器。光的发射与接收可以通过光纤或空气介质来传播,这样即可实现高、低电压之间的电位隔离。用单片微处理机组成的接收装置可以将接收到的所有温度变换信息经计算还原成温度值,用数字的形式显示出来;也可以通过通信接口向系统上位机传输温度数据或超温报警信号。用这种方法实现的温升在线监测的优点是造价低、易于推广。213 变压器绕组内温度在线监测图1 光微薄硅温度传感器运行中的变压器,电流长期流过绕组,将引起所以主波长是温度的连续函数,如图2所示。由绕组发热。如果材料选用不当
8、或油流控制不适当,Fabry-perot槽构成的光纤传感系统其组成元件耐会导致绕组温升异常,影响变压器运行寿命,更严腐蚀、小巧、测量灵敏度高,而且不受电磁干扰影重的是造成内部绝缘降低,形成内部闪络,使变压响,在智能化高压电器的温度在线测量方面有广阔器无法工作,危及电力系统供电。的市场。这里介绍利用吸收型光纤温度传感器测温技术。光线通过砷化镓晶体后,其光强按指数衰减-αdIf=I0e式中 d———砷化镓晶体厚度α———光吸收系数当砷化镓晶体材料、几何尺寸确
