高低压配电柜母线温度及电流综合监控装置研究
2019-12-19刘华平李盛进
刘华平 李盛进
摘 要:高低压配电柜充分利用集中管理理念,将传统电缆分配节点环境中,线路复杂、线路交错、线路过热、集肤效应等问题予以一定程度的解决。高低压配电柜的应用环境主要是介于发电厂、供电所、变压站等,与传统电缆以及功能配件相比,配电柜集成分配、检测、计量、连接等模块,对高频电压具备较高的承载效果。本文主要从介于配电柜母线温度,以及配电柜电流监控装置为视角展开论述,以期能促使配电柜温度、电流有效可控,健全配电柜功能的同时,充分发挥高低压配电柜的效用。
关键词:配电柜 温度 电流 监控
中图分类号:TM64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)08(a)-0007-02
由于集肤效应等的存在,传输效率下降、线缆耗损、线路过热成为线路寿命下降、金属资源浪费、电力资源浪费的主要来源之一,加强线路温控、电流检测,并改进线路分配、监控手段有所必要。高低压配电柜作为线路传输节点的集中分配、控制、调整的节点设备之一,具备功能全面、拓展性强、安全性高等优势。本文从高低压配电柜温度、电流监控视角出发,首先探究加强温度、电流监控的必要性,之后就如何更好地应用监控装置进行策略探究。
1 加强温度、电流监控的必要性
温度是降低导线寿命的成因之一,电流数值异常是短路、电阻增大等的外在表现。
1.1 高低压配电柜使用寿命要求
高低压配电柜温度过高,会加速导线氧化速度,导致高低压配电柜持续老化,影响配电柜鲁棒性和运作稳定性,持续进行,高低压配电柜的性能下降、导电效率下降,使得配电柜提早结束工作期限。
1.2 高低压配电柜的使用安全性要求
温度异常变化,成因除了集肤效应、输入电压之外,也与接头出现接触不良有关,线头接触不良会导致接头部分温度急剧升高,极容易形成高压击穿现象,此外,电流异常与电阻数值变化有关,电阻变小,很有可能是线路短路,若不能及时处理,极有可能造成配电柜不可逆损坏,甚至会酿造成火灾、触电等继发事故,电阻变大,与母线触头氧化现象有关,若不能及时排障,则会导致局部温度升高,传输效率下降,局部温度过高会形成热击穿现象。
1.3 高低压配电柜的资源高效利用要求
温度、电流异常所形成的成本损耗主要包括金属损耗、设备损耗、电力损耗、维修损耗、期间损耗等,其中金属损耗主要是导线导电系数下降,无法继续使用,在进行回收重铸时会产生一定的浪费;设备损耗是配电柜功能无法满足配电等的需求,进行设备更新时,造成成本支出,以及产能浪费;电力损耗是导线导电系数下降,部分电能以热能等形式流失,产生电力浪费,电力公司或电力使用公司也需要为同样多的电力支出更多费用;维修损耗是维修设备时,形成资本支出以及配件更替消耗等;期间费用主要是配电柜维修期间,电力公司或电力使用公司正常营业受到影响,进而造成产能下降,期间费用支出增多,成本摊销周期延长或当期利润额下降等。
2 应用监控设备的有效举措
温度、电流异常测定可以覆盖配电柜大部分故障,对配电柜的温度、电流进行监控,可以先期发现配电柜的运作故障,避免故障延伸,引起较大范围或较大程度的损失,比方说,及时处理局部温度过高故障,防止操控人员在操作时,因为热击穿,形成高压触电事故,对监控设备的应用,主要是从设备工作的稳定性、抗扰动能力、灵敏度、信息化程度、使用成本、维护难度等方面出发。
2.1 介于工作稳定性的监控设备
从监控温度的角度来看,对高低压配电柜的测温方式主要是包括接触式测温和非接触试测温,简单的来说,接触式测温是将温控设备集成在配电柜的内部,非接触式测温方式是借助被测部位的热辐射等,将传递出的信号转化成温度数值,达到测温目的,从稳定性的角度来看,测温设备一般具备一定的温度耐受力,但由于温度会造成设备氧化,寿命降低,内部集成设备很容易受到高温、强磁影响,导致寿命降低,故障率高发,非接触式与被接触部位存在一定距离,受局部温度影响程度较小,具有更强的稳定性[1]。从监控电流的角度来看,监控设备可以在安装保护电路的情况下,集成在高频电压线路中,其工作稳定性很大程度上取决于保护电路,或是其他有效措施的工作稳定性,比方说,设定工作阀值,电流数值达到最高临界值,自动触发中断设备、报警设备,避免较高电流破坏测流设备。
2.2 介于抗扰动能力的监控设备
抗扰动能力侧重表现在设备性能表现的稳定性,也就是在受到温度异常、电流异常时,监控性能回稳时间较短,或精准度恢复时间较短。从监控温度的角度来看,接触式测温与电路直接相连,受温度递减的影响因素较小,测定数值较非接触式测温方式,理论上更加精准,非接触测温方式由于环境影响,热辐射强度可能受环境影响产生递减,测定数值的精准性会受到影响。伴随着红外热成像技术的精进,两者的差距逐渐缩小。从监控电流的角度上来看,为避免电流异常对电流检测设备产生影响,应为测流设备给予抗强电、交变磁场等保护措施,比方说利用数字信号输出替代模拟信号输出,改进数字信号输出错码纠正技术等,所选用的测流材料,应能通过EMC测试。
2.3 介于灵敏度的监控设备
灵敏度是监控设备工作能力的外在表现,强化设备运作的灵敏度,意味着监控人员能够实时的掌握配电柜温度、电流数值,及时了解设备的工作状态。从温度测定的角度来看,伴随着技术进步,接触式和非接触式在温度响应时间上的差距近乎于可以忽略不计,但相比较而言,接触式具备更高的灵敏度。从测定电流的角度上来看,较高灵敏度意味着测流设备需要放宽阀值,对测流设备工作区间存在较高要求。
2.4 介于信息化程度的监控设备
配电柜的运作电压较高,对于进行温度、电流检测有必要减少人工直接参与。信息化的目的是实现温度检测设备、电流检测设备与总控设备、在线平台等保持持续通信,并在信号降噪、信号整合、信号处理实现智能化、自动化等。比方说,监控设备的自动化体现在自适应、自调整、自控制,能够根据温度变化、电流变化提醒漏电可能、热击穿可能等,避免操作人员人工排障,出现触电事故,可以根据工作环境以及寿命最长、性能最佳等预设参数,选取最佳的工作方案[2]。
2.5 介于使用成本的监控设备
监控设备的使用成本需要均衡使用寿命、采购成本、维护成本、性能要求等要素,让监控設备使用公司选取最佳的监控设备使用方案,比方说,对四类变电站存在需求的公司,采购满足三类变电站性能需求的高低压配电柜,会造成性能浪费,或是对配电柜使用寿命要求高的公司,采购设计寿命低的设备,会造成后期维护成本上升、设备更替成本上升,同时,超过设计寿命,且继续使用的话,会存在较高程度的安全隐患。
2.6 介于维护难度的监控设备
高低压配电柜的内部环境存在安全威胁,且其中功能集成度高,维护难度较大,为尽可能的降低维护难度,除了增强监控设备智能化水平,进行微机监测外,还可采用模块化设计并添加警示灯,便于维修时,单一的对局部区域维修[3]。
3 结语
高低压配电柜的工作环境较为恶劣,温度、电流异常不单单会造成设备寿命下降,同时,也会给监控设备的运作、后期维护产生障碍。从温度、电流异常对使用寿命、使用安全、资源利用率等方面的影响来看,进行监控设备设置有所必要,在进行设置时,主要考虑工作的稳定性、抗扰动能力、灵敏度、信息化程度、使用成本、维护难度等。
参考文献
[1] 查娜.近海环境配电箱温度控制和盐雾沉积率监测系统研究[D].江苏大学,2016.
[2] 陈洁,吴海涛.某海上天然气平台空压机配电柜三相短路电流计算与分析[J].电工技术,2017(5):116-118.
[3] 陈午苏.分布式配电室智能监控系统的设计与实现[D].天津大学,2017.