高低壓配電柜母線溫度及電流綜合監控裝置研究

劉華平 李盛進

摘 ? 要：高低壓配電柜充分利用集中管理理念，將傳統電纜分配節點環境中，線路復雜、線路交錯、線路過熱、集膚效應等問題予以一定程度的解決。高低壓配電柜的應用環境主要是介于發電廠、供電所、變壓站等，與傳統電纜以及功能配件相比，配電柜集成分配、檢測、計量、連接等模塊，對高頻電壓具備較高的承載效果。本文主要從介于配電柜母線溫度，以及配電柜電流監控裝置為視角展開論述，以期能促使配電柜溫度、電流有效可控，健全配電柜功能的同時，充分發揮高低壓配電柜的效用。

關鍵詞：配電柜 ?溫度 ?電流 ?監控

中圖分類號：TM64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0007-02

由于集膚效應等的存在，傳輸效率下降、線纜耗損、線路過熱成為線路壽命下降、金屬資源浪費、電力資源浪費的主要來源之一，加強線路溫控、電流檢測，并改進線路分配、監控手段有所必要。高低壓配電柜作為線路傳輸節點的集中分配、控制、調整的節點設備之一，具備功能全面、拓展性強、安全性高等優勢。本文從高低壓配電柜溫度、電流監控視角出發，首先探究加強溫度、電流監控的必要性，之后就如何更好地應用監控裝置進行策略探究。

1 ?加強溫度、電流監控的必要性

溫度是降低導線壽命的成因之一，電流數值異常是短路、電阻增大等的外在表現。

1.1 高低壓配電柜使用壽命要求

高低壓配電柜溫度過高，會加速導線氧化速度，導致高低壓配電柜持續老化，影響配電柜魯棒性和運作穩定性，持續進行，高低壓配電柜的性能下降、導電效率下降，使得配電柜提早結束工作期限。

1.2 高低壓配電柜的使用安全性要求

溫度異常變化，成因除了集膚效應、輸入電壓之外，也與接頭出現接觸不良有關，線頭接觸不良會導致接頭部分溫度急劇升高，極容易形成高壓擊穿現象，此外，電流異常與電阻數值變化有關，電阻變小，很有可能是線路短路，若不能及時處理，極有可能造成配電柜不可逆損壞，甚至會釀造成火災、觸電等繼發事故，電阻變大，與母線觸頭氧化現象有關，若不能及時排障，則會導致局部溫度升高，傳輸效率下降，局部溫度過高會形成熱擊穿現象。

1.3 高低壓配電柜的資源高效利用要求

溫度、電流異常所形成的成本損耗主要包括金屬損耗、設備損耗、電力損耗、維修損耗、期間損耗等，其中金屬損耗主要是導線導電系數下降，無法繼續使用，在進行回收重鑄時會產生一定的浪費;設備損耗是配電柜功能無法滿足配電等的需求，進行設備更新時，造成成本支出，以及產能浪費;電力損耗是導線導電系數下降，部分電能以熱能等形式流失，產生電力浪費，電力公司或電力使用公司也需要為同樣多的電力支出更多費用;維修損耗是維修設備時，形成資本支出以及配件更替消耗等;期間費用主要是配電柜維修期間，電力公司或電力使用公司正常營業受到影響，進而造成產能下降，期間費用支出增多，成本攤銷周期延長或當期利潤額下降等。

2 ?應用監控設備的有效舉措

溫度、電流異常測定可以覆蓋配電柜大部分故障，對配電柜的溫度、電流進行監控，可以先期發現配電柜的運作故障，避免故障延伸，引起較大范圍或較大程度的損失，比方說，及時處理局部溫度過高故障，防止操控人員在操作時，因為熱擊穿，形成高壓觸電事故，對監控設備的應用，主要是從設備工作的穩定性、抗擾動能力、靈敏度、信息化程度、使用成本、維護難度等方面出發。

2.1 介于工作穩定性的監控設備

從監控溫度的角度來看，對高低壓配電柜的測溫方式主要是包括接觸式測溫和非接觸試測溫，簡單的來說，接觸式測溫是將溫控設備集成在配電柜的內部，非接觸式測溫方式是借助被測部位的熱輻射等，將傳遞出的信號轉化成溫度數值，達到測溫目的，從穩定性的角度來看，測溫設備一般具備一定的溫度耐受力，但由于溫度會造成設備氧化，壽命降低，內部集成設備很容易受到高溫、強磁影響，導致壽命降低，故障率高發，非接觸式與被接觸部位存在一定距離，受局部溫度影響程度較小，具有更強的穩定性[1]。從監控電流的角度來看，監控設備可以在安裝保護電路的情況下，集成在高頻電壓線路中，其工作穩定性很大程度上取決于保護電路，或是其他有效措施的工作穩定性，比方說，設定工作閥值，電流數值達到最高臨界值，自動觸發中斷設備、報警設備，避免較高電流破壞測流設備。

2.2 介于抗擾動能力的監控設備

抗擾動能力側重表現在設備性能表現的穩定性，也就是在受到溫度異常、電流異常時，監控性能回穩時間較短，或精準度恢復時間較短。從監控溫度的角度來看，接觸式測溫與電路直接相連，受溫度遞減的影響因素較小，測定數值較非接觸式測溫方式，理論上更加精準，非接觸測溫方式由于環境影響，熱輻射強度可能受環境影響產生遞減，測定數值的精準性會受到影響。伴隨著紅外熱成像技術的精進，兩者的差距逐漸縮小。從監控電流的角度上來看，為避免電流異常對電流檢測設備產生影響，應為測流設備給予抗強電、交變磁場等保護措施，比方說利用數字信號輸出替代模擬信號輸出，改進數字信號輸出錯碼糾正技術等，所選用的測流材料，應能通過EMC測試。

2.3 介于靈敏度的監控設備

靈敏度是監控設備工作能力的外在表現，強化設備運作的靈敏度，意味著監控人員能夠實時的掌握配電柜溫度、電流數值，及時了解設備的工作狀態。從溫度測定的角度來看，伴隨著技術進步，接觸式和非接觸式在溫度響應時間上的差距近乎于可以忽略不計，但相比較而言，接觸式具備更高的靈敏度。從測定電流的角度上來看，較高靈敏度意味著測流設備需要放寬閥值，對測流設備工作區間存在較高要求。

2.4 介于信息化程度的監控設備

配電柜的運作電壓較高，對于進行溫度、電流檢測有必要減少人工直接參與。信息化的目的是實現溫度檢測設備、電流檢測設備與總控設備、在線平臺等保持持續通信，并在信號降噪、信號整合、信號處理實現智能化、自動化等。比方說，監控設備的自動化體現在自適應、自調整、自控制，能夠根據溫度變化、電流變化提醒漏電可能、熱擊穿可能等，避免操作人員人工排障，出現觸電事故，可以根據工作環境以及壽命最長、性能最佳等預設參數，選取最佳的工作方案[2]。

2.5 ?介于使用成本的監控設備

監控設備的使用成本需要均衡使用壽命、采購成本、維護成本、性能要求等要素，讓監控設備使用公司選取最佳的監控設備使用方案，比方說，對四類變電站存在需求的公司，采購滿足三類變電站性能需求的高低壓配電柜，會造成性能浪費，或是對配電柜使用壽命要求高的公司，采購設計壽命低的設備，會造成后期維護成本上升、設備更替成本上升，同時，超過設計壽命，且繼續使用的話，會存在較高程度的安全隱患。

2.6 介于維護難度的監控設備

高低壓配電柜的內部環境存在安全威脅，且其中功能集成度高，維護難度較大，為盡可能的降低維護難度，除了增強監控設備智能化水平，進行微機監測外，還可采用模塊化設計并添加警示燈，便于維修時，單一的對局部區域維修[3]。

3 ?結語

高低壓配電柜的工作環境較為惡劣，溫度、電流異常不單單會造成設備壽命下降，同時，也會給監控設備的運作、后期維護產生障礙。從溫度、電流異常對使用壽命、使用安全、資源利用率等方面的影響來看，進行監控設備設置有所必要，在進行設置時，主要考慮工作的穩定性、抗擾動能力、靈敏度、信息化程度、使用成本、維護難度等。

參考文獻

[1] 查娜.近海環境配電箱溫度控制和鹽霧沉積率監測系統研究[D].江蘇大學，2016.

[2] 陳潔，吳海濤.某海上天然氣平臺空壓機配電柜三相短路電流計算與分析[J].電工技術，2017（5）：116-118.

[3] 陳午蘇.分布式配電室智能監控系統的設計與實現[D].天津大學，2017.