10kV高压开关柜电气设备在线测温系统应用研究

刘欣 王俊娜 姜照丰 朱宝军

（国网新疆电力有限公司芳草湖供电公司，新疆 昌吉 831208）

电力设备是供电能够顺利进入到千家万户进行使用的基本条件。10kV高压开关柜又是整个配电系统中必不可少的电气设备，开关柜的可靠性直接影响着配电系统的正常运行和供电质量。我们必须对高压开关柜的优化设计以及应用进行系统且全面的研究，在不断的实践之中积累经验，善于发现现有高压开关设备设计中存在的不足并加以改进。

一、封闭高压开关柜在线测温技术分析

变电站设备温度监测是指通过监测设备对变电站关键部件的温度进行实时监测，以了解设备的温度变化情况，并做好实时预警工作，以减少高压开关柜运行事故的发生。因此，实时在线测温具有以下两种功能：一是实时监测温度，了解设备运行状态，并做好应急处理，减少事故发生；二是实现无人化的24小时实时监控，减少人力消耗，降低运行成本。高压开关柜在测温技术上具有一定的先进性，运行安全可靠。装置需要在开关柜内长期稳定运行，对于系统和装置都需要达到兼容性和经济性的要求，方便系统后期的拓展。

二、高压开关设备的主要组成

（一）断路器

从最初体积庞大、需频繁维护的抽出式空气绝缘断路器，到体积小、存在安全隐患的油断路器，发展到安全可靠的六氟化硫和真空断路器；真空断路器极柱从真空泡裸露到组装式极柱，再到环氧浇注固封式极柱；断路器的操动机构从复杂装配机构到模块化机构，再到永磁机构；各项技术都得到了极大的发展。KYN28-12金属铠装移开式开关柜可配用VD4（ABB）、HVX12或EV12（施耐德）、3AE1（西门子）、VS1（森源）、CV2-12（常熟）等厂家的真空断路器设备。

（二）开关柜结构设计

就当前KYN28-12金属铠装移开式开关柜设备的结构来看，柜体主要包括5个部分，即含仪表室、电缆室、手车室、电缆室，母线室和柜顶小母线室，柜顶设有二个泄压通道，这几个间隔小室结构之间既彼此联系，又相互独立。每一个小室构成部分都具备各自的功能。柜体主要采用厚度2mm敷铝锌板板材经数控机床加工后铆接而成，柜体结构先进、紧凑、合理、安全可靠、性能优越。

（三）传感器和保护继电器技术

传感器和保护继电器是紧密相连，技术同步演进。传感器如“眼睛”，将电流图像传送给“大脑”保护继电器，后者分析图像以确定信号为正常或故障。从机电式设计的老式保护继电器到如今新型数字继电器只需要低功率电流互感器（LPCT）提供信号。低功耗传感器和数字电表有效提升控制和监控能力：紧凑型低功率电子式电流互感器（LPCT）和低功率电子式电压互感器（LPVT）可取代传统的大型CT和VT。

三、无源无线温度监测的应用

（一）总体工程应用

本文设计的无线温度监测系统将直接采用温度传感器去采集关键设备上的温度，并通过无线网络传递给系统的核心部件。将这些核心部件的温度收集完成后，系统设定算法对温度数据进行统计分析，并按照各个零部件预设的温度设置实时报警等功能。最终，系统将分析得出的相关结论传递给设备运维部门，设备运维部门将根据系统传递的结果进行综合分析，并且制定设备运维管理措施，减少设备故障次数和时间，提高配电运行效率。

（二）前期工程安装

变电站总共有8个开关柜，本次设计的无线温度监测系统包括两部分，一部分为传感器，每个开关柜设有12个温控监测点，合计96个温度传感器。另一部分为数据组网，温度监测装置16台、监测主机2台。将前期施工流程划划为7个步骤，如表2所示，从施工前的碰头会开始，到前期准备工作、安装、调试、测试、到竣工验收，都有较为明确的施工标准，以确保无源无线温度检测系统安装完成。

表2 施工流程

（三）效益分析

一是无源无线测温系统的投入使用，可以对开关柜的温度进行7×24h不间断的实时监测，及时发送准确的监测数据，防止因为电气设备温度过高而造成电网故障。另外，该系统提供实时报警功能，可以实现防范于未然，避免不可预估的损失产生。二是无源无线测温系统的使用将之前的“被动检修”改变成为“主动检修”。可以为状态检修提供事前的数据准备，不断提高电网的安全运行水平和供电可靠性。当前供电公司已经对部分变电站的开关柜进行温度在线监测，实现对“状态检修”提供科学的数据支撑和依据。通过该系统的投入使用也可以提高巡检效率，减少运维人员工作量，提升供电运行效率。

总结：本文结合电网系统中封闭式10k V高压开关柜的工程应用需求，提出新型无源无线温度传感方法和开关柜无线测温智能监控系统的监测技术，最后结合变电站的挂网测试算例说明监控系统的安装工艺和应用效果。该系统的应用可有效提高电网运行部门的设备巡检自动化水平，加强电网设备的安全管控，同时具有广泛的工程应用前景。