高压开关柜温升原因及监测方法.docx

高压开关柜温升原因及监测方法胡冠楠安科瑞电气股份有限公司上海嘉定摘要：电力传输系统中，发电厂、变电站的高压开关柜起着关键性的作用，随着电网设备技术的发展，高压开关柜也得到广泛的使用。在使用开关柜的过程中，普遍存在开关柜内部过热现象，并且由于开关柜的密闭性，在负荷较重的地区，引发开关柜的温升超标现象。本文以高压开关柜位研究对象，分析温升超标的原因及温度监测方法，可以有效预防高压开关柜的高温故障，保障高压开关柜的安全性。关键词：无线测温高压柜测温智能操控1引言我国电力系统的大规模发展，增加了高压开关柜的运行压力，随着电网的改革与建设,高压开关柜的数量越来越多，增加了故障的发生机率。目前，电力系统内部使用的开关柜，都要通过型式试验对入网的开关柜进行处理，在温升方面，要求比较严格。根据相关理论进行分析可知，在实际运行过程中，通常情况下，负荷不会达到开关柜的设计满容量，更不会引发开关柜的温升问题。但是，实际情况并非如此。根据实际运行经验可知，随着负荷的不断增加，使得开关柜的温升迅速增加。当负荷超过开关额定电流的75%时，在这种情况下，温升尤为明显，此时早已不符合标准要求。当负荷比较低时，温升现象不明显。在实际运行中，与试验室测出的温升数据相比，开关柜实际温升水平普遍比较高，并且多数情况下，当温升超标时，开关柜甚至远没有达到设计满容量。对于高压开关柜来说，开关触头、母排连接点的实际温升，通常情况下总是高于试验数据，其原因主要表现为：(1)在试验室完成型式试验，测得相应的数据，在持续时间方面，虽然达到了稳定温升所需要的试验时间，但现场环境复杂，加上试验过程中，不具备温升累积效应，不能等同现场长期运行并持续发热的设备。(2)不同金属在膨胀效应方面存在差异。钢制螺栓的金属膨胀系要比铜质、铝质母线的金属膨胀系数小得多，对于螺栓型设备接头来说表现得尤为突出，在实际运行过程中，随着负荷电流、温度的变化，在膨胀、收缩程度方面，由于铝、铜与铁之间存在一定的差异性，在一定程度上造成蠕变，也就是受应力作用的影响和制约，导致金属缓慢发生塑性变形。实践证明，当接头处的运行温度超过80时，因过热使得接头金属发生膨胀，同时受各种因素的影响，进一步产生微小的空隙，早成氧化腐蚀。当负荷电流减小温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，造成接触电阻变大，每次温度变化的循环都会使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。(3)连接部位紧固螺栓压力不合理。对于导体连接，在部分安装、检修人员意识中，在拧紧连接螺栓的过程中，认为螺栓拧得越紧越好，实际并非如此。由于铝质母线的弹性系数较小，当螺母压力达到临界值时，如果材料强度比较差，当继续增加压力时，将会导致接触面变形隆起，使得接触面积进一步减少，增大接触电阻，进而影响导体的接触效果。(4)由于导体原材料纯度不够，造成导体材料电导率不满足要求。(5)其它因素，例如在加工、连接、安装母线过程中，对母线接触表面处理不到位、不够平整，进而减少有效接触面积，增大接触电阻而产生发热。以上的情况都会造成高压开关柜的温升异常，所以加强对运行开关设备温升的监视，发现问题及时采取措施就变得非常必要。高压开关柜内有裸露高压，空间封闭狭小,无法进行人工巡查测温,传统的测温方式无法有效地解决这个问题。为了解决这个问题，应用于高压柜的无线测温方式应运而生，无线测温由温度传感装置和显示报警装置两部分组成，温度模块包括温度传感器和数据发射器，温度模块可安装于柜内任何的发热点上，利用无线数据传输技术，可遥测每一个重要部位的发热问题包括开关柜内触头、铜排接头等非可视部位，并可实时把检测数据发射出去，由安装在仪表门上的显示报警装置接收记录。利用现场总线技术，还可实现远程智能监控，这样就不需要人工现场勘测，不存在安全隐患，还实现了高压柜的温度在线实时监测，避免高温造成的设备故障。2高压开关柜智能操控装置的功能特点安科瑞电气股份有限公司ASD320/ASD500智能操控装置搭配ATE400无线无源测温传感器可广泛用于高压开关柜的电气接点温度监测，除此之外智能操控装置还具有一次回路模拟图及开关状态指示，高压带电显示及核相，自动温湿度控制，加热回路故障告警，分合闸回路完好指示、分合闸回路电压测量、预分预合闪光指示，人体感应自动照明，语音提示，电参数测量，RS485及以太网通讯接口等众多功能，集操作、显示于一体，监视高压开关柜的运行状态，为高压开关柜的稳定运行提供助力。无线无源测温传感器ATE400采用电流感应原理自提供电源，启动电流为5A,监测温度范围-50“+125,精度±1,可安装于高压柜内开关触头，铜排/电缆接头实现温度采集上传，产品运行稳定，通过西安高压电器研究院的试验测试，取得认证报告。2.1 产品型号功能XASD1Ot1ASD100GASICOOASIBOOASIB1OASB820产品图片I*i1BS%3,tftV.开孔尺寸73×161s112es×172220ta×65c一次则函标配芍电显示及自检/核招无标配电过闭锁出匚XT泾温度在利无标配1答传总罂,线长4米芯路加热府坦加热，一漫或风强制加热无卡标配加热回降软障告警三底标配断电告无标配标配青音提示无无标配人体感应探头无无标尼柴作曳衽三无可选防迩器分今次敷显;不无无标配项分女合闪光指示无无可透（该功能靛有带预分、女合动鸵的捺作开关装置I分呵、合完好指示无无标配分合闸回踏电氏测量无无标配无线测漫无无无可选无可选主囱售电力参效测盘无无无标配无RS485通讯接口无标机标机2.2 配套产品与ASD系列产品配套使用的温湿度传感器和无线测温接收器，可以采用导轨（DIN35mm）安装方式，也可以使用螺栓固定方式，无线温度传感器共有5种，分别对应螺栓固定、表带固定、扎带捆绑、合金片固定等安装方式，如下图电池供电型无线温度传感器安装于发热部位，采集温度量并通过无线方式传输的传感器。目前无线温度传感器有四款:名称外形参数说明安装方式AIE100M32.4*32.4*16m（长*宽*高）；-5。9+125七，精度±1C,电池供电，寿命5年；470MHz，空旷距离150米。磁吸固定AIE1OO62.4*32.4*16otij13.5mm（长*宽*高，孔径）；-50*C*+125*C,精度士C，电池供电，寿命,5年；470z,空旷距离150米。螺栓固定ATE20035*35*17JTin1，1=330mn（长*宽*高，表带）；-50*C,+125*C,精度±1匕电池供电，寿命5年；470MHz，空B广距离150米。表带捆绑ATE100P62.4*32.4*16m'13.5mm（长*宽*高，孔径）；-5CrC+15CC,精度±0.5t,电池供电，寿命5年；470z,空旷距离15。米；防护等级IP68。户外蛭栓固定ATE200P35*35*17JTIJa,1=330mm（长*宽*高，表带）；-50'Cr+150'C,精度±0.5'C,电池供电，寿命5年；47（z,空旷距离150米；防护等级工P68。户外表带捆绑CT感应取电无线温度传感器安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处，采集温度量并通过无线方式传输的传感器名称外形参数说明安芸方式AIE400忘25.82*20.42*12.8(长*宽*高)；-50*C>125*C,精度士1*C,CT感应取电，启动电流,5A；470MHz，空旷距离150米。合金片固定、取电无线测温接收器名称外形参数说明安装方式ATC450-C65*45*28j(长*宽*高)；DC24V供电；一路上行RS485接口，可接收60个ATE100/ATE100H/ATE200/ATE400/ATE100P/ATE200P无线温度传感器温度；Ss期思协议。35导轨安芸螺丝固定(4,36mm)3总结高压开关柜在电网电能传输中起到至关重要的作用，温度是开关柜健康运行的一个重要指标。通过对温度的在线监测可及时发现开关柜的异常状态,及时查找并解决隐患，避免影响电网系统的安全性，进而发挥高压开关柜的有效作用。参考文献：1郭玉刘虹麟，高压开关柜温度的在线监测方法分析.山东工业技术，2017(19).2谢亮.运行中高压开关柜实际温升分析J.电力安全技术，2005(10).3陈晓亮包玲高永鹏.高压开关柜实际温升超标原因分析中小企业管理与科技下旬刊,2015(02).4安科瑞企业微电网设计与应用手册.2023.05版