开关柜温升点在线监测装置在矿区变电所的应用

张 浩

（1.中国矿业大学，江苏省徐州市，221008；2.山东能源枣矿集团供电工程处，山东省枣庄市，277011）

开关柜温升点在线监测装置在矿区变电所的应用

张 浩1，2

（1.中国矿业大学，江苏省徐州市，221008；2.山东能源枣矿集团供电工程处，山东省枣庄市，277011）

为即时监测高压开关柜各压接点的温升情况，分析了SD-3066开关柜温升点在线监测装置的工作原理，阐述了其技术优势，并对温升点在线监测装置的使用效果进行验证。采用温升点在线监测装置从根本上解决了金属铠装封闭式开关柜无法正常监测压接点温升的困扰。

矿区变电所 SD-3066开关柜 温升点 在线监测 应用

1　煤矿在用开关柜温升点监测的工作现状

KYN28A-12金属铠装移开式交流金属封闭开关柜具有结构合理、技术成熟、安装方便等特点，广泛应用于煤矿地面变电所。开关柜采用金属全封闭的外壳，防护等级达到IP4X，而这样的开关柜（尤其是大电流开关柜）普遍存在散热不畅、温度较高的情况，导致柜内元件绝缘性能经长时间运行后变质、劣化构成了绝缘弱点。近年来由于绝缘薄弱引起设备障碍或事故呈逐年递增的情况，因此对开关柜内的温度进行监视是非常必要的。

目前，在用开关柜温升点监测中，一般是在母排或电缆压接点和静触头搭接母排上采用贴试温片来实现对开关母排压接点及静触头温升的监测。可见的母线压接点和电缆压接点的温升在变电所日常巡视检查中可以发现，而封闭母线压接点和静触头的温升只能通过每年的季节性检修才能发现。这种由人工进行巡查或季节性检修所得到的温升数据永远是滞后的，无法在第一时间判断开关柜内的压接点发热故障，而引起连接处温度过高，甚至个别在连接处的温升恶性循环使绝缘破坏，造成相间短路，烧毁开关柜。

根据电力工业技术进步的要求，开关柜正在向智能化、免维护、具备自诊断功能的方向发展，由原来的定期检修向状态检修技术发展。SD-3066开关柜温升点在线监测装置是一种经济、实用的温升在线监测装置，在不降低原有设备绝缘性能的前提下，解决了压接点异常温升的监测报警问题。该装置既经济实用，也便于新设备的安装和老设备的改造，提高了开关设备运行的安全性、可靠性，减少恶性事故发生。

2　SD-3066开关柜温升点在线监测装置的工作原理

SD-3066开关柜在线测温系统主要由多个环形测温传感器和1个数据接收器组成，环形测温传感器将测得的温度信号无线发送给数据接收器。每个环形测温传感器均采用CT线圈取电，且每个环形测温传感器均带有地址，地址设定由制造厂根据用户需求设定，保证每个变电所内传感器地址的唯一性。环形温度传感器安装在静触头盒底部，紧套在静触头上，如图1所示。安装后，环形温度传感器既能可靠的紧贴在静触头上，又能保证不被断路器动触头碰到。另外还有一种矩形穿孔测温传感器，主要安装在母线室和电缆室母排上。数据接收器如图2所示，其安装在断路器室。

图1　测温传感器安装方式

图2　数据接收器（安装在断路器室）

当断路器合闸投运后，触臂中通过大于50 A电流时，环形测温传感器的CT输出就能给传感器信号处理模块提供工作电源。埋设在环形测温传感器内环的热敏电阻将温度信号传送给信号处理模块，模块中的CPU将随热量变化的电阻信号转换成温度数字信号，连同本传感头的编号一起通过无线发射模块发送出去。装在开关柜上部仪表室的SD-3066显示仪表接收并解调这个温度信号，直接在面板上显示出来。同时判别是否超出事先设定的温度门限，如温升超限，即发出报警触点信号。

SD-3066仪表配有RS485串行接口，可以将数据传送至采集终端，采集终端内置网卡，可直接将每一台电柜的所有测温点的数据通过以太网向监控中心上传。

3　SD-3066开关柜无线测温装置与现有的测温方式对比

3.1现有测温方式的优缺点

（1）非接触红外感应式。利用红外热电堆原理进行光学照准测温，优点是技术先进、测温方式简单、绝缘隔离好。缺点是探头和被测点之间必须通视，只能对准母线室和电缆室定触头连接母排的引出端，间接测量触头温度；安装时每个点要进行机械调校、照准、锁紧，震动或检修碰触时容易将照准点位移而失效。由于只能在母线室和电缆室安装，安装时母线必须停电，一旦送电后就难以维护、检修。

（2）光纤测温技术。优点是技术先进、测温范围广、精度高。缺点是由于光纤的折弯半径不能过小，还必须保证表面的高压爬距，因此，在柜体内分布安装比较复杂，维护、更换难度较大。每套系统必须配一台光调制解调器（造价较高）。当监测的点数较少时，成本偏高。安装的点数越多，价格分摊越低。只能安装在母线侧，安装、维修时母线必须停电。

（3）采用电池供电的无线测温技术。在高电位端的传感器和信号发送装置用一锂电池供电，这种供电方式不但难以做到实时连续检测，一般6个月至2年要更换电池，使用极不方便，也不可靠。并且，一般号称可用5～10年的电池是指理想状态下的应用，当在实际应用时，电池经常是在较高的温度下工作，在这种环境下电池的寿命甚至会大大缩短到1/10。优点是技术先进、测温范围广、精度高。缺点是不能做到实时检测温度，电池寿命短，不便于使用维护。

3.2SD-3066开关柜无线测温装置的优越性及技术难点

该装置采用的最新无线数据通信专用集成电路，温度传感器和无线数据发射电路安装在高电位的发热端，无线接收仪表安装在仪表室的门上，高低压之间的数据传输无任何物理连接，这是最理想的方式。

（1）高低压之间的数据无线传输，无需对准，安装简单，适用范围广，适用高压开关额定电流范围630～4000A，可显示绝对温度或相对温升。但由于开关柜内都是金属隔离结构，对无线电信号有很强的屏蔽和吸收作用，另一方面，为不产生空间电磁干扰，发射功率只能控制在10 m W以下，该装置克服了这一技术难点，实现了微小功率的无线电波在电柜内穿越屏蔽、可靠通信。

（2）材料选材可靠性高。该测温传感器选用工作温度可达到（军品级）125℃的无线收、发组件，能够解决在高温区域条件下工作的自身可靠性。

（3）手车柜应用在线测温装置时，传感组件安装在开关柜静触头上。这样给安装、维护、维修带来很大的方便，安装简单，耗费时间短，对于老设备加装、改造在线测温也十分方便。

（4）采用小CT方式取母线一次电流供电。这是无线测温装置的一种比较理想的免维护供电方式，但在实际应用中有一定的技术门槛，特别是采用无线方式传输数据时，这种取电方式比电池更容易受到高压柜内的强电场和强磁场的干扰，必须要有精确的技术措施和精密的调试仪器来解决无线通信的可靠性问题，这也是为什么许多用无线方式通信的生产厂家只得采用电池作电源来解决通信可靠性的原因。这些厂家虽然用电池解决了通信问题，但不得不舍弃产品的使用寿命和免维护问题。该装置成功克服了以上难点，实现了小CT方式取母线一次电流供电。

另一方面适当选择CT制作的参数也十分重要，要巧妙利用铁磁线圈的饱和特性，既要达到一次额定电流的5%时，其能量就可满足无线传感器的起始工作电源的要求，又要在一次电流满功率运行的情况下CT发热很小，不影响长期工作的可靠性。

4　应用验证

该装置于2015年1月28日投入到枣矿集团付煤公司电厂6 k V高压进线开关柜内进行试验运行，采用6个环形测温传感器安装在静触头上在线监测触头运行温度，能够及时发现温升隐患，确保了安全供电。

［1］ 张恩锋，张浩.高压STATCOM无功补偿与谐波治理装置在矿井变电所的应用［J］.中国煤炭，2012（5）

［2］ 张恩锋.基于GPRS的电力铁塔智能监测系统的设计［J］.中国煤炭，2011（5）

［3］ 黄新波.输电线路在线监测与故障诊断 ［M］.北京：中国电力出版社，2000

（责任编辑 熊志军）

Application of on-line monitoring device of temperature rise point of switch cabinet in the power substation of coal mine area

Zhang Hao1，2
（1.China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221008，China；2.The Department of Power Supply Engineering，Shandong Energy Zaozhuang Mining Group Co.，Ltd.，Zaozhuang，Shandong 277011，China）

In order to immediately monitor the temperature rise of each contact point of compression joint of high voltage switch cabinet，this paper analyzed the work principle of on-line monitoring of temperature rise point of SD-3066 type switch cabinet，elaborated its technical advantages and verified the using effect of on-line monitoring device of temperature rise point.Application of on-line monitoring device of temperature rise point can fundamentally solve the trouble that the switch cabinet with metal armouring enclosed can not normally monitor the temperature rise of the contact point of compression joint.

mine substation，SD-3066 switch cabinet，temperature rise point，on-line monitoring，application

TD612

A

张浩（1979-），男，机电工程师，中国矿业大学在读研究生，毕业于哈尔滨理工大学，现任枣矿集团供电工程处安全供电技术部技术主管，从事煤矿供用电技术的研究工作。