張 浩

（1.中國礦業(yè)大學，江蘇省徐州市，221008；2.山東能源棗礦集團供電工程處，山東省棗莊市，277011）

開關(guān)柜溫升點在線監(jiān)測裝置在礦區(qū)變電所的應(yīng)用

張 浩1，2

（1.中國礦業(yè)大學，江蘇省徐州市，221008；2.山東能源棗礦集團供電工程處，山東省棗莊市，277011）

為即時監(jiān)測高壓開關(guān)柜各壓接點的溫升情況，分析了SD-3066開關(guān)柜溫升點在線監(jiān)測裝置的工作原理，闡述了其技術(shù)優(yōu)勢，并對溫升點在線監(jiān)測裝置的使用效果進行驗證。采用溫升點在線監(jiān)測裝置從根本上解決了金屬鎧裝封閉式開關(guān)柜無法正常監(jiān)測壓接點溫升的困擾。

礦區(qū)變電所 SD-3066開關(guān)柜 溫升點 在線監(jiān)測 應(yīng)用

1　煤礦在用開關(guān)柜溫升點監(jiān)測的工作現(xiàn)狀

KYN28A-12金屬鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜具有結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)成熟、安裝方便等特點，廣泛應(yīng)用于煤礦地面變電所。開關(guān)柜采用金屬全封閉的外殼，防護等級達到IP4X，而這樣的開關(guān)柜（尤其是大電流開關(guān)柜）普遍存在散熱不暢、溫度較高的情況，導致柜內(nèi)元件絕緣性能經(jīng)長時間運行后變質(zhì)、劣化構(gòu)成了絕緣弱點。近年來由于絕緣薄弱引起設(shè)備障礙或事故呈逐年遞增的情況，因此對開關(guān)柜內(nèi)的溫度進行監(jiān)視是非常必要的。

目前，在用開關(guān)柜溫升點監(jiān)測中，一般是在母排或電纜壓接點和靜觸頭搭接母排上采用貼試溫片來實現(xiàn)對開關(guān)母排壓接點及靜觸頭溫升的監(jiān)測?？梢姷哪妇€壓接點和電纜壓接點的溫升在變電所日常巡視檢查中可以發(fā)現(xiàn)，而封閉母線壓接點和靜觸頭的溫升只能通過每年的季節(jié)性檢修才能發(fā)現(xiàn)。這種由人工進行巡查或季節(jié)性檢修所得到的溫升數(shù)據(jù)永遠是滯后的，無法在第一時間判斷開關(guān)柜內(nèi)的壓接點發(fā)熱故障，而引起連接處溫度過高，甚至個別在連接處的溫升惡性循環(huán)使絕緣破壞，造成相間短路，燒毀開關(guān)柜。

根據(jù)電力工業(yè)技術(shù)進步的要求，開關(guān)柜正在向智能化、免維護、具備自診斷功能的方向發(fā)展，由原來的定期檢修向狀態(tài)檢修技術(shù)發(fā)展。SD-3066開關(guān)柜溫升點在線監(jiān)測裝置是一種經(jīng)濟、實用的溫升在線監(jiān)測裝置，在不降低原有設(shè)備絕緣性能的前提下，解決了壓接點異常溫升的監(jiān)測報警問題。該裝置既經(jīng)濟實用，也便于新設(shè)備的安裝和老設(shè)備的改造，提高了開關(guān)設(shè)備運行的安全性、可靠性，減少惡性事故發(fā)生。

2　SD-3066開關(guān)柜溫升點在線監(jiān)測裝置的工作原理

SD-3066開關(guān)柜在線測溫系統(tǒng)主要由多個環(huán)形測溫傳感器和1個數(shù)據(jù)接收器組成，環(huán)形測溫傳感器將測得的溫度信號無線發(fā)送給數(shù)據(jù)接收器。每個環(huán)形測溫傳感器均采用CT線圈取電，且每個環(huán)形測溫傳感器均帶有地址，地址設(shè)定由制造廠根據(jù)用戶需求設(shè)定，保證每個變電所內(nèi)傳感器地址的唯一性。環(huán)形溫度傳感器安裝在靜觸頭盒底部，緊套在靜觸頭上，如圖1所示。安裝后，環(huán)形溫度傳感器既能可靠的緊貼在靜觸頭上，又能保證不被斷路器動觸頭碰到。另外還有一種矩形穿孔測溫傳感器，主要安裝在母線室和電纜室母排上。數(shù)據(jù)接收器如圖2所示，其安裝在斷路器室。

圖1　測溫傳感器安裝方式

圖2　數(shù)據(jù)接收器（安裝在斷路器室）

當斷路器合閘投運后，觸臂中通過大于50 A電流時，環(huán)形測溫傳感器的CT輸出就能給傳感器信號處理模塊提供工作電源。埋設(shè)在環(huán)形測溫傳感器內(nèi)環(huán)的熱敏電阻將溫度信號傳送給信號處理模塊，模塊中的CPU將隨熱量變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號，連同本傳感頭的編號一起通過無線發(fā)射模塊發(fā)送出去。裝在開關(guān)柜上部儀表室的SD-3066顯示儀表接收并解調(diào)這個溫度信號，直接在面板上顯示出來。同時判別是否超出事先設(shè)定的溫度門限，如溫升超限，即發(fā)出報警觸點信號。

SD-3066儀表配有RS485串行接口，可以將數(shù)據(jù)傳送至采集終端，采集終端內(nèi)置網(wǎng)卡，可直接將每一臺電柜的所有測溫點的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)向監(jiān)控中心上傳。

3　SD-3066開關(guān)柜無線測溫裝置與現(xiàn)有的測溫方式對比

3.1現(xiàn)有測溫方式的優(yōu)缺點

（1）非接觸紅外感應(yīng)式。利用紅外熱電堆原理進行光學照準測溫，優(yōu)點是技術(shù)先進、測溫方式簡單、絕緣隔離好。缺點是探頭和被測點之間必須通視，只能對準母線室和電纜室定觸頭連接母排的引出端，間接測量觸頭溫度；安裝時每個點要進行機械調(diào)校、照準、鎖緊，震動或檢修碰觸時容易將照準點位移而失效。由于只能在母線室和電纜室安裝，安裝時母線必須停電，一旦送電后就難以維護、檢修。

（2）光纖測溫技術(shù)。優(yōu)點是技術(shù)先進、測溫范圍廣、精度高。缺點是由于光纖的折彎半徑不能過小，還必須保證表面的高壓爬距，因此，在柜體內(nèi)分布安裝比較復雜，維護、更換難度較大。每套系統(tǒng)必須配一臺光調(diào)制解調(diào)器（造價較高）。當監(jiān)測的點數(shù)較少時，成本偏高。安裝的點數(shù)越多，價格分攤越低。只能安裝在母線側(cè)，安裝、維修時母線必須停電。

（3）采用電池供電的無線測溫技術(shù)。在高電位端的傳感器和信號發(fā)送裝置用一鋰電池供電，這種供電方式不但難以做到實時連續(xù)檢測，一般6個月至2年要更換電池，使用極不方便，也不可靠。并且，一般號稱可用5～10年的電池是指理想狀態(tài)下的應(yīng)用，當在實際應(yīng)用時，電池經(jīng)常是在較高的溫度下工作，在這種環(huán)境下電池的壽命甚至會大大縮短到1/10。優(yōu)點是技術(shù)先進、測溫范圍廣、精度高。缺點是不能做到實時檢測溫度，電池壽命短，不便于使用維護。

3.2SD-3066開關(guān)柜無線測溫裝置的優(yōu)越性及技術(shù)難點

該裝置采用的最新無線數(shù)據(jù)通信專用集成電路，溫度傳感器和無線數(shù)據(jù)發(fā)射電路安裝在高電位的發(fā)熱端，無線接收儀表安裝在儀表室的門上，高低壓之間的數(shù)據(jù)傳輸無任何物理連接，這是最理想的方式。

（1）高低壓之間的數(shù)據(jù)無線傳輸，無需對準，安裝簡單，適用范圍廣，適用高壓開關(guān)額定電流范圍630～4000A，可顯示絕對溫度或相對溫升。但由于開關(guān)柜內(nèi)都是金屬隔離結(jié)構(gòu)，對無線電信號有很強的屏蔽和吸收作用，另一方面，為不產(chǎn)生空間電磁干擾，發(fā)射功率只能控制在10 m W以下，該裝置克服了這一技術(shù)難點，實現(xiàn)了微小功率的無線電波在電柜內(nèi)穿越屏蔽、可靠通信。

（2）材料選材可靠性高。該測溫傳感器選用工作溫度可達到（軍品級）125℃的無線收、發(fā)組件，能夠解決在高溫區(qū)域條件下工作的自身可靠性。

（3）手車柜應(yīng)用在線測溫裝置時，傳感組件安裝在開關(guān)柜靜觸頭上。這樣給安裝、維護、維修帶來很大的方便，安裝簡單，耗費時間短，對于老設(shè)備加裝、改造在線測溫也十分方便。

（4）采用小CT方式取母線一次電流供電。這是無線測溫裝置的一種比較理想的免維護供電方式，但在實際應(yīng)用中有一定的技術(shù)門檻，特別是采用無線方式傳輸數(shù)據(jù)時，這種取電方式比電池更容易受到高壓柜內(nèi)的強電場和強磁場的干擾，必須要有精確的技術(shù)措施和精密的調(diào)試儀器來解決無線通信的可靠性問題，這也是為什么許多用無線方式通信的生產(chǎn)廠家只得采用電池作電源來解決通信可靠性的原因。這些廠家雖然用電池解決了通信問題，但不得不舍棄產(chǎn)品的使用壽命和免維護問題。該裝置成功克服了以上難點，實現(xiàn)了小CT方式取母線一次電流供電。

另一方面適當選擇CT制作的參數(shù)也十分重要，要巧妙利用鐵磁線圈的飽和特性，既要達到一次額定電流的5%時，其能量就可滿足無線傳感器的起始工作電源的要求，又要在一次電流滿功率運行的情況下CT發(fā)熱很小，不影響長期工作的可靠性。

4　應(yīng)用驗證

該裝置于2015年1月28日投入到棗礦集團付煤公司電廠6 k V高壓進線開關(guān)柜內(nèi)進行試驗運行，采用6個環(huán)形測溫傳感器安裝在靜觸頭上在線監(jiān)測觸頭運行溫度，能夠及時發(fā)現(xiàn)溫升隱患，確保了安全供電。

［1］ 張恩鋒，張浩.高壓STATCOM無功補償與諧波治理裝置在礦井變電所的應(yīng)用［J］.中國煤炭，2012（5）

［2］ 張恩鋒.基于GPRS的電力鐵塔智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計［J］.中國煤炭，2011（5）

［3］ 黃新波.輸電線路在線監(jiān)測與故障診斷 ［M］.北京：中國電力出版社，2000

（責任編輯 熊志軍）

Application of on-line monitoring device of temperature rise point of switch cabinet in the power substation of coal mine area

Zhang Hao1，2
（1.China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221008，China；2.The Department of Power Supply Engineering，Shandong Energy Zaozhuang Mining Group Co.，Ltd.，Zaozhuang，Shandong 277011，China）

In order to immediately monitor the temperature rise of each contact point of compression joint of high voltage switch cabinet，this paper analyzed the work principle of on-line monitoring of temperature rise point of SD-3066 type switch cabinet，elaborated its technical advantages and verified the using effect of on-line monitoring device of temperature rise point.Application of on-line monitoring device of temperature rise point can fundamentally solve the trouble that the switch cabinet with metal armouring enclosed can not normally monitor the temperature rise of the contact point of compression joint.

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TD612

A

張浩（1979-），男，機電工程師，中國礦業(yè)大學在讀研究生，畢業(yè)于哈爾濱理工大學，現(xiàn)任棗礦集團供電工程處安全供電技術(shù)部技術(shù)主管，從事煤礦供用電技術(shù)的研究工作。