浅谈高压开关柜触头温度在线监测装置在神东矿区的应用 高压开关柜触头盒

　　摘要： 高压开关柜是矿区变电站中非常重要的一类电气设备。电网系统对电能质量要求提高的同时，相应地对高压开关柜的安全可靠性也提出了更高的要求。开关柜发热现象已成为开关柜使用中的常见疑难杂症，它关系着电网的安全运行。因此，找出可靠的手段在线监测触头运行温度，及时发现并排除系统的故障具有重大的实际意义。神东矿区逐步对重负荷的变电站安装开关柜触头在线监测装置。此类在线监测装置是适应开关柜向自诊断、智能化的反向发展而设计的高压断路器触头温度在线实时监测装置。目前，触头温度在线监测装置在神东矿区，将逐步得到普遍应用与推广。
　　关键词： 高压开关柜；测温；发热；推广与应用
　　中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0074-020 引言
　　高压开关柜是矿区变电站中非常重要的一类电气设备。电网系统对电能质量要求提高的同时，相应地对高压开关柜的安全可靠性也提出了更高的要求。随着矿区的不断发展，变电站承担的负荷量越来越大，电网也随之扩大与复杂化，10（6）KV、35kV电压等级的开关柜在电网中普遍应用。据2011年统计，神东矿区地面在用的10（6）KV、35kV开关柜已达1300台，数量相当大。开关柜承担矿区电网运行的正常操作，发生事故后,可自动切断电路和电气检修时起断开电源的作用，是发输/供配电系统的主要保护设备，它是否安全运行更是我们关心的重中之重。近年来高压开关事故次数较多，影响安全发电、供电，根据相关统计资料表明绝缘事故发生的比例占近一半，其次一方面在于开关柜的隔离触头接触不良，导致操作时发生电弧或诱发绝缘闪络而损坏开关柜电气设备的事故也占相当大的比例，危害甚大，不容忽视。
　　1 触头测温装置应用的必要性
　　由于封闭式高压开关柜自己本身的结构设置，和变电运行要求，运行中的开关柜门是禁止打开，发热触头位于密封柜内，值班人员无法通过正常的手段检测到它的温度，所以一旦触头发热严重必然造成事故发生，影响系统安全运行。这种现象已成为开关柜使用中的常见问题，尤其在一些负荷较重的变电站，容易存在开关柜的温升超标问题。当温升问题不断发展，却得不到有效控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响，最终导致安全事故发生，甚至影响整个电力系统的正常工作，对国家、公司造成巨大损失。
　　《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》11.7.2 项明确提出“定期用红外线测温设备检查开关设备的接头部、隔离开关的导电部分（重点部位：触头、出线座等），特别是在重负荷或高温期间，加强对运行设备温升的监视，发现问题应及时采取措施。”而矿区现有的变电站采用的方法为利用辐射特性的红外测温仪定时测温。这种方式需要人工进行巡查，不能实时得到温度数据，所得到的数据永远是滞后的，无法在第一时间判断开关柜内有无触头发热故障，起不到温度实时报警功能。因此，找出可靠的手段在线监测触头运行温度，及时发现并排除系统的故障具有重大的实际意义。
　　2 触头发热的原因
　　一般来说，变电站的高压开关柜在运行中，由于各种原因，容易引起发热，总结来说，主要有以下几条：
　　①由于触头接触性能不良或部件本身存在污垢，这样一来接触电阻很大，当遇到重负荷时，接触点的热功率很大，电路损耗增大，触头发热严重，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会使局部温度增大过快，造成严重的故障，破坏系统稳定运行。
　　②设备负荷增加较多时，或者突然受到短路电流冲击后，设备的薄弱环节就会发热，例如触头部位。发热后触头材料的某些性能会降低，使得触头容易发热。
　　3 触头测温装置的工作原理及性能
　　针对高压开关柜触头容易发热这一现象，从电网安全考虑出发。神东矿区逐步对重负荷的变电站安装开关柜触头在线监测装置。此类在线监测装置是适应开关柜向自诊断、智能化的反向发展而设计的高压断路器触头温度在线实时监测装置。该装置具有以下优点：
　　3.1 绝缘隔离性能 本装置的传感器与显示监控仪表通过无线数据传输方式，解决传感器高电位端与仪表的低电位端之间的隔离传输。如图1。
　　3.2 准确的温度传感方式 传感器埋入或固定在靠触头的触臂上，十分接近发热点，能快速准确地感应触头温度变化。在线监测并轮流显示高压断路器三相上下触头和电缆接头处的九路温度。并可还可增加母线连接处的在线测温。当任何一路触头温度大于报警值时，报警指示灯亮，报警输出继电器闭合，输出屏幕上相应相温度值反黑，对可能出现的发热故障起到预警功能。当每一路温度都比报警值低于设置值时，报警指示灯熄灭，恢复正常显示。如图2所示。
　　3.3 无需电池的供电方式 传感器部分的数据处理和发射、接收电路均采用母线感应的CT电源供电。
　　3.4 采用数字编码方式的无线传输技术 解决了无线信号的相互干扰问题和数据传输的纠错问题。读数准确，可靠性高。
　　3.5 便于组网查询
　　3.6 多种功能选择 系统监测装置另配有柜体内部温度、湿度传感器，可显示发热点的相对温升、柜体内部湿度和凝露状态。
　　每套装置主要有显示器、无线测温传感器模块、柜内温湿度组合传感器等部件，开关柜触头的温度既可以直接显示在开关柜面板上的显示模块上，还可通过通讯系统上传至监控室的主机上，实时记录温度数据，设置开关柜超温升报警数值，当温度超过该数值时，系统立即报警，提醒运行人员及时采取处理措施。该装置工作原理如图3。
　　4 应用
　　第一批测温装置经过5年的运行使用证明，该装置能有效地对开关柜中由于接触点氧化，接触增大等原因引起的事故进行预警，为矿区电力系统安全可靠的运行提供有力的保障。高压开关柜的触头发热故障对供电系统危害极大，难以及时发现且难以找到合适的机会进行处理，因此在技术方面把好设计验收关的同时,不断的应用新技术、新装置也是保障设备安全稳定运行的本质安全措施,但后期的巡检维护和改造均是补救措施，也要给予高度重视。在以后的工作中，我们将继续努力，逐步将此类现象消除掉，对于避免重大电气事故是非常重要的。
　　参考文献：
　　[1]触头测温在煤炭行业电器设备上的应用[J].百度文库/专业文献/通信/电子.
　　[2]国家电网公司十八项电网重大反事故措施.
　　[3]开关柜温升点在线监测装置使用说明书[K].常州太平洋自动化技术有限公司.