高压开关柜温度在线监测技术研究

高压开关柜温度在线监测技术研究

王晓玲1宋桦2

（西电宝鸡电气有限公司陕西宝鸡721306）

摘要:高压开关设备是电力系统的重要组成部分，首先介绍了高压开关柜触头发热原因和高压开关柜故障与触头温度的关系，然后对现有温度在线监测技术进行了总结。最后对比分析了不同监测方法的优缺点，建议推广使用光纤光栅传感系统进行开关柜温度在线监测。本文对于高压开关柜温度在线监测技术进行了分析，希望为以后的具体工作起到实际的参考作用。

关键词:开关柜；温度；在线监测；光纤光栅

1、高压开关柜触头发热原因

电气设备的发热是指电气设备本身以及它们与母线或电缆之间的电气相关部位运行时产生的热量大于它的散热量。电气设备的发热已经是电力系统的一个老问题，但随着设备负荷的增加，用户对供电可靠性要求的提高，在设备缺陷管理中成为一个越来越突出的问题，并且它具有一定的恶性循环性质，值得我们重视，认真研究其发生发展的原因，以便彻底解决。电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损致热等3种主要的发热。

1.1、电阻损耗发热

按照焦耳定律，当电流通过电阻时将产生热能，这是电流效应引起的发热，大量表现在载流电气设备中。例如导流体或导流体之间的连接点电阻过大，通过一定电流时就会引起发热。

1.2、介质损耗发热

电气绝缘介质由于交变电场的作用，使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。这种发热为电压效应引起的发热。也就是绝缘的降低，引起泄漏电流的增大，绝缘体也随之发热，形成恶性循环。

1.3、铁损发热

当在励磁回路上施加工作电压时，由于铁芯的磁滞、涡流而产生电能损耗并引起发热。例如现中置式开关柜在负荷电流达1000A以上时，如不做工艺处理，会引起柜体发热。高压开关柜触头属于电流致热型设备，根据焦耳定律可知，造成设备发热的原因有两个，一个是电流，另一个是电路的电阻。

2、高压开关柜在线温度监测技术在应用的过程中存在的问题

2.1、红外图谱只是对高压开关柜温度状态的显示，其柜内的实际温度数值并无法有精确或直观的显示；

2.2、红外信号接触式测温技术借助的温度传感设备不仅在一定程度上造成柜内设备的拥挤，更可能影响设备的正常运转；

2.3、光纤测温技术在进行高压开关柜内的温度在线监测的过程中，由于设备较为复杂，其在具体的使用中应用范围较小。

3、高压开关柜在线监测技术的改进

要解决高压开关柜内部温度过高造成的设备烧毁和引发的火灾问题，进行高压开关柜在线监测技术的研究与改进具有重要的意义。据调查，高压开关柜温度过高的原因，主要有三个方面：

3.1、为高压开关柜的电阻损耗发热

电力系统在长期的运行过程中，设备产生的热量未及时排出柜外，当热量积聚到一定程度时，设备出现老化问题，出现老化问题后的设备，其能承受的负荷大为降低，但传送给高压开关柜的负荷并未得到相应程度的减少，通过高压开关柜的电压和电流的量值并未有明显的变化，造成电阻发热增加；

3.2、高压开关柜内的介质损耗发热

高压开关柜内的绝缘介质受交变电场的影响，其极点不断发生变化，极点在变化的过程中受电压和电流效应的限制，绝缘的性质降低，高压开关柜内部的设备与设备之间摩擦或碰撞造成设备漏电事故频发，在这类事故中，绝缘体受电器设备的影响，也会在一定程度上发热，绝缘体发热后又会造成其绝缘性能的进一步降低，循环往复，高压开关柜的温度便逐渐升高；

3.3、高压开关柜的铁损耗发热

电流在流通的过程中，受电压的影响，处于电路回路上的铁芯的磁滞和涡流相当于一个电阻，铁芯在维持电流运行的过程中，存在铁损耗的现象，其所起的电阻的作用也在一定程度上有所下降。

针对高压开关柜过热现象产生的原因，现提出如下的改进措施。目前的在线监测技术存在温度值无法直观和精确显示的缺陷，影响设备正常运转的不足和设备复杂、使用范围小的问题，为解决这三类问题，需要对在线监测技术的高精度、高可靠性和成本低廉三个方面做出研究。满足上述三个条件的高压开关柜在线温度监测技术的设计思路如下：

3.4、高压开关柜在线温度监测的状态监测

为满足高压开关柜成本低廉的特征，工作人员在设计在线温度监测技术的过程中，可以将多台高压开关柜进行串联，采用数字温度传感器检测各台高压开关柜的运行温度，并将监测到的各台开关柜的温度值进行比较，并对在不同时期内的同一台高压开关柜的温度进行比较，对其中存在温度异样的高压开关柜进行检测，查找故障发生的原因。数字温度传感器在进行柜体温度监测的过程中，能对柜体的温度进行直观且精确的反应。将串联的高压开关柜与集控中心的设备相连，通过集控中心对高压开关柜温度数字的统计，分析温度数值的变化，并采取相应的措施。数字传感器的使用，实现了温度在线监测的精确性；设备串联的使用和温度值的横向与纵向比较，运用高压开关柜监测高压开关柜的温度，能在一定程度上节约设备的成本；集控中心对在线监测技术的控制，改进在高压开关柜内安装设备的方法，避免了造成设备内部拥挤或碰撞的问题，对提高设备的运行效率和增强设备运行的可靠性具有十分重要的作用。

3.5、在线温度监测技术的完善

实现了高压开关柜监测温度的精确性、可靠性和廉价性的设计，实现监测的自动化便是脱离人工监测的主要手段。对在线温度监测的自动监测需要做好以下几个方面的工作：第一，对预警系统的设计。对预警系统的设计应采取信号灯和声音警报的同步预警。第二，对设备状态的维护。工作人员应对高压开关柜进行定期或不定期的维修与保养，延长设备的使用寿命。

结束语

本文是对高压开关柜在线温度监测技术的探讨。高压开关柜在我国电力系统的运行中起着十分重要的作用，实现高压开关柜的在线温度监测不仅有利于提高设备的运行效率，保证设备运行的安全，更能在一定程度上实现电力系统的正常供电，对我国工业的生产和人民的生活均有着十分重要的作用。

参考文献:

[1]徐长英,王宏,邓芳明.基于SAW-RFID高压开关柜温度在线监测技术研究[J].仪表技术与传感器,2016,11:42-45.