低压配电系统进线断路器运行温度在线监测

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

低压进线断路器在低压供电系统中是仅次于配电变压器的重要电气设备，其运行状态直接影响着工艺生产能否安全、连续、稳定的进行。

1 背 景

1.1 故障现象

我公司共有19个PC室，共有41台低压进线断路器(以下简称开关)，全部为ABB进口品牌。自2017年以来，此类开关共发生三起电气故障：PC6、PC8开关主触头发热，温度160 ℃左右(使用远红外测温仪测得)；PC7开关主触头严重发热，温度200 ℃以上(使用远红外测温仪测得)，而且该配电室内绝缘过热的气味较浓。经停电检查此三台开关主插头发热严重且其周围绝缘过热，后者尤为严重。

1.2 故障分析

针对上述故障特点分析开关发热主要有以下三点原因：其一，随着使用年限的不断延长，开关各个导流接触点表面自然氧化，造成其接触电阻增大，引起开关发热；其二，低压系统用电负荷使用的变频器越来越多，其产生的高次谐波极易引起开关各接触点发热；其三，开关工作环境空气中含有H2S气体，对开关的各个接触点表面产生化学腐蚀，造成其接触电阻增大，引起开关发热。

为此，电仪车间为了及时发现及时处理开关发热故障，将巡检频次由1次/周改为2次/周，直至1次/12 h，而且巡检专用设备也由远红外测温仪改为较为高端的热成像仪。然而，此类电气故障仍时有发生。

2 应对措施

2.1 国内外技术现状及发展趋势

目前,无论是国产低压配电系统进线断路器，还是进口开关，其本体均无连接点温度显示及在线监测功能。通过加装无线无源测温装置，对开关运行温度进行在线实时监测目前还没有先例。

2.2 实施方案

依托无线测温技术，结合相关厂家设计无线测温在线实时监测、远传、显示及报警系统，实现对开关运行温度实时在线监测。

2.2.1 系统构成及功能

本系统由无源发射模块、显示主机、远程后台系统等部分组成，见图1。无源发射模块见图2，包括测温探头、探头引线、发射装置及捆扎带4个部分，它将被测温度值无线传输至显示主机。远程后台系统具有测点温度实时数值集中显示、参数设置、温度数据查询、声光告警，以及测点温度值实时曲线和历史曲线显示及查询功能，同时亦为负载分配、设备安全管理提供了重要的决策依据。

图1 系统结构

图2 安装方法

2.2.2 系统安装方式

使用专用绑扎带将无源发射模块捆绑固定于导流电气元件(如开关触头臂或铜母排)之上，见图2。通过触头臂或母排通流后电磁感应方式取电，无需外接电源而持续工作。由于测温探头外部直径只有1.5～2 mm左右，因此可以从开关主插座与母排连接处上方或侧方结构缝隙穿入至触头室，使用专用粘结胶(厂家提供，其耐受温度为260 ℃左右)将探头固定在被测温点。外部套有绝缘管的探头引线可沿母排及开关结构自然弯曲敷设，无需特殊固定。

2.2.3 工作过程

当开关投入正常工作时，安装于母排上的无源发射模块通过电磁感应获得工作电源，测温探头测得的数据被发射。显示主机接收到信号后进行数据加工处理，然后经电光转换装置将电信号转换成光信号，经光缆传输至公司变电站主控室的光电转换装置转换成电信号，最终温度信号被传输至远程后台系统。

3 主要技术参数

表1 显示主机参数

表2 采集模块参数

表3 接收模块参数

4 系统优缺点

4.1 优点

1)本方案在实施的过程中未改变开关整体结构，也未对开关绝缘造成任何破坏，因此开关的机械特性及绝缘性能不会改变。

2)低压配电系统进线断路器运行温度在线监测系统具有结构简单、投资费用低、一次性安装简单方便的特点。

3)使用光纤进行远程信号传输大大提高了系统的抗干扰能力。

4)无源发射模块体积小、重量轻、自给驱动电源、自身防护能力强。

5)模块绑扎带为硅橡胶阻燃材料，耐腐蚀，抗氧化，耐高温，绝缘性能好。

6)使用安装过程中不会对开关造成任何损伤，运行过程中不会额外引起开关发热、绝缘降低，能够完全避免低压供电系统单相接地及相间短路事故的发生。

4.2 缺点

1)由于开关先天性结构问题，因此其动触头温度无法直接监测。

2)无源发射器及测温探头运行过程中若发生故障后不易维修，损坏后更换不方便，二者均需停电处理。

5 结 语

低压配电系统进线断路器运行温度在线监测系统已投用近6个月，使用效果良好。即实现了对开关运行温度的实时在线监测和自动化巡检，有效避免了因巡检手段落后、巡检不及时、用电负荷突然增加，以及开关运行环境等因素突变所引发的电气事故，从而极大提高了低压供电系统运行的可靠性和稳定性。