KYN28A-12型高压开关柜在矿山的应用

殷鹏

摘 要：传统的高压开关柜运行过程中热量过高，影响电路系统运行状态，为此，本文采用KYN型高压开关柜进行供电，随意行拆卸以及排列组合的设计可以满足各个环境下的配电要求，利用监测元件模型和监测系统对系统温度差进行监测，满足测试要求，实际应用中整体效果良好，实现了故障点的准确预警，保证了系统的稳定性。

关键词：KYN型高压开关柜;监测元件模型;监测系统

0 引言

矿井高压开关柜负责电路系统的配电、通断，对整个供电系统起着控制、保护的作用，是安全供电的重要保障。随着矿井开采水平及自动化的不断发展，矿井供电需求也逐步提高。目前，对于高压开关柜的发热现象，矿井采用人工不定期检测的方法进行故障排查，耗费了大量的人力、物力、财力，对于高压开关柜运行过程中的高温现象并没有得到实质性解决，且监测手段落后导致故障加剧。本文针对此现象，利用KYN型高压开关柜满足灵活供电的同时，降低了运行过程中的温度，通过监测系统的监测，证明了KYN型高压开关柜运行的可行性。

1 矿井开关柜运行过程中的发热问题

在矿井电力系统的供配过程中，高压开关柜起到对电路线路的开闭、控制的作用，是电网安全运作的重要保障。一旦高压开关柜出现故障，将会造成整个电路系统的瘫痪。目前，矿井高压开关柜都是封闭式，内部各种线路以及断路器结构都相互独立且相互隔绝，为了安全运行考虑，只有隔板上进行了开孔，其他隔室则处于封闭的状态，内部器件运行过程中产生的温度不能及时散发，致使高压开关柜温度较高，长时间的高温运作下，降低了设备及零件的使用寿命，严重情况下导致高压开关柜的烧毁。对于开放式高压开关柜的温度检测，利用红外测温成像进行测试已经非常成熟，但是对于封闭式高压开关柜的温度检测一直是难点，工作人员只能根据经验进行判断，对运行过程中电路线路状态以及温度进行测试是降低高压安全柜故障的重要保障。

2 KYN型高压开关柜及监測系统的实现

矿井选择用KYN28高压开关柜替代原来普通的高压开关柜，以解决设备运行过程中高温的现象，KYN28高压开关柜主要的作用是进行供电系统配电，同时实现控制、通断的作用，其由四个单独的隔室组成，开关柜在设计上具有灵活性，可以随意进行拆卸以及排列组合，以满足各个环境下的配电要求，根据配电要求的不同，相应的操作应该规范化、严格化。

对于KYN型高压开关柜监测系统的实现，主要是对设备运行过程中各零件部位的温度进行监测，通过对采集的温度数据进行处理得到设备的运行参数，判断设备是否处于高温的运行环境中，是否会影响电路系统的运行以及电量的配电。

图1为监测系统平台功能示意图，从图中可以看出，监测系统基于Web开发技术实现，系统主要将温度传感器监测到的数据进行接收、存储以及处理，随后通过HTTP请求，通过浏览器将处理后的数据通过计算机界面向用户显示。

监测平台的实现依赖于Web开发技术以及MVC开发模式实现，MVC开发模式是一个具有分层架构模式的软件，用户可利用其中视图功能实现对监测处理数据的观测，同时，用户可利用处理器向浏览器发送请求，进而实现对服务单元的控制功能，控制器通过获取页面请求选择对应的模块反馈给用户，以页面视图的形式展示。

图2为监测元件模型示意图， 模型主要包括接高压电极、接地电极以及环氧树脂空气隙三部分。为了实现对KYN型高压开关柜运行过程中温度的测量，在开关柜中安装温度传感器，通过校准检测仪以及电源开关后，随后增加电源电压，直至电压值达到50kV，在电压增加的过程中，持续观察监测仪的示数，观测设备是否出现漏电现象，如果检测仪示数有变化，证明电路系统发生漏电，需要及时进行排查，解决故障问题;如果系统中无漏电现象发生，则将电压降为零，最后断开电源，将监测元件模型放入开关柜中，重新打开电源，增加电源电压值，同时观察检测仪示数，在电压值增加到50 kV的过程中，检测仪示数会有所变化，此时示波器会采集局部信号，根据不同工频周期内脉冲信号的不同，分析局部放大信号。

3 KYN型高压开关柜监测系统的应用及运行

为了实现对KYN型高压开关柜运行过程中温度的监测，选择手车触头、母线排、电流互感器接头、电缆接头以及断路器作为监测点，其中手车触头安装84个温度传感器，母线排安装42个传感器，电流互感器接头安装42个传感器，电缆接头安装36个传感器，断路器安装42个传感器。监测可知：电流互感器中心开始出现明显的热像的现象，温度介于80℃-110℃之间;金属导线以连接排、母线为中心开始出现明显的热像的现象，温度介于80℃-100℃之间;金属零件与金属零件连接处以连接排为中心开始出现明显的热像的现象，温度介于90℃-130℃之间;开关以手车开关、动静触头中心开始出现明显的热像的现象，温度介于90℃-130℃之间;断路器以动静触头中心开始出现明显的热像的现象，温度介于55℃-80℃之间。故障通常以接触不良为主。

通过温度传感器实测以及监测平台的数据处理功能，得到图3所示的传感器测温误差示意图，为了充分表示误差值，横坐标选择为待测区域温度，纵坐标为已经测量区域温度与待测区域温度差值，即温度误差，从曲线中可以看出，在温度升高的过程中，温度误差值呈现先增加后降低的趋势，当温度值达到42℃时，误差值为2.3℃，在60℃～100℃范围内，温度误差值基本维持在1℃左右，误差范围较小，满足测试要求。

在现场应用过程中，系统共报警5次，5次报警位置都为手车触头，经过现场检测，5次故障中3次是因为手车触头弹簧夹紧力不足使得触头发热，剩余2次是因为电缆头与铜排压接处出现氧化所致，经过打磨处理后，发热现象得到解决，5次发热现象都属于一般缺陷。由此可见，采用KYN型高压开关柜与监测系统相配合的方式可以有效降低高压开关柜发热的现象，且可实现对设备运行过程中温度的监测，可以及时进行故障排查，保障了供电系统的稳定性。

图3    传感器测温误差示意图

4 结论

①传统高压开关柜运行过程中温度较高，采用KYN型高压开关柜可以随意进行拆卸以及排列组合，满足各个环境下配电要求的同时减少了热量的产生;②基于Web开发技术以及MVC开发模式实现了KYN型高压开关柜监测系统的应用，实际监测过程中发现手车触头出现过热现象，在报警系统的预警作用下，成功排查了故障，保证了供电的稳定性。