KYN28 型高压开关柜在矿井供电系统中的应用

陈青旺

（山西焦煤集团介休正益煤业有限公司， 山西 晋中 032000）

引言

高压开关柜主要担负矿井采掘、通风和运输系统的供电任务。随着自动化生产水平的不断发展，供电需求也逐步提高。目前，对于高压开关柜的发热现象，传统的人工检测耗时、耗力，对发热故障得不到有效解决，且监测手段落后导致故障加剧。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，保证了矿井供电系统的安全[1]。

1 原有矿井供电系统中高压开关柜运行存在的问题

在矿井供电系统的供配电过程中，高压开关柜起到对电路线路开闭、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，矿井高压开关柜均为封闭式，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被及时散发，致使高压开关柜温度较高，在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被烧毁。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 型高压开关柜及监测系统的设计

为保证矿井供配电系统的安全稳定运行，正益矿采用KYN28-12-12 型高压开关柜对原有高压开关柜进行替换升级，以解决设备运行过程中的高温现象，KYN28-12 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[1]。

图1 监测系统平台功能示意图

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。

下页图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50 kV。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[2]。

图2 监测元件模型示意图

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。以表1 为基准对设备零件进行监测，各部位故障特征如表1 所示。

表1 不同故障类别及部位的缺陷特征

以表1 位基准，通过温度传感器实测以及监测平台的数据处理功能，得到如图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48 ℃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[3]。

图3 传感器测温误差示意图

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。

4 结论

正益矿针对传统的高压开关柜运行过程中发热量高的问题，采用KYN28-12 型高压开关柜进行替换升级改造，KYN 型高压开关柜可灵活进行拆卸和排列组合，在满足井下复杂环境下配电要求的同时改善设备易发热难题。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，故障检测效率提高，保证了矿井供电系统的安全稳定运行。