低壓配電系統進線斷路器運行溫度在線監測

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

低壓進線斷路器在低壓供電系統中是僅次于配電變壓器的重要電氣設備，其運行狀態直接影響著工藝生產能否安全、連續、穩定的進行。

1 背 景

1.1 故障現象

我公司共有19個PC室，共有41臺低壓進線斷路器(以下簡稱開關)，全部為ABB進口品牌。自2017年以來，此類開關共發生三起電氣故障：PC6、PC8開關主觸頭發熱，溫度160 ℃左右(使用遠紅外測溫儀測得)；PC7開關主觸頭嚴重發熱，溫度200 ℃以上(使用遠紅外測溫儀測得)，而且該配電室內絕緣過熱的氣味較濃。經停電檢查此三臺開關主插頭發熱嚴重且其周圍絕緣過熱，后者尤為嚴重。

1.2 故障分析

針對上述故障特點分析開關發熱主要有以下三點原因：其一，隨著使用年限的不斷延長，開關各個導流接觸點表面自然氧化，造成其接觸電阻增大，引起開關發熱；其二，低壓系統用電負荷使用的變頻器越來越多，其產生的高次諧波極易引起開關各接觸點發熱；其三，開關工作環境空氣中含有H2S氣體，對開關的各個接觸點表面產生化學腐蝕，造成其接觸電阻增大，引起開關發熱。

為此，電儀車間為了及時發現及時處理開關發熱故障，將巡檢頻次由1次/周改為2次/周，直至1次/12 h，而且巡檢專用設備也由遠紅外測溫儀改為較為高端的熱成像儀。然而，此類電氣故障仍時有發生。

2 應對措施

2.1 國內外技術現狀及發展趨勢

目前,無論是國產低壓配電系統進線斷路器，還是進口開關，其本體均無連接點溫度顯示及在線監測功能。通過加裝無線無源測溫裝置，對開關運行溫度進行在線實時監測目前還沒有先例。

2.2 實施方案

依托無線測溫技術，結合相關廠家設計無線測溫在線實時監測、遠傳、顯示及報警系統，實現對開關運行溫度實時在線監測。

2.2.1 系統構成及功能

本系統由無源發射模塊、顯示主機、遠程后臺系統等部分組成，見圖1。無源發射模塊見圖2，包括測溫探頭、探頭引線、發射裝置及捆扎帶4個部分，它將被測溫度值無線傳輸至顯示主機。遠程后臺系統具有測點溫度實時數值集中顯示、參數設置、溫度數據查詢、聲光告警，以及測點溫度值實時曲線和歷史曲線顯示及查詢功能，同時亦為負載分配、設備安全管理提供了重要的決策依據。

圖1 系統結構

圖2 安裝方法

2.2.2 系統安裝方式

使用專用綁扎帶將無源發射模塊捆綁固定于導流電氣元件(如開關觸頭臂或銅母排)之上，見圖2。通過觸頭臂或母排通流后電磁感應方式取電，無需外接電源而持續工作。由于測溫探頭外部直徑只有1.5～2 mm左右，因此可以從開關主插座與母排連接處上方或側方結構縫隙穿入至觸頭室，使用專用粘結膠(廠家提供，其耐受溫度為260 ℃左右)將探頭固定在被測溫點。外部套有絕緣管的探頭引線可沿母排及開關結構自然彎曲敷設，無需特殊固定。

2.2.3 工作過程

當開關投入正常工作時，安裝于母排上的無源發射模塊通過電磁感應獲得工作電源，測溫探頭測得的數據被發射。顯示主機接收到信號后進行數據加工處理，然后經電光轉換裝置將電信號轉換成光信號，經光纜傳輸至公司變電站主控室的光電轉換裝置轉換成電信號，最終溫度信號被傳輸至遠程后臺系統。

3 主要技術參數

表1 顯示主機參數

表2 采集模塊參數

表3 接收模塊參數

4 系統優缺點

4.1 優點

1)本方案在實施的過程中未改變開關整體結構，也未對開關絕緣造成任何破壞，因此開關的機械特性及絕緣性能不會改變。

2)低壓配電系統進線斷路器運行溫度在線監測系統具有結構簡單、投資費用低、一次性安裝簡單方便的特點。

3)使用光纖進行遠程信號傳輸大大提高了系統的抗干擾能力。

4)無源發射模塊體積小、重量輕、自給驅動電源、自身防護能力強。

5)模塊綁扎帶為硅橡膠阻燃材料，耐腐蝕，抗氧化，耐高溫，絕緣性能好。

6)使用安裝過程中不會對開關造成任何損傷，運行過程中不會額外引起開關發熱、絕緣降低，能夠完全避免低壓供電系統單相接地及相間短路事故的發生。

4.2 缺點

1)由于開關先天性結構問題，因此其動觸頭溫度無法直接監測。

2)無源發射器及測溫探頭運行過程中若發生故障后不易維修，損壞后更換不方便，二者均需停電處理。

5 結 語

低壓配電系統進線斷路器運行溫度在線監測系統已投用近6個月，使用效果良好。即實現了對開關運行溫度的實時在線監測和自動化巡檢，有效避免了因巡檢手段落后、巡檢不及時、用電負荷突然增加，以及開關運行環境等因素突變所引發的電氣事故，從而極大提高了低壓供電系統運行的可靠性和穩定性。