開(kāi)關(guān)柜測溫系統

在開(kāi)關(guān)柜的運行過(guò)程中，故障發(fā)生前都會(huì )有明顯的異常溫升特點(diǎn)，如果發(fā)現不及時(shí)，就會(huì )造成嚴重的事故，因此溫度是開(kāi)關(guān)柜運行中需要重點(diǎn)監測的一個(gè)重要參數。福州華光天銳采用開(kāi)關(guān)柜熒光光纖溫度在線(xiàn)監測系統，將熒光光纖溫度傳感器安裝在高壓設備的被測點(diǎn)上，由溫度監測裝置向熒光光纖溫度傳感器發(fā)射詢(xún)問(wèn)指令脈沖并接收測量點(diǎn)溫度數據 （同時(shí)具備超溫報警功能），再通過(guò) RS485 串行通信口與監控計算機相連，可實(shí)現對開(kāi)關(guān)柜各連接點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監測，使開(kāi)關(guān)柜維護人員能夠及時(shí)發(fā)現設備缺陷并采取有效措施。采用光纖測溫系統對保障設備安全運行、提高開(kāi)關(guān)柜溫度標準可靠性具有重要的意義。

由于10kv配電線(xiàn)路的供電距離長(cháng)、設備元件多、用電負荷大，且大多連續運行，這決定了對線(xiàn)路進(jìn)行供電的變電所的電氣設備在運行中具有負荷重、電流高等特點(diǎn)。在這樣的條件下，當變電設備發(fā)生連接部位螺絲松動(dòng)、各部分元件接觸不良等情況時(shí)，由于大電流持續通過(guò)設備溫度會(huì )升高，使電氣設備材料性能變差，如果不能及時(shí)發(fā)現并進(jìn)行維修，就會(huì )因設備過(guò)熱焊點(diǎn)熔化造成嚴重的事故。也就是說(shuō)，高壓設備在故障發(fā)生的同時(shí)會(huì )有溫度明顯升高的特征，因此，在高壓設備的運行過(guò)程中對其溫度參數的監測是非常重要的。

全封閉電氣設備的異常溫升

近年來(lái)，油田變電所逐步推廣全封閉電氣設備，即將高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等高壓元件進(jìn)行組合，裝入金屬封閉柜內，如 GIS 組合電器和 KYN 系列鎧裝高壓開(kāi)關(guān)柜等。在全封閉電氣設備運行時(shí)，如柜體內部設備出現局部放電，會(huì )引起導體連接處異常溫升，由于發(fā)熱位置隱蔽，運行人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現。這樣易使故障擴大，致使電氣元件擊穿燒毀且波及相鄰設備單元，造成惡性停電事故。

高壓斷路器的異常溫升

在高壓斷路器正常運行時(shí)，長(cháng)期通過(guò)的工作電流產(chǎn)生的能量轉變?yōu)闊崮?，使電氣材料溫度升高但不?huì )超出規定范圍；當導電回路不正常時(shí)，會(huì )使電氣材料溫度升高超出規定范圍，加速動(dòng)、靜觸頭的氧化，使接觸電阻增大，這樣又使發(fā)熱溫度進(jìn)一步增加，而使電氣材料的機械性能、物理性能下降。當溫度超過(guò)材料的熔點(diǎn)時(shí)，將使兩觸頭熔焊，最終導致斷路器無(wú)法實(shí)現開(kāi)斷的電氣事故。例如：變電所 （開(kāi)閉所） 的金屬鎧裝封閉開(kāi)關(guān)柜均采用小車(chē)式斷路器，當手車(chē)插頭推入時(shí)，如推入時(shí)力度不夠或未搖到位，將造成動(dòng)、靜插頭插入處接觸不良引起過(guò)熱，在運行過(guò)程中觸頭熔化，會(huì )引發(fā)相間短路，導致開(kāi)關(guān)整體燒毀的惡性事故。

導體連接處的異常溫升

變電所的各個(gè)電氣設備間的連接主要靠螺絲進(jìn)行壓接，還有與主母線(xiàn)、分支母線(xiàn)進(jìn)行連接等多種方式。由于受到電壓等級的限制，需要考慮對地安全距離的要求，以及連接母線(xiàn)的運行安全，為此加裝絕緣護套并進(jìn)行了封閉。這樣就使設備間連接導線(xiàn)存在架設距地面高、封閉性強等諸多不利于運行的特點(diǎn)，如果連接處的螺絲檢修不到位或長(cháng)時(shí)間運行，在風(fēng)力等外界因素以及運行過(guò)程中電動(dòng)力的振動(dòng)引起螺絲松動(dòng)、氧化，造成母線(xiàn)連接處因接觸電阻過(guò)大而出現接點(diǎn)過(guò)熱，會(huì )引發(fā)全所或整段母線(xiàn)大面積停電的惡性事故。

高壓溫度監測手段

對于電氣設備在運行中存在的異常溫升現象，為防止溫升導致事故，在日常運行中，油田變電所大多采用在運行設備上貼測溫片和紅外測溫儀的方式定時(shí)巡視檢測溫度。

測溫片
測溫片的顏色隨被測試點(diǎn)溫度的變化而變化，根據其顏色即可判斷被測點(diǎn)大致溫度，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，成本低廉；缺點(diǎn)是準確度低、可靠性差 （憑個(gè)人經(jīng)驗來(lái)判斷溫度）。用測溫片測試溫度的方法是將其貼于裸露電氣設備連接點(diǎn)，監測其溫度變化，只有在運行人員巡視設備時(shí)才能發(fā)現過(guò)熱缺陷，存在因設備較高不便于觀(guān)察以及受產(chǎn)品有效期限制需定期更換等問(wèn)題。

紅外測溫儀

紅外測溫儀屬于非接觸式測溫，優(yōu)點(diǎn)是測量范圍大 ， 準確度較高 ， 可靠性較好 ； 缺點(diǎn)是設備昂 貴，且需大量人力定期巡測，無(wú)法實(shí)現溫度實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，另外受太陽(yáng)光的干擾測量誤差大。采用紅外測溫儀對裸露設備連接點(diǎn)進(jìn)行測溫時(shí)，受測
量時(shí)間以及通過(guò)的電流等因素影響，并不能完全發(fā)現溫度異常情況，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監測，且對封閉開(kāi)關(guān)柜內的接觸點(diǎn)無(wú)法進(jìn)行測溫。以上兩種測溫方式都不能及時(shí)、準確地掌握電氣設備運行時(shí)各連接點(diǎn)溫度的變化情況，存在局限性。

光纖溫度在線(xiàn)監測技術(shù)

光纖測溫技術(shù)原理
溫度在線(xiàn)監測系統由溫度傳感器、監測裝置以及集中監控主機三部分組成

其與被測設備連接

溫度傳感器安裝在高壓設備的被測點(diǎn)上，一般固定在高壓設備、母線(xiàn)或導體連接點(diǎn)、斷路器觸頭等位置，當高壓設備運行時(shí)，溫度傳感器自動(dòng)從高壓設備上感應出微弱的電量，經(jīng)穩壓處理后提供給測量和通信設備；溫度監測裝置向溫度傳感器發(fā)射詢(xún)問(wèn)指令脈沖，溫度傳感器接收后返回測量數據，監測裝置對數據進(jìn)行解碼計算后得出被測點(diǎn)溫度。如果被測點(diǎn)溫度超過(guò)預設的報警值，閃光燈將發(fā)出超溫報警信號；監測裝置有 RS485 串行通信口與監控計算機相連進(jìn)行數據傳輸，同時(shí)可
通過(guò) GPRS 移動(dòng)通信網(wǎng)或綜合自動(dòng)化系統將所有監測數據上傳集控中心。

某采油廠(chǎng)針對變電所 6 kV 回路以及負荷較大的進(jìn)、出線(xiàn)回路安裝溫度在線(xiàn)監測系統，包括溫度傳感器、溫度監測裝置 （采集終端） 及監控主機，某采油廠(chǎng)在太南二變電所 6 kV 所有回路高壓鎧裝封閉開(kāi)關(guān)柜內的開(kāi)關(guān)觸頭連接點(diǎn)加裝溫度傳感器 ，通過(guò)溫度監測裝置對設備各接點(diǎn)運行溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，變電所運行人員從監控計算機中的 6 kV 無(wú)線(xiàn)測溫遙測數據表中就能很方便查看各接點(diǎn)的運行溫度及其變化情況。目前安裝的監測設備已運行 3 年，應用效果良好，進(jìn)一
步提高了電網(wǎng)管理水平。

某采油廠(chǎng)針對變電所主變壓器低壓側和 6 kV注水電動(dòng)機回路負荷電流大的特點(diǎn)，將溫度傳感器捆綁式安裝在其小車(chē)插頭的動(dòng)觸頭上，將采集到的實(shí)時(shí)溫度數據通過(guò)射頻通信 （無(wú)線(xiàn)傳輸） 方式上傳到測溫采集終端，并可采集多組溫度傳感器的溫度數據，可實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測小車(chē)柜內部開(kāi)關(guān)觸頭溫度。

光纖測溫系統設備運行可靠，數據測量準確，應用效果良好。變電所主控室超溫報警閃光燈發(fā)出閃光報警，運行值班人員現場(chǎng)檢查發(fā)現回路溫度監測裝置超溫報警。經(jīng)查由于值班人員操作時(shí)小車(chē)開(kāi)關(guān)未搖到位，造成動(dòng)、靜插頭插入處接觸不良而存在過(guò)熱現象，經(jīng)停電處理后恢復?？梢?jiàn)，超溫報警功能可在第一時(shí)間提醒運行人員注意并發(fā)現缺陷，避免了因過(guò)熱造成設備嚴重故障，對設備安全運行具有重要意義。

效果分析
（1） 溫度在線(xiàn)監測技術(shù)實(shí)現了溫度數據的實(shí)時(shí)測量，運行人員根據設備運行溫度數據，可直觀(guān)判定設備運行是否正常，提高了發(fā)現因溫度過(guò)熱造成設備缺陷的及時(shí)性和準確性。
（2） 采集終端 （溫度監測裝置） 接收到的數據可與設定值對比從而實(shí)現超溫報警等功能，有效防止因接觸不良等原因導致設備過(guò)熱事故的發(fā)生。

（3） 溫度監測設備安裝范圍可選擇全部安裝或只選擇在大負荷回路安裝，具有選擇性強、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，還可達到節省投資的目的。

光纖測溫技術(shù)應用范圍

溫度在線(xiàn)監測技術(shù)不僅可對斷路器動(dòng)靜觸頭連接點(diǎn)、母線(xiàn)連接點(diǎn)、隔離開(kāi)關(guān)閘刀觸頭以及其他電氣設備連接點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)溫度監測，還可用于干式變壓器、高壓電纜接頭等電氣設備的溫度監測，應用前景非常廣泛。

（1） 應用溫度在線(xiàn)監測技術(shù)可從根本上消除全封閉的電氣設備各接點(diǎn)溫度監測盲點(diǎn)，解決以往無(wú)法檢測的問(wèn)題。從本質(zhì)上改變運行人員周期巡視接點(diǎn)溫度的管理模式，提高工作效率，節約人力、物力資源，經(jīng)濟效益明顯。
（2） 可根據溫度在線(xiàn)監測數據判定電氣設備運行情況，進(jìn)而確定檢修周期及檢修項目，給變電所狀態(tài)檢修提供決策依據。
（3） 溫度在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測的數據可作為無(wú)人值守變電所的設備運行監控的重要節點(diǎn)數據，給變電的運行監控和缺陷收集提供強有力的技術(shù)支持。
（4） 溫度在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測可讓變電運行人員及時(shí)發(fā)現高壓設備故障征兆，提前采取有效措施，這對保障設備運行安全、提高供電可靠性具有重要的意義。