安科瑞(ruì) 陳(chén)聰

摘 要(yào)：作(zuò)為保證係(xì)統(tǒng)安全(quán)運(yùn)行(háng)的重要設(shè)備的高壓開關櫃裝(zhuāng)置(zhì),其內部(bù)導電連接處過熱會導致(zhì)電氣(qì)設(shè)備(bèi)的(dí)損(sǔn)壞,更嚴(yán)重的是可能還會發生火(huǒ)災(zāi)等嚴重事故(gù)。因此,電(diàn)力係統(tǒng)中電器(qì)設備安全(quán)運(yùn)行的一(yī)個(gè)重要(yào)課(kè)題(tí)就(jiù)是對高(gāo)壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃實施在綫監測。本文主(zhǔ)要研究(jiū)的是針對(duì)高壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃接(jiē)點(diǎn)的(dí)無綫(xiàn)測溫(wēn)技(jì)術(shù),闡述了(liǎo)高(gāo)壓開(kāi)關櫃在無綫測(cè)溫(wēn)的(dí)技術特點及工作原理(lǐ)，具有測(cè)量數據準確(què)，可靠性(xìng)高(gāo)，絕緣性能(néng)好的特(tè)點,能很好(hǎo)的適應(yīng)現場需求(qiú),可(kě)以在高壓(yā)開關(guān)櫃中廣泛(fàn)應用。同(tóng)時介紹了在某風電(diàn)場項(xiàng)目應用操控及無(wú)綫測溫技(jì)術，並實現(xiàn)及時告警(jǐng)避(bì)免了嚴重(zhòng)事故(gù)的發(fā)生。 

關鍵(jiàn)詞(cí)：高壓(yā)開(kāi)關櫃(guì)；電(diàn)氣接(jiē)點；無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)

1 概述(shù)

我國電力(lì)係統(tǒng)的(dí)大規(guī)模發(fā)展，增加(jiā)了(liǎo)高壓(yā)開(kāi)關櫃的運行壓力，隨著電網的改革與建設，高(gāo)壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)的數量越(yuè)來(lái)越(yuè)多(duō)，增加了故障(zhàng)的發(fā)生機率。高(gāo)壓開關櫃內存(cún)在的電氣連(lián)接(jiē)點主要包(bāo)括母綫(xiàn)銅排連(lián)接(jiē)點(diǎn)，手車動靜(jìng)觸(chù)頭(tóu)連(lián)接(jiē)點以(yǐ)及銅排和電(diàn)纜連接點，在這(zhè)些(xiē)點位需安裝溫(wēn)度(dù)傳感(gǎn)器(qì)進行溫(wēn)度測量(liáng)。

溫(wēn)度(dù)測量(liáng)技(jì)術(shù)的(dí)選用：傳統的(dí)測(cè)溫(wēn)方法包括通(tōng)過(guò)熱電(diàn)偶，熱(rè)電(diàn)阻，半導體溫(wēn)度傳感器(qì)等測(cè)溫，溫(wēn)度傳感器(qì)與(yǔ)測(cè)溫儀之(zhī)間(jiān)采用金(jīn)屬導綫傳輸溫(wēn)度(dù)信(xìn)號(hào)。電氣設備(bèi)測溫檢測，由於溫度傳感器直(zhí)接(jiē)安(ān)裝於高壓(yā)接點(diǎn)/觸(chù)點上(shàng)，其信號(hào)傳輸金屬(shǔ)導綫(xiàn)的絕緣性(xìng)能無法保證。 同時，對(duì)於(yú)改造類(lèi)項目實施難(nán)度較(jiào)大，因(yīn)此(cǐ)推薦(jiàn)采用(yòng)無綫(xiàn)測溫(wēn)方(fāng)法進(jìn)行檢測。目(mù)前無綫測溫方(fāng)法(fǎ)包括電磁(cí)感應供電(diàn)無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)，電池(chí)供(gōng)電無綫測溫方式(shì)及(jí)紅(hóng)外(wài)在綫測溫(wēn)方式(shì)。紅(hóng)外測溫(wēn)需(xū)要(yào)鏡(jìng)頭對準(zhǔn)發(fā)熱點，塵土震(zhèn)動對其(qí)影(yǐng)響(xiǎng)較大(dà)；有(yǒu)源無源(yuán)測溫(wēn)較(jiào)合適，無需布綫，易於安裝，但(dàn)有(yǒu)源測溫需要(yào)外(wài)供(gōng)電池，受電(diàn)池壽(shòu)命影(yǐng)響(xiǎng)，需要(yào)更(gēng)換(huàn)；電(diàn)磁感應供電(diàn)無(wú)綫(xiàn)測溫具(jù)有測(cè)溫速度(dù)快，周期短(duǎn)，免(miǎn)維護，使(shǐ)用(yòng)壽(shòu)命(mìng)長(cháng)，故障率低等(děng)特點(diǎn)。

無綫(xiàn)傳(chuán)輸(shū)技(jì)術(shù)選用：無(wú)綫通信是利用電(diàn)磁(cí)波信號(hào)在(zài)自(zì)由空(kōng)間(jiān)中傳播的(dí)特(tè)性(xìng)進行(háng)信息(xī)交換的一種通信方(fāng)式(shì)，其中應用(yòng)較為廣泛(fàn)及(jí)具有較好(hǎo)發展前景(jǐng)的短(duǎn)距離無(wú)綫通信方式包(bāo)括(kuò)：Sub-1G技術(shù)，藍牙(yá)技術(Bluetooth)，工業(yè)無綫技術( WiFi)，超寬(kuān)帶技(jì)術(UWB)，近(jìn)場通信(xìn)技(jì)術 (NFC)。藍牙(yá)技(jì)術(Bluetooth)屬於一(yī)種超(chāo)短距離(lí)的無綫(xiàn)傳(chuán)輸技術，傳輸距(jù)離10m範圍以內(nèi)，至高(gāo)傳輸速(sù)率(shuài)約1 Mb / s，其有效速率約(yuē)為(wéi) 723 kb / s；超寬(kuān)帶(dài)技(jì)術 (UWB)傳(chuán)輸(shū)速率(shuài)一般結(jié)餘(yú) 53 ~ 480 Mb / s 傳輸距離小於(yú)40 m；近(jìn)場通信技(jì)術(shù)(NFC)適(shì)用於近距(jù)離(lí)貼(tiē)近操作。Sub-1G技術(shù)的(dí)主(zhǔ)要特征(zhēng)包括：傳輸速率較低;通信距(jù)離較(jiào)長；設備(bèi)功耗很(hěn)低(dī)，發射輸出僅為10dBm；通信組(zǔ)網簡(jiǎn)潔(jié)。這(zhè)些(xiē)主(zhǔ)要(yào)特(tè)征(zhēng)使(shǐ)Sub-1G 通(tōng)信(xìn)技術傳輸(shū)數據穩(wěn)定可靠。

2 產品(pǐn)方案(àn)

某(mǒu)風電(diàn)場項目(mù)的對傳(chuán)感器要求如(rú)下：

1）非電池(chí)供(gōng)電（采用(yòng)感應(yīng)取電方(fāng)式(shì)供(gōng)電）的無綫(xiàn)溫度傳感器

2）無(wú)綫頻(pín)率：470MHz；

3）啟(qǐ)動電(diàn)流(liú)：≥5A； 

4）測溫範圍(wéi)：-50 ℃～+125 ℃；

5）采樣(yàng)頻(pín)率(shuài)：15s；

6）發射頻率(shuài)：15s；

7）精(jīng)    度：±1℃；

8）工(gōng)作(zuò)溫度：-40 ℃～+85 ℃；

9）至大(dà)工(gōng)作電流(liú)：一次額定(dìng)電流 5000 A；

10）溫(wēn)升(shēng)要求(qiú)：在額(é)定(dìng)工作(zuò)條(tiáo)件下，裝置不(bù)應(yīng)達(dá)到可能影響開關櫃一次(cì)設備絕緣及被測(cè)點正(zhèng)常工作的溫度，裝置(zhì)的(dí)電流互感器(qì)綫(xiàn)圈(quān)通過(guò)1250 A，30 min，環(huán)境(jìng)溫(wēn)度(dù)為(wéi)20 ℃時，無綫溫度傳(chuán)感(gǎn)器表麵溫(wēn)升不(bù)應超過(guò)10 K。

11）傳(chuán)輸距離：空(kōng)曠距離不(bù)大(dà)於150米。

該項目(mù)的對智能操控(kòng)及無(wú)綫測(cè)溫一體(tǐ)裝(zhuāng)置(zhì)要求如(rú)下(xià)：

1）一次動(dòng)態模(mó)擬(nǐ)圖(tú)，斷(duàn)路(lù)器(qì)分合(hé)位(wèi)置動(dòng)態顯示；接地(dì)開(kāi)關(guān)位置動態顯(xiǎn)示(shì)；彈簧(huáng)儲能(néng)動(dòng)態顯示；

2）兩(liǎng)路(lù)溫濕度控製器(qì)功(gōng)能，通(tōng)訊綫(xiàn)長(cháng)4米6米，液晶顯(xiǎn)示(shì)；

3）語音防(fáng)誤(wù)提(tí)示(shì)功能，人(rén)體紅外(wài)感(gǎn)應(yīng)探頭；

4）加熱器(qì)斷綫(xiàn)報(bào)警；

5）櫃內照明操(cāo)作；

6）（除(chú)PT櫃(guì)外(wài)）分(fēn)合閘，儲能，遠方/就地開關；

7）高壓帶電顯示和閉(bì)鎖裝置；

8）RS485通(tōng)訊(xùn)功能(néng)，Modbus 通訊協(xié)議(yì)；

9）裝置工(gōng)作電(diàn)源應滿(mǎn)足交直流通用(yòng)，支持(chí)AC/DC110，AC/DC220V自(zì)適應；

10）高(gāo)壓斷路(lù)器(qì)觸(chù)頭(tóu)6點(diǎn)測溫(wēn)

根據上(shàng)述要求(qiú)，故此選(xuǎn)擇安科瑞的無綫測溫產(chǎn)品(pǐn)如下(xià)表。

3 項目(mù)現場應用(yòng)

某風電(diàn)場項目(mù)，對高(gāo)壓(yā)櫃開(kāi)關櫃(guì)進(jìn)行綜(zōng)合(hé)監控(kòng)，並對斷(duàn)路器(qì)的觸(chù)頭(tóu)進(jìn)行(háng)溫(wēn)度實(shí)時監測。在監測過(guò)程(chéng)中，一台高壓櫃(guì)斷路(lù)器(qì)的下(xià)觸頭(tóu)的C相(xiāng)電流(liú)溫(wēn)度高(gāo)達116.8℃，智能操控裝置及時進(jìn)行了語音告警(jǐng)，並(bìng)對(duì)該(gāi)超溫告(gào)警(jǐng)進行(háng)事件記(jì)錄。同時，工作(zuò)人員斷(duàn)開(kāi)高(gāo)壓櫃斷路(lù)器，推(tuī)出動(dòng)觸(chù)頭後(hòu)發現該相觸頭有損(sǔn)壞，事(shì)故原因為(wéi)斷路器觸(chù)頭(tóu)接(jiē)觸不(bù)良。由於安(ān)科(kē)瑞(ruì)的操控(kòng)測溫裝(zhuāng)置的及(jí)時(shí)告(gào)警，幫助現場及(jí)時(shí)排查(chá)問題(tí)避免了事(shì)故(gù)發生。

裝(zhuāng)置告警(jǐng)界麵圖

現(xiàn)場(cháng)斷路(lù)器(qì)事故圖片(piàn)

4 開關櫃溫升原因分(fēn)析(xī)

目(mù)前，電(diàn)力(lì)係統內部(bù)使用(yòng)的開(kāi)關(guān)櫃，都(dū)要(yào)通(tōng)過型(xíng)式試驗對入網的開(kāi)關櫃進行(háng)處(chǔ)理(lǐ)，在溫(wēn)升方麵，要求(qiú)比較嚴(yán)格(gé)。根據相(xiāng)關理論(lùn)進行分析(xī)可(kě)知，在(zài)實(shí)際(jì)運行過程中，通(tōng)常情況(kuàng)下，負荷不會達到開關櫃(guì)的設計滿容量(liáng)，更不會(huì)引發開(kāi)關櫃的(dí)溫升(shēng)問題。但是，實際(jì)情(qíng)況(kuàng)並非(fēi)如此(cǐ)。根據實際(jì)運(yùn)行(háng)經(jīng)驗可知(zhī)，隨(suí)著負荷的(dí)不斷增加，使(shǐ)得(dé)開(kāi)關櫃(guì)的(dí)溫升(shēng)迅速(sù)增(zēng)加。當負(fù)荷超(chāo)過開關(guān)額(é)定電流的75%時(shí)，在這(zhè)種情(qíng)況下，溫升尤(yóu)為明(míng)顯，此時(shí)早已(yǐ)不符合標準(zhǔn)要求(qiú)。當(dāng)負(fù)荷比(bǐ)較低時，溫(wēn)升現象不明顯(xiǎn)。在(zài)實際運(yùn)行中(zhōng)，與試驗室測(cè)出的溫升(shēng)數(shù)據相比(bǐ)，開關(guān)櫃實際(jì)溫(wēn)升(shēng)水平(píng)普遍(biàn)比(bǐ)較高(gāo)，並且多(duō)數(shù)情況(kuàng)下，當溫(wēn)升超標時(shí)，開關櫃(guì)甚至遠(yuǎn)沒(méi)有達到設計滿容量(liáng)。對於(yú)高壓開關(guān)櫃(guì)來(lái)說(shuō)，開關觸頭，母排(pái)連(lián)接點的(dí)實際溫升，通常情況下(xià)總(zǒng)是高於(yú)試驗(yàn)數據(jù)，其(qí)原因主要表現為：

1. 在試驗(yàn)室完(wán)成型式試驗，測(cè)得相應的(dí)數(shù)據，在持續時間方(fāng)麵(miàn)，雖(suī)然達到了穩定溫(wēn)升(shēng)所(suǒ)需要(yào)的試驗(yàn)時間，但現場(cháng)環(huán)境復雜，加上試驗過(guò)程中，不(bù)具備溫升(shēng)累積效應(yīng)，不能(néng)等同現(xiàn)場長(cháng)期(qī)運(yùn)行(háng)並持(chí)續發(fā)熱的(dí)設(shè)備。

2. 不同(tóng)金(jīn)屬(shǔ)在(zài)膨脹效應(yīng)方(fāng)麵存在差異(yì)。鋼製螺栓的(dí)金(jīn)屬(shǔ)膨脹(zhàng)係(xì)要比(bǐ)銅(tóng)質(zhì)，鋁(lǚ)質母(mǔ)綫的金屬膨(péng)脹係數小(xiǎo)得多，對於螺(luó)栓(shuān)型設備接(jiē)頭來說(shuō)表現得(dé)尤(yóu)為(wéi)突(tū)出，在實際運行過(guò)程(chéng)中，隨(suí)著(zhuó)負荷電(diàn)流，溫度的(dí)變(biàn)化，在(zài)膨(péng)脹，收(shōu)縮程(chéng)度(dù)方(fāng)麵，由於鋁，銅與鐵(tiě)之間存(cún)在(zài)一定(dìng)的(dí)差異性，在一定程(chéng)度(dù)上(shàng)造成蠕變，也就是受(shòu)應力作用(yòng)的影響和製約，導(dǎo)致金屬緩(huǎn)慢發生(shēng)塑性變形(xíng)。實踐(jiàn)證明，當接(jiē)頭(tóu)處的運(yùn)行溫(wēn)度超過80℃時(shí)，因過熱使得(dé)接頭金(jīn)屬發(fā)生膨(péng)脹(zhàng)，同時受各(gè)種(zhǒng)因(yīn)素(sù)的(dí)影響，進(jìn)一步產生微(wēi)小的(dí)空隙，早(zǎo)成(chéng)氧(yǎng)化腐蝕。當(dāng)負(fù)荷電流(liú)減小溫(wēn)度降(jiàng)低(dī)回到原(yuán)來接(jiē)觸位置(zhì)時(shí)，由於接(jiē)觸(chù)麵氧化膜的(dí)覆蓋，造成接(jiē)觸電阻變大(dà)，每(měi)次溫(wēn)度變化(huà)的(dí)循環都(dū)會使接頭的工作狀況(kuàng)進(jìn)一步(bù)變(biàn)壞，因(yīn)而形成惡性循環(huán)。

3. 連(lián)接(jiē)部(bù)位緊固(gù)螺(luó)栓(shuān)壓(yā)力(lì)不合(hé)理。對於導(dǎo)體(tǐ)連接(jiē)，在部分(fēn)安裝(zhuāng)，檢修(xiū)人員(yuán)意識中，在(zài)擰緊(jǐn)連(lián)接(jiē)螺栓的過程中(zhōng)，認為(wéi)螺栓(shuān)擰得越(yuè)緊(jǐn)越(yuè)好(hǎo)，實(shí)際(jì)並非如此。由於鋁(lǚ)質(zhì)母(mǔ)綫的彈(dàn)性(xìng)係(xì)數(shù)較(jiào)小(xiǎo)，當螺母(mǔ)壓力(lì)達到(dào)臨界值(zhí)時，如(rú)果(guǒ)材料(liào)強(qiáng)度比較差，當繼(jì)續增加壓力(lì)時(shí)，將(jiāng)會(huì)導致(zhì)接觸麵(miàn)變形(xíng)隆(lóng)起(qǐ)，使得接(jiē)觸(chù)麵積進(jìn)一(yī)步(bù)減少，使接觸電(diàn)阻變大(dà)，進而影響(xiǎng)導體的(dí)接(jiē)觸(chù)效(xiào)果。

4. 由(yóu)於導(dǎo)體原材料純度不夠，造成導體(tǐ)材料電(diàn)導(dǎo)率(shuài)不滿足要求(qiú)。

5. 其(qí)它因(yīn)素，例如在加工，連接(jiē)，安裝(zhuāng)母綫過(guò)程中(zhōng)，對母綫(xiàn)接觸表(biǎo)麵(miàn)處理(lǐ)不(bù)到(dào)位，不夠(gòu)平整，進而減少(shǎo)有效接觸(chù)麵(miàn)積，使接觸(chù)電阻變大(dà)而產生(shēng)發熱。

以(yǐ)上的(dí)情況(kuàng)都(dū)會造成(chéng)高壓開(kāi)關(guān)櫃的(dí)溫升異(yì)常，所(suǒ)以(yǐ)加(jiā)強對(duì)運行開(kāi)關(guān)設備溫升的監視(shì)，發現問(wèn)題及時(shí)采(cǎi)取(qǔ)措(cuò)施就(jiù)變(biàn)得非(fēi)常(cháng)必(bì)要。

5 結束語(yǔ)

近(jìn)幾(jī)年隨(suí)，著(zhuó)人們對供電質量要求逐漸提(tí)高(gāo)，高壓開關(guān)櫃作(zuò)為配電係(xì)統(tǒng)中的(dí)重(zhòng)要環(huán)節(jié)，其本身(shēn)的安全性(xìng)，經(jīng)濟性(xìng)也(yě)受到了人(rén)們的(dí)重視(shì)。本文(wén)介紹的安科(kē)瑞(ruì)無(wú)綫測(cè)溫產品(pǐn)針對(duì)高(gāo)壓開關(guān)櫃(guì)內(nèi)重要電氣節(jié)點的溫度進行(háng)監測(cè)，防止在運行過(guò)程(chéng)中因設備(bèi)受(shòu)環境汙染(rǎn)，設(shè)備長期運行，嚴(yán)重超載運行(háng)，觸點(diǎn)氧(yǎng)化，接(jiē)觸不(bù)良等原(yuán)因造(zào)成接(jiē)點接(jiē)觸電阻(zǔ)過(guò)大(dà)而發熱成為(wéi)隱患(huàn)，提(tí)升設(shè)備(bèi)安全(quán)保障。安(ān)科瑞智能操(cāo)控區(qū)別於由幾(jī)個(gè)獨(dú)立的電子(zǐ)裝(zhuāng)置(zhì)分別(bié)實現(xiàn)帶來的集成度低，配綫(xiàn)復雜(zá)，可靠性差的缺(quē)點(diǎn)，實(shí)現大大提高(gāo)開關櫃操控的集(jí)成度和智(zhì)能(néng)化程(chéng)度，對溫(wēn)度進行在綫監(jiān)測，通過(guò)溫(wēn)升，突變，高(gāo)溫(wēn)和超(chāo)溫等告(gào)警(jǐng)機(jī)製及時(shí)，持續，準(zhǔn)確反映(yìng)設(shè)備運行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，避免安全事故(gù)的(dí)發生(shēng)，降(jiàng)低(dī)設備(bèi)事故(gù)率。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)

[1] 安科瑞企(qǐ)業(yè)微電網設(shè)計(jì)與應用手冊.2019.11月版 

[2] 安科瑞智(zhì)能電網用戶端電力監控/電能管理(lǐ)/電氣(qì)安(ān)全（產(chǎn)品(pǐn)報價(jià)手(shǒu)冊）.2020.01月(yuè)版

[3] 安科(kē)瑞35KV以(yǐ)及(jí)下變電(diàn)所智能(néng)配電(diàn)係(xì)統設計(jì)與產(chǎn)品二次(cì)原理(lǐ)圖(tú)集(jí).2019.7月(yuè)版

[4] 安科瑞(ruì)用(yòng)戶變(biàn)電(diàn)站(zhàn)綜合自(zì)動化與(yǔ)運(yùn)維(wéi)解(jiě)決(jué)方(fāng)案.2020.1月(yuè)版