隔离开关测温在智能变电站中的研究与应用

田吉刚

摘 要：针对传统隔离开关触头测温方法难以满足智能变电站无人值班要求，依托工程研究应用了高精度、高可靠性、响应速度快的触头测温隔离开关组合电器，实现隔离开关测温在线监测和隔离开关电子式互感器的一体化，从而大幅减小变电站的占地面积，有效降低成本，提升了变电站的智能化水平。

关键词：隔离开关；触头测温；电子式互感器；智能变电站

中图分类号：TM63 文献标识码：A

随着社会经济不断发展，用户对供电可靠性要求也越来越高。在敞开式变电站中隔离开关是配电装置的重要组成部分，隔离开关工作的可靠性与触头温升有着密切关系。在隔离开关运行过程中，常常由于工作环境恶劣使接触电阻增加，引起隔离开关触头温度过高，加剧接触表面氧化，导致接触松动产生电弧放电，最终造成隔离开关损坏或更加严重的事故。隔离开关是变电站运行操作中主要涉及的设备，敞开式配电装置中停送电主要涉及断路器断开闭合、隔离开关隔离合闸等，对隔离开关触头温度进行检测和监视，提前发现和排除热故障隐患，对配电装置的安全可靠运行具有非常重要的意义。

1 隔离开关触头测温监测现状及存在问题

如何对隔离开关触头进行温度监测一直是电力企业及相关设备供应商急于解决的问题。隔离开关位于高电压、高温度、高电磁干扰环境中，传统对隔离开关触头的测温方法如”热电偶法”无法满足日益增高的电压电流环境。近年来，以红外测温为代表的非接触式测温仪得到了广泛的应用，但因辐射测温准确度受到被检测表面发射率及环境条件的约束，且需要人工巡视，为检测工作带来巨大影响，且无法适应无人值守的变电站工作要求。以红外测温为基础的测温系统易受环境因素影响，以上测温方法可靠性、稳定性差并且响应速度滞后，不能及时发现触头温度过热的情况容易造成事故扩大严重化。因此需开发出一种高精度、高可靠性、响应速度快的触头在线智能测温系统。

2 具有触头温度在线监测功能的电子式互感器与隔离开关集成的敞开式智能组合电器技术原理

四川省电力公司组织四川电力设计咨询有限责任公司、四川电力试验研究院、南京新宁光电工程有限公司、湖南长高高压开关集团股份公司依托220kV 泰兴变电站新建工程、220kV 绵阳东变电站新建工程对具有触头温度在线监测功能的电子式互感器与隔离开关集成的敞开式智能组合电器进行了研究并在工程中成功应用。

主要技术原理是将隔离开关与ECVT（电子式电流电压互感器）集成在一起，组成隔离开关与ECVT一体且具有隔离开关触头测温在线监测功能的敞开式智能组合电器，以实现设备集成减少占地面，并实现对隔离开关触头温度实时在线监测的智能化功能。将电子式电流电压互感器的套管代替水平型隔离开关的静侧绝缘子安装在隔离开关底座上；隔离开关静触头设置在互感器头部侧面，在隔离开关静触头接触部位嵌入温度传感器探头，传感线贴着隔离开关静触头进入互感器头部；光纤传感测温探头采用光栅技术、宜安装、测温准确高、可保证长期运行，隔离开关触头温度在线测温系统接入变电站一体化信息平台，实现在线监测主站对信息的实时监测。以220kV组合开关为例，以下是集成后的断面图：

3 主要研究成果

（1）通过对“具有触头温度在线监测功能的电子式互感器与隔离开关集成的敞开式智能组合电器”研究取得2项技术专利，分别为实用新型专利“电子式互感器与隔离开关集成的敞开式智能组合电器（专利号ZL201020570267.1）和智能隔离开关在线测温系统（专利号ZL201020570799.5），并已经通过了机械工业高压电器设备质量检测中心的型式试验，并在220kV 泰兴变电站、绵阳东变电站实践应用，提出了对设备基本技术条件、性能要求、试验、运输与安装要求等具体要求并在工程实践中加以验证完善，设备投运至今运行稳定良好。

（2）本项目实现设备集成可以优化配电装置布置，减少占地面积；以泰兴站为例，与典型设计对比，220kV集成组合设备纵向尺寸由原来的17.0米压缩为10.0米，节约率为41.17%；110kV集成组合设备纵向尺寸纵向尺寸由21.15米压缩为18米，节约率为14.89%。以220kV集成组合设备为例，以下为优化前和优化后的尺寸对比：

（3）本项目实现了隔离开关的智能化，将传统的人工巡视以及红外测温升级为实时监测，并且可以进行报警温度界限设置自动报警，触头温度实时通过变电站一体化信息平台远传至状态监测主站，适应智能化变电站无人值班以及状态检修要求，减少隔离开关触头过热事故发生。

4 主要技术性能指标分析

与传统设备配置相比，隔离开关与ECVT组合敞开式智能组合电器经济效益优势主要体现在以下方面：

（1）占地面积。传统设备配置：电流互感器，电压互感器，隔离开关单独配置，分散占地；新型组合电器：三者集成配置，实现原来的设备三变一， 220kV纵向尺寸减少7米，110kV纵向尺寸减少3.15米，具有设备布置优化集成，功能集成，配置优化，节约占地，实现了不再生资源土地的节约。

（2）新材料应用。传统设备配置：传统互感器含油、气等容易污染环境；新型组合电器：电子式互感器具有绝缘性能好、无磁饱和铁磁共振和磁滞效应、暂态响应及稳定性好、暂态响应范围大、测量精度高等特点。实现了新技术，新结构，新材料应用，降低污染，体现了环境友好。

（3）节约钢材、安装工程量。传统设备配置：隔离开关、电流互感器、电压互感器独立设备分为3个厂家各需单独支架，分为3次安装，设备间需要导线及金具连接；新型组合电器：隔离开关和互感器集成在一起，一个间隔减少4个钢支架基础，可以节约800kg钢材，减少连接导线和相应金具；一次性采购、安装；节约钢材量显著、节省安装人力及工作量。

（4）实现隔离开关状态检修。传统设备配置：定时人工巡视红外测温；新型组合电器：对隔离开关触头温度实时监测，实现设备状态可视化、远程化，提前发现设备故障先兆，实现触头测温智能化。提高安全性、可靠性和设备管理水平，节约运行维护成本。

结语

研发的“具有触头温度在线监测功能的电子式互感器与隔离开关集成的敞开式智能组合电器”可实现设备集成节约占地，实现隔离开关的触头温度在线监测的智能化，可以适用于交流110（66）kV～750kV 变电站采用敞开式布置的新建工程，尤其是对于站址布置尺寸较受限制的敞开式方案。

参考文献

[1]陈安伟，乐全明，张宗益.500kV变电站智能化改造的关键技术[J].电力系统自动化，2011，35（18）：47-49.

[2]刘昱，许玉香，余峥，等.750 kV 智能化变电站在线监测系统配置[J].电网与清洁能源，2010，26（02）：40-45.

[3]陈安伟，乐全明，张宗益，等.智能变电站一次主设备在线监测系统工程实现[J].电力系统自动化，2012，36（13）：110-114.