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高压开关柜温升原因及监测方法

发布时间: 2022-08-25  点击次数: 110次

摘要:电力传输系统中,发电厂、变电站的高压开关柜起着关键性的作用,随着电网设备技术的发展,高压开关柜也得到广泛的使用。在使用开关柜的过程中,普遍存在开关柜内部过热现象,并且由于开关柜的密闭性,在负荷较重的地区,引发开关柜的温升超标现象。本文以高压开关柜位研究对象,分析温升超标的原因及温度监测方法,可以有效预防高压开关柜的高温故障,保障高压开关柜的安全性。

关键词:无线测温   高压柜测温  智能操控

1 引言

我国电力系统的大规模发展,增加了高压开关柜的运行压力,随着电网的改革与建设,高压开关柜的数量越来越多,增加了故障的发生机率。目前,电力系统内部使用的开关柜,都要通过型式试验对入网的开关柜进行处理,在温升方面,要求比较严格。根据相关理论进行分析可知,在实际运行过程中,通常情况下,负荷不会达到开关柜的设计满容量,更不会引发开关柜的温升问题。但是,实际情况并非如此。根据实际运行经验可知,随着负荷的不断增加,使得开关柜的温升迅速增加。当负荷超过开关额定电流的75%时,在这种情况下,温升尤为明显,此时早已不符合标准要求。当负荷比较低时,温升现象不明显。在实际运行中,与试验室测出的温升数据相比,开关柜实际温升水平普遍比较高,并且多数情况下,当温升超标时,开关柜甚至远没有达到设计满容量。对于高压开关柜来说,开关触头、母排连接点的实际温升,通常情况下总是高于试验数据,其原因主要表现为:

(1)在试验室完成型式试验,测得相应的数据,在持续时间方面,虽然达到了稳定温升所需要的试验时间,但现场环境复杂,加上试验过程中,不具备温升累积效应,不能等同现场长期运行并持续发热的设备。

(2)不同金属在膨胀效应方面存在差异。钢制螺栓的金属膨胀系要比铜质、铝质母线的金属膨胀系数小得多,对于螺栓型设备接头来说表现得尤为突出,在实际运行过程中,随着负荷电流、温度的变化,在膨胀、收缩程度方面,由于铝、铜与铁之间存在一定的差异性,在一定程度上造成蠕变,也就是受应力作用的影响和制约,导致金属缓慢发生塑性变形。实践证明,当接头处的运行温度超过80℃时,因过热使得接头金属发生膨胀,同时受各种因素的影响,进一步产生微小的空隙,早成氧化腐蚀。当负荷电流减小温度降低回到原来接触位置时,由于接触面氧化膜的覆盖,造成接触电阻增大,每次温度变化的循环都会使接头的工作状况进一步变坏,因而形成恶性循环。

(3)连接部位紧固螺栓压力不合理。对于导体连接,在部分安装、检修人员意识中,在拧紧连接螺栓的过程中,认为螺栓拧得越紧越好,实际并非如此。由于铝质母线的弹性系数较小,当螺母压力达到临界值时,如果材料强度比较差,当继续增加压力时,将会导致接触面变形隆起,使得接触面积进一步减少,增大接触电阻,进而影响导体的接触效果。

(4) 由于导体原材料纯度不够,造成导体材料电导率不满足要求。

(5) 其它因素,例如在加工、连接、安装母线过程中,对母线接触表面处理不到位、不够平整,进而减少有效接触面积,增大接触电阻而产生发热。

以上的情况都会造成高压开关柜的温升异常,所以加强对运行开关设备温升的监视,发现问题及时采取措施就变得非常必要。高压开关柜内有裸露高压, 空间封闭狭小,无法进行人工巡查测温,传统的测温方式无法有效地解决这个问题。为了解决这个问题,应用于高压柜的无线测温方式应运而生,无线测温由温度传感装置和显示报警装置两部分组成,温度模块包括温度传感器和数据发射器,温度模块可安装于柜内任何的发热点上,利用无线数据传输技术,可遥测每一个重要部位的发热问题包括开关柜内触头、铜排接头等非可视部位,并可实时把检测数据发射出去,由安装在仪表门上的显示报警装置接收记录。利用现场总线技术,还可实现远程智能监控,这样就不需要人工现场勘测,不存在安全隐患,还实现了高压柜的温度在线实时监测,避免高温造成的设备故障。

2 高压开关柜智能操控装置的功能特点

安科瑞电气股份有限公司ASD320/ASD500智能操控装置搭配ATE400无线无源测温传感器可广泛用于高压开关柜的电气接点温度监测,除此之外智能操控装置还具有一次回路模拟图及开关状态指示,高压带电显示及核相,自动温湿度控制,加热回路故障告警,分合闸回路完好指示、分合闸回路电压测量、预分预合闪光指示,人体感应自动照明,语音提示,电参数测量,RS485及以太网通讯接口等众多功能,集操作、显示于一体,较全面的监视高压开关柜的运行状态,为高压开关柜的稳定运行提供助力。无线无源测温传感器ATE400采用电流感应原理自提供电源,启动电流为5A,监测温度范围-50℃~+125℃,精度±1℃,可安装于高压柜内开关触头,铜排/电缆接头实现温度采集上传,产品运行稳定,通过西安高压电器研究院的试验测试,取得认证报告。

2.1 产品型号功能

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 配套产品

与 ASD 系列产品配套使用的温湿度传感器和无线测温接收器,可以采用导轨(DIN35mm)安装方式,也可以使用螺栓固定方式,无线温度传感器共有 5 种,分别对应螺栓固定、表带固定、扎带捆绑、合金片固定等安装方式,如下图

电池供电型无线温度传感器 

安装于发热部位,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。 

目前无线温度传感器有四款:

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CT 感应取电无线温度传感器 

安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处,采集温度量并通过无线方式传输的传感器

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 总结

高压开关柜在电网电能传输中起到至关重要的作用,温度是开关柜健康运行的一个重要指标。通过对温度的在线监测可及时发现开关柜的异常状态,及时查找并解决隐患,避免影响电网系统的安全性,进而发挥高压开关柜的有效作用。

参考文献:

[1] 郭玉 刘虹麟,高压开关柜温度的在线监测方法分析.山东工业技术,2017(19).

[2] 谢亮.运行中高压开关柜实际温升分析[J].电力安全技术,2005(10).        

[3] 陈晓亮 包玲 高永鹏. 高压开关柜实际温升超标原因分析中小企业管理与科技·下旬刊,2015(02).

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

 

 

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