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    10KV高壓開關柜光纖測溫系統

    作為電力系統中直接向10kV配電網分配電能的電氣設備,10kV高壓開關柜長期通過較高的負荷電流,有部分高壓開關柜甚至長期通過高達4000A的電流。如此高的工作電流,再加上高壓開關柜內部各插頭(接頭)發生位置偏移、動靜觸頭等發生松動、用料不良等原因導致的接觸不良進而致使電阻增大,最終使得10kV高壓開關柜內部發熱嚴重。在國家相關規范中,對于10kV高壓開關柜內部溫度有明確的規定,一旦超過了溫度允許值,就有可能導致10kV高壓開關柜的運行事故。因此,采取一種有效的在線測溫技術來對10kV高壓開關柜內部溫度進行準確的在線實時監測,是十分有必要的。

    10KV高壓開關柜熒光光纖在線測溫的特點

    10KV高壓開關柜由于設備結構以及運行方面的具體要求,其在線測溫技術有以下特殊性:

    非接觸式的測溫技術難以滿足要求

    以當前應用較多的XGN型及KYN型開關柜為例,其內部包含斷路器、隔離開關、CT以及電纜頭等電氣元件。為避免因積污和受潮引起污閃事故,同時也為了避免小動物誤人造成短路,XGN型開關柜內部的導電部位都進行了絕緣熱縮包封,即開關柜內部需要進行測溫的部位幾乎都被絕緣體包裹,使得紅外測溫技術難以發揮作用。

    測溫裝置需要進行高壓絕緣

    10kV高壓開關柜正常運行狀態下,其額定電壓為10kV, 測溫裝置必須裝設于測溫點的帶電設備上,而溫度信號的接收裝置則在開關柜的柜體上或者柜體外,這就意味著測溫裝置與接收裝置之間要進行高壓隔離,同時還不能對開關柜內部電氣元件的安全距離造成影響。這可以說是開關柜測溫技術應用于實踐需要解決的首要問題,也是影響在線測溫技術發展的重要原因。

    不能影響到開關柜內部原有電氣元件的性能

    10kv高壓開關柜內部很多電氣元件都需要根據運行方式來進行相應的分合操作,如斷路器、隔離開關等。這就要求在線測溫裝置的安裝與工作不能對開關柜內部原有電氣元件的工作性能造成影響。

    要能適應開關柜內部惡劣的工作環境

    由于目前應用的10 kV高壓開關柜都為全密封結構,開關柜內部通風不佳,溫度較高;再加上高壓開關柜的工作電流都在數千安培,又處于變電站這種電磁干擾較為嚴重的環境中,因此要求在線測溫技術要具有良好的抗干擾能力,能保證測溫數據的可靠性。

    10kV高壓開關柜在線測溫技術研究現狀

    紅外測溫法

    作為一種典型的非直接接觸測量方法,紅外測溫技術的組成單元包括紅外探測儀、光學系統、信號放大裝置以及信號處理、顯示輸出等部分。紅外探測儀能將人射的紅外輻射轉換為電信號,該電信號經放大及處理后,即轉變為被測目標的溫度值。目前紅外測溫儀現場使用十分方便,還具有拍照和自動尋找最高溫度點等擴展功能,在電力行業應用非常廣泛。但對于 10 kV開關柜而言,由于紅外光路會受到開關柜內部元件及絕緣體的遮擋,難以準確測量被測元件的溫度值,也無法對其進行校正,因此通用性較差,只能用于早期10 kV開關柜溫度的監測,而不能用于目前廣為使用的全封閉式金屬開關柜」。

    無線測溫法

    無線測溫法是一種新型的測溫方法,它一般由分散式測溫裝置、溫度信息接收裝置以及數據處理系統3部分組成。其中,分散式測溫裝置直接安裝于各個測溫點,而溫度信息接收裝置的放置地點與開關柜之間要有一定的距離,兩者之間通過無線傳輸的方式進行通信,從而實現了高壓的隔離與絕緣。此種方法能夠解決紅外測溫技術在全封閉式金屬開關柜中應用的局限性,但同時也存在一定的問題。最為關鍵的一點就是分散式測溫裝置工作穩定性問題,由于該裝置的電源一般為電流感應式電源,其能量大小隨電力負荷的變化而改變,在電力負荷曲線變化很大的情況下,其能量也會有很大幅度的改變,這樣就會造成測溫裝置時常出現供電不足的現象。

    光纖測溫法

    光纖測溫技術作為一種新興的測溫技術,具有十分廣闊的應用前景。其最大特點就是可以對開關柜內部電氣元件(如母排、動力電纜的接頭等部位)進行“零距離"的溫度監測。由于光纖的特性,其既不會受到復雜電磁環境的影響,也不會對開關柜內部原有電氣元件的特性造成影響,具有在高電壓、強輻射和腐蝕以及強電磁干擾等惡劣環境下不間斷連續測溫的優異性能,這是其他測溫技術所無法比擬的,因此十分適合10 kV 高壓開關柜的溫度測量。

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