智能化变电站10 k V高压开关柜在线测温技术研究

徐颖敏

（珠海电力工程监理有限责任公司，广东 珠海519000）

0 引言

作为电力系统中直接向10 k V配电网分配电能的电气设备，10 k V高压开关柜长期通过较高的负荷电流，有部分高压开关柜甚至长期通过高达4 000 A的电流。如此高的工作电流，再加上高压开关柜内部各插头（接头）发生位置偏移、动静触头等发生松动、用料不良等原因导致的接触不良进而致使电阻增大，最终使得10 k V高压开关柜内部发热严重。在国家相关规范中，对于10 k V高压开关柜内部温度有明确的规定，一旦超过了温度允许值，就有可能导致10 k V高压开关柜的运行事故。因此，采取一种有效的在线测温技术来对10 k V高压开关柜内部温度进行准确的在线实时监测，是十分有必要的。

1 10 k V高压开关柜在线测温的特点

10 k V高压开关柜由于设备结构以及运行方面的具体要求，其在线测温技术有以下特殊性［1］：

1．1 非接触式的测温技术难以满足要求

以当前应用较多的XGN型及KYN型开关柜为例，其内部包含断路器、隔离开关、CT以及电缆头等电气元件。为避免因积污和受潮引起污闪事故，同时也为了避免小动物误入造成短路，XGN型开关柜内部的导电部位都进行了绝缘热缩包封，即开关柜内部需要进行测温的部位几乎都被绝缘体包裹，使得红外测温技术难以发挥作用。

1．2 测温装置需要进行高压绝缘

10 k V高压开关柜正常运行状态下，其额定电压为10 k V，测温装置必须装设于测温点的带电设备上，而温度信号的接收装置则在开关柜的柜体上或者柜体外，这就意味着测温装置与接收装置之间要进行高压隔离，同时还不能对开关柜内部电气元件的安全距离造成影响。这可以说是开关柜测温技术应用于实践需要解决的首要问题，也是影响在线测温技术发展的重要原因。

1．3 不能影响到开关柜内部原有电气元件的性能

10 k V高压开关柜内部很多电气元件都需要根据运行方式来进行相应的分合操作，如断路器、隔离开关等。这就要求在线测温装置的安装与工作不能对开关柜内部原有电气元件的工作性能造成影响。

1．4 要能适应开关柜内部恶劣的工作环境

由于目前应用的10 k V高压开关柜都为全密封结构，开关柜内部通风不佳，温度较高；再加上高压开关柜的工作电流都在数千安培，又处于变电站这种电磁干扰较为严重的环境中，因此要求在线测温技术要具有良好的抗干扰能力，能保证测温数据的可靠性。

2 10 k V高压开关柜在线测温技术研究现状

2．1 红外测温法

作为一种典型的非直接接触测量方法，红外测温技术的组成单元包括红外探测仪、光学系统、信号放大装置以及信号处理、显示输出等部分。红外探测仪能将入射的红外辐射转换为电信号，该电信号经放大及处理后，即转变为被测目标的温度值。目前红外测温仪现场使用十分方便，还具有拍照和自动寻找最高温度点等扩展功能，在电力行业应用非常广泛。但对于10 k V开关柜而言，由于红外光路会受到开关柜内部元件及绝缘体的遮挡，难以准确测量被测元件的温度值，也无法对其进行校正，因此通用性较差，只能用于早期10 k V开关柜温度的监测，而不能用于目前广为使用的全封闭式金属开关柜［2］。

2．2 无线测温法

无线测温法是一种新型的测温方法，它一般由分散式测温装置、温度信息接收装置以及数据处理系统3部分组成。其中，分散式测温装置直接安装于各个测温点，而温度信息接收装置的放置地点与开关柜之间要有一定的距离，两者之间通过无线传输的方式进行通信，从而实现了高压的隔离与绝缘。此种方法能够解决红外测温技术在全封闭式金属开关柜中应用的局限性，但同时也存在一定的问题。最为关键的一点就是分散式测温装置工作稳定性问题，由于该装置的电源一般为电流感应式电源，其能量大小随电力负荷的变化而改变，在电力负荷曲线变化很大的情况下，其能量也会有很大幅度的改变，这样就会造成测温装置时常出现供电不足的现象［3］。

2．3 光纤测温法

光纤测温技术作为一种新兴的测温技术，具有十分广阔的应用前景。其最大特点就是可以对开关柜内部电气元件（如母排、动力电缆的接头等部位）进行“零距离”的温度监测。由于光纤的特性，其既不会受到复杂电磁环境的影响，也不会对开关柜内部原有电气元件的特性造成影响，具有在高电压、强辐射和腐蚀以及强电磁干扰等恶劣环境下不间断连续测温的优异性能，这是其他测温技术所无法比拟的，因此十分适合10 k V高压开关柜的温度测量。

3 测温技术比较

表1为10 k V高压开关柜各种测温技术优缺点的对比［4］。

表1 测温技术对比

4 结语

为了保证智能化无人值守变电站中10 k V高压开关柜的安全可靠运行，随着新技术的不断开发与应用，智能化变电站电气设备状态检修技术将得到广泛应用，与此同时，10 k V高压开关柜的在线测温技术也必将得到进一步的应用与推广。

［1］王小华，苏彪，荣命哲，等．中压开关柜在线监测装置的研制［J］．高压电器，2009（3）

［2］王绍亚，宋光辉，孙伟红，等．开关柜在线测温技术应用研究［J］．中国科技信息，2011（23）

［3］王志勇．变电站高压开关柜在线测温系统设计［J］．企业科技与发展，2011（20）

［4］杜永平，曹新义，夏长虹．分布式光纤测温技术在全封闭开关柜中的应用［J］．电力设备，2008（4）