开关柜在线测温技术应用研究

王绍亚 宋光辉 孙伟红 郭碧翔

1.阜阳供电公司 236017；2.华北电力大学 100226

开关柜在线测温技术应用研究

王绍亚1.2宋光辉1孙伟红1郭碧翔1

1.阜阳供电公司 236017；2.华北电力大学 100226

高压开关作为电力系统的重要设备，其稳定运行是保障电力网正常工作的必要条件。基于ZigBee无线传感器网络技术设计和实现了高压开关触头温度在线监测系统。设计并实现了无线测温网络、高压自具电源、PC监测软件。系统具有组网灵活、可靠性高、抗干扰能力强、低功耗、网络容量大等优点。

开关柜；测温

引言

在开关柜内安装无线式开关柜在线测温系统，解决全封闭式开关柜设备无法开展测温工作的难题。通过研究开关柜设备运行状态下的触头温度与负荷的变化关系，预测发热部位缺陷变化，达到提高开关柜设备状态检测水平的目的，为状态检修工作提供可靠技术支持，确保设备安全运行。

1、设计思路

本系统的设计原理是通过数字式感温器对高压开关柜运行状态的温度参量进行在线监测，对多台高压开关柜的实时温度进行横向比较，以及对某一开关柜的温度监测值进行纵向比较，利用监控中心计算机的专家系统对高压开关柜的状态进行诊断。通过对开关柜等关键部件的监测，如图1所示对其电寿命进行预测，从而对变电站运行提出指导，为电力调度提供参考，对有可能发生的故障做出预警。

图1 开柜侧触头温度监测过程图

2、监测技术

2.1 温度传感器

光纤式温度传感器用于测量带电物体表面的温度，如高压开关柜内的裸露触点和母线连接处的运行温度。光纤温度传感器是由温度传感器、测量电路、逻辑控制电路、820nm光纤调制接口和供电电路组成，如图2所示，传感器将温度信号调制成光信号，并将光信号通过光纤传导到光纤监测终端。

2.2 温度监测终端

JDsmart光纤温度监测终端具有6个ST光纤接口，能够同时支持6个光纤温度传感器，实现最多6通道的温度测量。带背光的LED显示屏能够同时显示6个通道的温度数值，并具有温度报警指示功能。

图2 光纤温度传感器功能结构图

2.3 负荷电流监测

光纤式高压开关柜触头在线测温系统在实时监测触头温度的同时，在后台系统软件中同时采集被监测温度的开关负荷电流，负荷电流是从SCADA系统中提取，通过温度和负荷电流的同期变化趋势分析，对触头的状态进行健康分析。

2.4 开关柜温度及负荷监测分析软件

开关柜温度及负荷分析平台采用B/S架构，数据存放在公司信息中心综合数据库服务器中，监测人员可通过局域网以Wbe网页形式随时查阅实时及历史监测数据如图3所示。将SCADA系统中相应开关柜负荷电流接入该监测平台中，在同屏内观察设备温度与负荷的变化趋势，有利于监测人员根据负荷情况分析、预测设备发热性缺陷。

图3 软件流程图

3、应用案例分析

3.1 缺陷分析：2009年7月，通过开关柜在线测温系统发现颍西变#1主变121开关进线静触头温度达到90多度。

我们用手持式红外测温仪进行测温核实，确认温度到达90度。

图4 后台监控软件

对于这一发热缺陷，结合设备检修停电，检查确定属于安装质量出现问题，静触头稳固螺丝没有紧固到位。

在处理螺丝紧固后经过一年的运行，通过开关柜在线测温系统的监测数据分析，还是存在负荷增加温度上升严重的情况。

根据这一现象，我们在2010年4月26日对#1主变121开关柜进行增加散热风扇和散热孔的处理。在121开关柜前柜门下间隔加装两只30W功率的风扇，并将下间隔前柜和后柜之间金属挡板开了两组散热孔。

在后柜下间隔拐角离地20公分处也安装了一只30瓦的风扇，向上吹风（由于开关柜后柜内空间有限，只能安装一只风扇）

将开关柜前、后下柜门分别开了两组散热孔，以利于通风。

3.2 处理后的监测数据效果如下：

图5 颍西变#1主变121开关柜某一时段温度趋势图

从图5可以地看出4月26日以后的开关柜温度下降明显,加装风扇后，明显改善了开关柜内的散热条件。

4、经验体会

4.1 根据光纤式高压开关柜触头在线测温系统的实际运行情况和监测温度信息情况，对于目前普遍使用的全封闭式高压开关柜触头的运行温度应用手持式测温仪无法测得温度，应用测温系统可以实现温度的测量，并且满足目前的变电设备状态检修策略。

同时根据光纤式高压开关柜触头在线测温系统的应用，发现开关柜安装过程存在控制不够严谨，工艺不够完善，建议在以后实施过程中严格控制安装工艺。

4.2 由于开关柜的全密封性，大大影响了内部气体的流动，引起密闭空间的热流动不畅，增加了温度的凝聚，因此建议在开关柜设计中增加散热百叶窗。

[1]吕泉，张洪润.现代传感器原理及应用[M].北京:清华大学出版社.2006

[2]李泰军.开关柜母线温度的在线监测[J].高压电器.2001，22(3):33～37

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.059