配網開關柜接線樁頭在線測溫技術的研究

摘 要：通常的紅外測溫（非接觸式測溫）受其本身的測量距離精度和開關柜處于內部高電壓、密封狀態的限制，無法對開關柜內部重要聯結點，例如電纜接線樁頭、斷路器觸頭、母線節點、刀閘等柜內隱蔽位置進行溫度測量。同時由于溫度數據需通過大量人力進行定期巡檢獲得，無法實現溫度的實時在線監測，故柜內設備的運行狀態信息就成為了監測盲區。雙模無源無線溫升測溫技術相比較以前的測溫手段，新技術擁有操作更簡單，實時測溫更精準、真實可靠，使用更廣泛等諸多優點。該測溫技術已產品化并應用于臺區配網自動化項目中，取得了較好的運行效果。

關鍵詞：紅外測溫；雙模無源無線溫升測溫技術；聯結點；在線監測；實時；配網自動化

引言

隨著社會用電量的日益增加，承載著大負荷輸送任務的高壓電氣設備如變壓器、互感器、高壓開關柜、刀閘開關等電力負載也在迅速增加。電網中眾多高壓電氣設備本身、設備之間的聯接點是電力輸送最薄弱的環節點，這個薄弱環節的實質問題就是聯結點發熱。在配網開關柜中，隨著負荷的增大，接線樁頭持續發熱使絕緣層老化，絕緣水平降低，直至釀成事故。據國家電力安全事故通報統計，我國每年發生在變電站、開閉所的電力事故，有40%是由高壓電氣設備和電力線接點過熱所致，而溫度升高造成的爆炸或火災不僅帶來了經濟損失甚至危及人身安全。因此監測接線樁頭的溫度是非常必要的。

實際運行經驗和理論分析表明，配網開關柜接線樁頭發生的各類故障并不是一個突發的過程，而是因為樁頭處溫度不斷升高，使絕緣逐步老化、泄漏電流逐漸增加，到達一定程度后再發生擊穿，是一個由量變到質變的過程。因此，連續地監視接線樁頭溫度的變化，就可以全面地了解其工作狀況，根據情況適時進行停電檢修。特別是當發現某個樁頭處的溫度過高（超過一個預先設定的值）或變化過快時，說明此處的絕緣已比較薄弱，繼續運行很可能會引發嚴重故障。此時，及時發出報警信號，使值班人員及時處理，可以有效避免嚴重故障的發生，確保電力系統安全、可靠地工作。

1 目前常見的測溫方式

長期以來，高壓開關柜內的聯接點運行溫度很難實時在線監測，這是因為這些部位都具有裸露高壓，還有的是因為空間密閉，通常的溫度測量方法因無法解決絕緣距離的問題而無法對溫度進行測量。以下是目前主要的測溫手段：（1）紅外測溫槍、遠紅外成像儀。紅外測溫槍、遠紅外成像儀等屬非接觸式測溫，優點是測溫范圍大，準確度較高。缺點是設備昂貴，且需大量人力進行定期巡測，無法實現溫度的實時在線監測，而且目前出線電纜與銅牌壓接處、手車式開關柜內部的斷路器動靜觸頭等設備的位置具有一定的隱蔽性，紅外測溫儀已無法進行測溫。（2）光纖光柵測溫。光纖光柵測溫技術是利用反射波波長與溫度的線性關系來實現溫度的測量。缺點是光纖易折斷、不耐高溫。雖然光纖本身是絕緣的，但是在積累一定灰塵之后，尤其是在潮濕環境下易使絕緣性能降低，導致光纖沿面放電，將嚴重影響運行安全，且安裝調試工作量大，造價高。

因此，我們需要探索與研究出一種更好的聯接點測溫技術，以解決當前電網中的配網開關柜接線樁頭的測溫。

2 雙模無源無線溫升監測模塊測溫技術的特點

2.1 利用電磁場能量特性實現完全自主供電，長期免維護

只要測溫點有電流通過，即會產生電磁場，則監測模塊將持續不斷獲取能量，得以維持工作。

2.2 監測模塊（sensor）超低功耗設計

工作范圍廣，無盲區。監測模塊功耗最低只需要0.04mW。換個角度講，只需要測溫點有3A以上電流通過，監測模塊就可以正常工作了。應用范圍廣泛，完全可以滿足電力行業用戶需求。

2.3 實時在線監測，即時預警（發送頻率≥1s）

正常工作情況下，監測模塊發送數據頻率≥1S，并且可調節。響應速度快，報警及時。

2.4 性能穩定可靠，基本實現免維護

具有監測模塊渦流溫升（eddy current）權威試驗報告（5000A）

2.5 主芯片超頻時，可自動修復

高壓強磁或尖峰脈沖干擾偶或非常強大，而溫度采集模塊處于這樣復雜的環境下，即使再好的屏蔽技術，也難免會被瞬間出現的超強干擾因素影響，從而導致主芯片異常，出現超頻、死機、異常放電現象。

我公司監測模塊有獨特的電源管理功能，當主芯片超頻工作電源消耗過快超過設定的閾值時，快速作出反應，重啟主芯片至初始工作狀態。

2.6 獨特雙模設計，安裝維護方便

監測裝置采用表帶式結構，直接通過扎帶緊縮來安裝到相應部位，現場安裝方便，安裝牢固，便于開關柜測溫裝置現場調試、升級。

2.7 體積小，安裝靈活，適用范圍廣泛

2.8 安全程度高，不影響電力設備原有電氣安全性能

溫度探頭，采用進口耐高溫扎帶固定。溫度監測模塊，采用與電氣設備同等級高壓絕緣熱縮套管包覆固定。

3 結束語

雙模無源無線測溫系統適用于高壓開關柜內接線樁頭的溫度測量，監測模塊安裝在開關柜內的每個電纜線接線樁頭部位，它可以實現樁頭內部溫度的監測和超溫報警。

采用雙模無源無線溫升監測模塊測溫技術，完全自主供電，同時也將溫度接收儀器、人員與高電壓隔離。雙模無源無線測溫系統可對高壓開關柜進行連續實時在線溫度監測，準確地測量出被測目標的準確溫度，為開關柜預防性檢修和提高線路載流量提供參考依據，使供電公司和調度部門工作人員更準確的掌握開關柜的運行狀態，減少人員巡檢次數，提高故障監測水平、減少勞動強度，同時也對過熱事故隱患及時報警、準確定位，對提高高壓開關柜運行乃至電力系統運行可靠性具有重要的作用。

參考文獻

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