内置测温传感器的10 kV封闭式环网柜电缆头测温技术研究

林巨军 虞 伟

(国网浙江省电力公司岱山县供电公司，浙江 舟山 316200)

内置测温传感器的10 kV封闭式环网柜电缆头测温技术研究

林巨军 虞 伟

(国网浙江省电力公司岱山县供电公司，浙江 舟山 316200)

针对10 kV环网柜、开闭所及开关柜内电缆头被柜体密封，造成正常运行方式下柜内电缆头无法巡视、测温的问题，提出了一种在不破坏柜体机械闭锁和电气闭锁的前提下，对运行中环网柜、开闭所及开关柜中电缆头进行温度监测的方案，有效减少了停电次数和停电时间。该方案不仅可以保证电缆箱式设备的正常运行，而且随时能在正常运行方式下对电缆头进行温度监测，有效预防电缆发热事故发生，大大提高了环网柜、开闭所及开关柜的供电可靠性。

10 kV环网柜；电缆箱式设备；巡视；测温

0 引言

随着科技发展和进步，企业对供电可靠性和电能质量的要求也越来越高。国家电网公司提出了状态检修的目标，以提高设备利用率。要实现状态检修，状态监测就变得越来越重要，而电气设备温度是反映设备运行工况的一个重要指标。

电气系统中大量设备过热故障引起的火灾90%以上是进出线电缆连接头接触不良造成的。此外，在线运行温度检测技术难度较大，无法进行温度在线监测，而不得不降容使用设备，造成了很大的浪费。因此，进行电缆头温度在线监测的研究和示范工程建设，充分发挥设备的能力，保证设备安全运行，尤其是保证电力系统主要设备装置的可靠运行，提高电力生产的质量，已刻不容缓。

城市经济高速发展的现在，电缆线路在城市配网中的应用越来越广泛，环网柜、开闭所也随之广泛应用于配网电缆线路中。电缆头作为电网安全可靠运行的薄弱环节，其性能质量不仅取决于电缆头的材料，更取决于电缆头的制作工艺，还与实时负荷大小有关。上述任一因素都可能导致10 kV环网柜、开闭所及开关柜内电缆头出现发热情况，如果没有及时巡视到位或监测发现，负荷持续增长，电缆头温度将上升，直至引发爆炸，其甚至会使柜内绝缘套管炸裂，公共气箱漏气，造成整个环网柜或开关柜报废。一台常见的两进四出的环网柜价值30万元，再加上检修材料费、施工费还有停电损失，事故损失约为35万元。开闭所造价更高，损失将会更大。所以，电缆头发热后果相当严重，需加强巡视和测温，防范事故发生。

1 目前无线测温系统存在的问题

目前市场上已有的电缆头无线测温系统大多采用独立的测温传感器，传感器通过捆扎等方式安装在电缆头的外表层上。此类无线测温系统存在以下问题：

(1) 采取这种安装方式，当设备运行一段时间后，会造成传感器不牢固甚至脱落。

(2) 测温传感器仅与电缆头外表接触，测得的温度与电缆头实际发热温度有较大偏差。

(3) 受安装空间所限，应用场合受外部结构和安装条件影响较大。

(4) 传统传感器都采用电池供电，电池存在使用寿命问题，需要定期更换，无法真正意义实现免维护。

2 内置测温传感器测温的优势

本次采取传感器与电缆头一体化集成的方案，无线测温传感器内置于电缆头绝缘塞防护帽中，或者浇注于电缆头绝缘塞中，还可以集成到带电指示器中。测温传感器采用感应取电方式供电，无需更换电池。通过一体化设计实现测温传感器易安装、高可靠、免维护。

通过对电缆头温度进行测量和监视，可以全面了解其绝缘老化情况，准确评估其工作状态，及时发现其故障隐患，对提高电缆头运行可靠性、减少故障发生次数、降低故障损失具有重要意义。

(1) 该系统试用后，明显提高了运行人员发现电气设备缺陷的能力，对保证供电可靠性起到了很大的作用。

(2) 避免了无法准确测量电缆头温度或测量偏差大、不可远传、无法实时在线监测发热点等缺陷。

(3) 该系统实现了温度在线监测，也可以向智能开关控制器、智能变电站通信管理机等设备转发数据，为一、二次设备智能化提供温度测量信息，降低了运行维护人员工作强度，提高了电气设备安全运行水平。

(4) 提高了电气设备的运行水平，降低了电气设备因过热问题损坏的几率，大大降低了设备的运行维护费用。

(5) 有效减少了电量损失，提高了供电量。过去，由于进出线电缆头发热无法观察和检测，只有发热造成放电起火或故障短路后才能发现问题，往往会造成某段母线停电或一个间隔停电，抢修难度非常大，可能导致局部地区长达几个小时或上十小时的停电。

(6) 节省了运行人员的设备巡视费用。

3 系统结构

基于创新的专利技术，把温度传感器嵌入安装到电缆头中，实现了测温传感器和电缆头制造安装工艺的完美结合，彻底解决了测温传感器的安装工艺问题，极大地提高了电缆头测温技术的可用性。电缆头测温系统组成如图1所示。

电缆头测温系统由无线测温传感器、无线温度采集器和后台专家系统组成。测温传感器内置于电缆头，传感器与采集器之间采用ZigBee无线通信技术实现信号传输，采集器通过RS-485接口或ZigBee无线通信接口向后台专家系统或第三方信息集成系统发送数据。

4 结语

10 kV环网柜、箱式开闭所、常规开闭所、开关柜及变电站10 kV出线的电缆头一般由热缩式或冷缩式绝缘材料制作而成，具有铜屏蔽层和铠装层接地措施，

图1 电缆头测温系统组成

可以带电触摸，特别是10 kV环网柜、箱式开闭所电缆头可以带电插拔。常用的电气测温设备是红外测温仪，其原理是利用红外成像技术测量发热点温度，但不能穿透柜体金属对电缆头进行直接测温。10 kV环网柜、箱式开闭所及开关柜内电缆头正常运行方式下不仅不外露，而且被金属柜门密封(环网柜柜体大门打开后，每个间隔还有金属门)，不仅有机械闭锁装置，还有电气闭锁装置，只有在停电后合上接地开关，才能解除闭锁打开金属门，否则设备正常运行时无法对环网柜、箱式开闭所及开关柜内电缆头进行巡视、测温。供电企业不会为了监测电缆头有无发热而把每台环网柜或开关柜停止运行，解除备用，这将违背供电企业持续提供优质服务的初衷。所以10 kV环网柜、箱式开闭所、常规开闭所和变电站内中压出线开关柜内电缆头的测温问题亟待供电部门解决，本文就为此提供了一个可供选择的方案。

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[2]曾辉.CTM-3型电缆头温度智能监测系统[J].电气应用，2005(1)

[3]盖文福.高压电缆温度在线监测系统中热点位置研究[J].电力设备，2008(9)

[4]时斌，蒋玉俊.基于光纤传感器的开关柜及其接点温度的在线监测系统[J].电气时代，2007(1)

2014-10-31

林巨军(1971—)，男，浙江舟山人，高级工程师，党委书记，从事配网智能化管理工作。