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無源無線開關(guān)柜測溫方式詳解

隨著人們對供電安全認識的逐步提供，供電相關(guān)部門與人員對電氣設(shè)備的管理越來越重視，高低壓開關(guān)柜測溫也成了是目前常用的電氣安全監(jiān)測的*手段。

目前市場上做開關(guān)柜測溫的廠家越來越多，用戶對開關(guān)柜測溫產(chǎn)品的選擇越來越成熟、理性，有剛開始的簡單需求（開關(guān)柜測溫產(chǎn)品只要上來數(shù)據(jù)就基本符合要求）變成了對測溫產(chǎn)品全面系統(tǒng)化要求（后期免維護性和數(shù)據(jù)可靠性都具備）。于是市場上就衍生出了無源無線免維護測溫技術(shù)方式。

目前常用的無源無線免維護開關(guān)柜測溫基本有兩種方式：感應(yīng)供電無線測溫和聲表無線測溫。

感應(yīng)供電無線測溫基本原理就是利用一次回路產(chǎn)生的磁場取電，經(jīng)過處理后變成持續(xù)為傳感器的供電電源，只要開關(guān)柜帶電運行，就可以*的有取能來源，傳感器就可以持續(xù)工作。

聲表無源無線測溫（也叫SAW測溫），原理是由采集器通過采集器天線將電磁波信號發(fā)到傳感器天線；SAW傳感器的接收天線收到電磁波信號，通過逆壓電效應(yīng)，在SAW傳感器上產(chǎn)生聲信號；聲信號感受壓電晶體熱脹冷縮，把溫度信息調(diào)制到聲信號中，調(diào)制后的聲信號經(jīng)過聲反射柵反射后，通過壓電效益，轉(zhuǎn)化成電磁波信號，并且通過傳感器天線發(fā)送，采集器天線接收返回的電磁波信號，解調(diào)出溫度信息。

一、產(chǎn)品概述

      ZRDCT102 高壓開關(guān)柜智能測溫操控裝置，就是專為電力設(shè)備智能化而開

發(fā)的一個全新的，具有強大、全面顯示功能的智能測溫操控裝置，它的推出*

可以替代現(xiàn)有高壓開關(guān)裝備的開關(guān)狀態(tài)模擬指示器智能操控裝置；溫濕度控

制器以及各種的電量儀表和所有的在線監(jiān)測儀表等等。

     高壓開關(guān)柜智能測溫操控裝置采用 TTF 真彩的 LCD 七寸顯示屏，不但可以動態(tài)地同步模擬顯示高壓開關(guān)的一次接線圖和各種開關(guān)動作狀態(tài)，還可以顯示各種模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量的多種信息；特別是可以用模擬顯示的方法形象地顯示各種開關(guān)和斷路器機械位置的信息，還可以用不同的顏色區(qū)分、模擬顯示出在開關(guān)動作下帶電、不帶電或接地的狀態(tài)。

    ZRDCT102 高壓開關(guān)柜智能測溫操控裝置不再是一個單一的模擬狀態(tài)指示器或顯示儀表，只要現(xiàn)場總線輸入不同的開關(guān)量、數(shù)字量、模擬量，它就會以強大的變化功能，轉(zhuǎn)換為各種功能的儀表或顯示器。高壓開關(guān)柜就不再需要為了增加一種功能儀表就在面板上不斷地增加開孔來安裝各種顯示裝置，所有的儀表都可以用現(xiàn)場總線的方式與 RS485 連接，同時ZRDCT10 上傳總線可以通過多種通訊協(xié)議將所有的監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳至上位機，實現(xiàn)智能化的遠方監(jiān)控。

    ZRDCT102 高壓開關(guān)柜智能測溫操控裝置還可以存儲大量的各種傳感器發(fā)來的運行狀態(tài)信息和設(shè)備配置信息，記錄斷路器的分合閘次數(shù)、分合閘時間，記錄各種事件的發(fā)生時間，記錄斷路器運行時的觸頭溫度等等。為保障高壓開關(guān)安全運行或為高壓設(shè)備的狀態(tài)檢修提供各種信息和數(shù)據(jù)記錄，ZRDCT10 系列產(chǎn)品，將把開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)智能化往前推進一大步。

二、ZRDCT102高壓開關(guān)柜智能測溫操控裝置

主要功能及技術(shù)特性

1.用十分清晰美觀的圖形， 動態(tài)模擬顯示一次回路的手車位置、斷路器分、合閘、隔離開關(guān)、接地刀閘及彈簧儲能等等各種機械動作位置，電氣回路的組合狀態(tài)。

2.在一次回路主接線圖中， 用不同的顏色線條變化來表示電壓等級和操作結(jié)果引起一次回路的帶電部位變化，如 10kV 高壓帶電用紅色線條表示，高壓斷開用綠色線條表示，接地回路用黑色線條表示，使用者可一目了然地

從顯示的一次回路圖形的顏色上區(qū)分開關(guān)的動態(tài)位置，確定開關(guān)柜機構(gòu)和電氣回路的各種工作狀態(tài)。

3.主機自帶多個開關(guān)量輸入口和開關(guān)量輸出口， 輸入各操作功能或操作位置的輔助接點信號，可完成斷路器、刀閘、隔離開關(guān)、儲能等各種開關(guān)量接口的動態(tài)位置顯示；輸出口根據(jù)需要可完成柜內(nèi)照明、加熱控制等各種操控輸出。在液晶面板上都有動作狀態(tài)的色塊和文字（類似于光字牌）顯示開關(guān)量輸入／輸出的操作結(jié)果。

4.事件記錄和顯示功能； 對斷路器有十次以內(nèi)的分合閘時間記錄和總次數(shù)記錄．對斷路器觸頭在線測溫有超溫時間和超溫部位的記錄，并且可擴展各種需要查閱的事件記錄。

5.ZRDCT102開關(guān)柜智能測溫操控 產(chǎn)品自帶向下通訊總線接口和向上通訊總線接口，只要在總線接口上掛上不同用途的帶 RS485 總線的變送器和傳感器， 即可將ZRDCT102產(chǎn)品的顯示窗轉(zhuǎn)換成不同的功能儀表的顯示界面，比如可以測量電流、電壓、功率、諧波、電度等電量儀表以及溫濕度監(jiān)控儀表、觸頭母線溫度等在線監(jiān)測儀表等。 向上通訊總線可以將各路儀表的數(shù)據(jù)通過多種標準的通訊協(xié)議上傳到上位機，組成對開關(guān)柜信息的遠方監(jiān)控系統(tǒng)。

6．ZRDCT102開關(guān)柜智能測溫操控 產(chǎn)品有自動人體感應(yīng)功能， 當(dāng)人體走近時自動點亮 LCD 顯示窗，當(dāng)停止操作，人員離開 2 分鐘后自動關(guān)閉 LCD 顯示，這種動態(tài)按需顯示的方式可保證 LCD 彩屏20 年以上的使用壽命．

7．有帶電指示功能，高壓傳感器直接輸入，帶電指示和控制電路無關(guān)，可以無源點亮，并可以帶有核相和閉鎖輸出功能，特性符合DC/T538-2006 標準。

8．內(nèi)部精密實時時鐘功能：可設(shè)定 年、月、日、時、分。

 高壓開關(guān)柜測溫 對國產(chǎn)JYN、KYN手車柜和合資廠生產(chǎn)的8BK20開關(guān)柜的實際溫升數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，運行中開關(guān)柜的溫升水平均超過型式試驗測得數(shù)據(jù)。然后，從試驗條件、金屬膨脹效應(yīng)、緊固螺栓壓力、導(dǎo)體材料電導(dǎo)率等方面進一步分析了溫升超標的原因。后提出建議，應(yīng)根據(jù)實際情況選用和維護開關(guān)柜。

      隨著電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備技術(shù)的提高，10，35 kV系統(tǒng)開關(guān)柜在電網(wǎng)中已大量使用。而開關(guān)柜的內(nèi)部過熱現(xiàn)象已成為開關(guān)柜使用中的常見問題，由于開關(guān)柜體的密閉性，在一些負荷較重的地區(qū)，存在開關(guān)柜的溫升超標問題。

      開關(guān)柜的溫升超標，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，而且，過熱問題是一個不斷發(fā)展的過程，如果不加以控制，過熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響。

      目前，對電力系統(tǒng)內(nèi)部使用的開關(guān)柜，嚴格遵守設(shè)備采購程序及技術(shù)政策，確保入網(wǎng)的開關(guān)柜都通過型式試驗，尤其對溫升的要求比較嚴格。運行中，負荷通常都不會達到開關(guān)柜的設(shè)計滿容量，開關(guān)柜的溫升問題應(yīng)該不會很突出，但是實際情況并不盡然。

1 開關(guān)柜實際溫升數(shù)據(jù)分析

    1.1 國產(chǎn)JYN手車柜

        表1為某變電站2臺同型號、同參數(shù)的10 kV主變開關(guān)柜的實測溫升與負荷關(guān)系的統(tǒng)計。開關(guān)柜為福建某開關(guān)廠生產(chǎn)，JYN1-10型。測試溫度為開關(guān)柜箱體的外表溫度。

        數(shù)據(jù)顯示，隨著負荷的增加，開關(guān)柜的溫升迅速加快。當(dāng)負荷接近1 900 A(約為開關(guān)柜額定電流2 500 A的76%)，溫升尤為明顯，大達47℃，已經(jīng)不符合標準要求(標準為滿負荷條件下30℃)，而負荷較低時(1 200 A以下)，溫升則不明顯。

    1.2 國產(chǎn)KYN手車柜

         表2為某變電站10 kV主變開關(guān)柜的實測溫升與負荷關(guān)系的統(tǒng)計，開關(guān)柜為揚州某開關(guān)廠生產(chǎn)，KYN28-10型，配用VD4斷路器。測溫前打開部分頂蓋，對開關(guān)柜箱體外表溫度及主母排溫度同時進行測試。

         數(shù)據(jù)表明，母排溫度已經(jīng)達到100℃，溫升88℃，明顯超標(母排溫升標準為65℃)。由于該站溫升問題比較突出，制造廠針對這一情況對該變電站10 kV開關(guān)柜1，2號母線橋采用新型鋼重新制作，主母線銅排規(guī)格更換為2×TMY120×10(原規(guī)格為2×TMY100×10)，并進一步改進了通風(fēng)系統(tǒng)。2號主變開關(guān)柜經(jīng)改造后，其實測溫度如表3所示。

改造后溫升情況略有好轉(zhuǎn)，但是與該開關(guān)柜型式試驗提供的溫升數(shù)據(jù)偏差仍然較大。

    1.3 合資廠的手車柜

        某合資廠開關(guān)柜，為上海某開關(guān)有限公司生產(chǎn)，型號為8BK20，測試位置為開關(guān)柜箱體外表及內(nèi)部母線母排。

        此處，開關(guān)柜溫升暫時沒有超標，但是應(yīng)該注意，此時負荷并沒有達到額定容量的70%，但是溫升已經(jīng)接近上限。由此可見，合資廠產(chǎn)品雖然溫升情況優(yōu)于國產(chǎn)設(shè)備，但同樣也存在溫升超標情況。

        數(shù)據(jù)證明，運行中的開關(guān)柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數(shù)據(jù)。而且，多數(shù)情況下溫升超標時開關(guān)柜甚至遠沒有達到設(shè)計滿容量。

2 開關(guān)柜實際溫升超標原因分析

        開關(guān)柜內(nèi)部實際溫升情況，尤其是母排連接等部位，通?？偸潜刃褪皆囼灉y出的數(shù)據(jù)高。主要有以下幾點原因：

       (1) 型式試驗測得數(shù)據(jù)通常是在試驗室完成的，持續(xù)時間不長，通常不超過8 h，不具備溫升累積效應(yīng)，不能等同于長期運行并持續(xù)發(fā)熱的設(shè)備。

       (2) 不同金屬的膨脹效應(yīng)不同。鋼制螺栓的金屬膨脹系數(shù)要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線小得多，尤其是螺栓型設(shè)備接頭，在運行中隨著負荷電流及溫度的變化，其鋁或銅與鐵的膨脹和收縮程度將有差異而產(chǎn)生蠕變，也就是金屬在應(yīng)力的作用下緩慢的塑性變形，蠕變的過程還與接頭處的溫度有很大的關(guān)系。實踐證明，當(dāng)接頭處的運行工作溫度超過80℃時，接頭金屬將因過熱而膨脹，使接觸表面位置錯開，形成微小空隙而氧化。當(dāng)負荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能是原安裝時金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環(huán)所增加的接觸電阻，將會使下一次循環(huán)的熱量增加，所增加的溫度又使接頭的工作狀況進一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。

       (3) 連接部位緊固螺栓壓力不當(dāng)。部分安裝或檢修人員在導(dǎo)體連接上認為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實不然。特別是鋁質(zhì)母線，彈性系數(shù)小，當(dāng)螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，若材料的強度差，再繼續(xù)增加不當(dāng)?shù)膲毫?，將會造成接觸面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大，從而影響導(dǎo)體接觸效果。

       (4) 選用的導(dǎo)體材料電導(dǎo)率不滿足要求，多數(shù)屬于導(dǎo)體原材料純度不夠。

       (5) 現(xiàn)場的其它因素，比如可能存在安裝檢修工藝不當(dāng)，如母線在加工、連接、安裝過程中，對母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有涂電力脂等，導(dǎo)致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發(fā)熱。

3 結(jié)束語

        開關(guān)柜型式試驗中的溫升數(shù)據(jù)，并不能正確反映運行中的開關(guān)柜實際溫升水平，特別是長期運行負荷比較重的開關(guān)柜，由于長時間溫升的累積效應(yīng)，運行中的開關(guān)柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數(shù)據(jù)。部分制造廠對開關(guān)柜實際運行中的溫升水平并沒有深入地研究，比如大多數(shù)廠家給額定3 150 A的開關(guān)柜按照2 500 A的標準啟動風(fēng)扇，在開關(guān)柜經(jīng)歷長時間的高負荷運行后，再采取這個標準是不合理的，通常是風(fēng)扇沒有啟動，溫升早已超標了。

         所以，選用開關(guān)柜設(shè)備的時候，不能盲目相信制造廠的試驗室數(shù)據(jù)，在日常運行維護管理中，也不能盲目套用試驗室的數(shù)據(jù)標準。實踐經(jīng)驗，往往也是非常重要的。只有重視實踐，并不斷針對實際情況，分析解決問題，才能真正把對設(shè)備的安全運行管理工作做到實處。

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