劉細鳳
(安科瑞電氣股份有限公司 201801)
摘要:電力傳輸系統中,發(fā)電廠(chǎng)、變電站的高壓開(kāi)關(guān)柜起著(zhù)關(guān)鍵性的作用,隨著(zhù)電網(wǎng)設備技術(shù)的發(fā)展,高壓開(kāi)關(guān)柜也得到廣泛的使用。在使用開(kāi)關(guān)柜的過(guò)程中,普遍存在開(kāi)關(guān)柜內部過(guò)熱現象,并且由于開(kāi)關(guān)柜的密閉性,在負荷較重的地區,引發(fā)開(kāi)關(guān)柜的溫升超標現象。本文以高壓開(kāi)關(guān)柜位研究對象,分析溫升超標的原因及溫度監測方法,可以有效預防高壓開(kāi)關(guān)柜的高溫故障,保障高壓開(kāi)關(guān)柜的性。
關(guān)鍵詞:無(wú)線(xiàn)測溫 高壓柜測溫 智能操控
1 引言
我國電力系統的大規模發(fā)展,增加了高壓開(kāi)關(guān)柜的運行壓力,隨著(zhù)電網(wǎng)的改革與建設,高壓開(kāi)關(guān)柜的數量越來(lái)越多,增加了故障的發(fā)生機率。目前,電力系統內部使用的開(kāi)關(guān)柜,都要通過(guò)型式試驗對入網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行處理,在溫升方面,要求比較嚴格。根據相關(guān)理論進(jìn)行分析可知,在實(shí)際運行過(guò)程中,通常情況下,負荷不會(huì )達到開(kāi)關(guān)柜的設計滿(mǎn)容量,更不會(huì )引發(fā)開(kāi)關(guān)柜的溫升問(wèn)題。但是,實(shí)際情況并非如此。根據實(shí)際運行經(jīng)驗可知,隨著(zhù)負荷的不斷增加,使得開(kāi)關(guān)柜的溫升迅速增加。當負荷超過(guò)開(kāi)關(guān)額定電流的75%時(shí),在這種情況下,溫升尤為明顯,此時(shí)早已不符合標準要求。當負荷比較低時(shí),溫升現象不明顯。在實(shí)際運行中,與試驗室測出的溫升數據相比,開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升水平普遍比較高,并且多數情況下,當溫升超標時(shí),開(kāi)關(guān)柜甚至遠沒(méi)有達到設計滿(mǎn)容量。對于高壓開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō),開(kāi)關(guān)觸頭、母排連接點(diǎn)的實(shí)際溫升,通常情況下總是高于試驗數據,其原因主要表現為:
(1)在試驗室完成型式試驗,測得相應的數據,在持續時(shí)間方面,雖然達到了穩定溫升所需要的試驗時(shí)間,但現場(chǎng)環(huán)境復雜,加上試驗過(guò)程中,不具備溫升累積效應,不能等同現場(chǎng)長(cháng)期運行并持續發(fā)熱的設備。
(2)不同金屬在膨脹效應方面存在差異。鋼制螺栓的金屬膨脹系要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線(xiàn)的金屬膨脹系數小得多,對于螺栓型設備接頭來(lái)說(shuō)表現得尤為突出,在實(shí)際運行過(guò)程中,隨著(zhù)負荷電流、溫度的變化,在膨脹、收縮程度方面,由于鋁、銅與鐵之間存在一定的差異性,在一定程度上造成蠕變,也就是受應力作用的影響和制約,導致金屬緩慢發(fā)生塑性變形。實(shí)踐證明,當接頭處的運行溫度超過(guò)80℃時(shí),因過(guò)熱使得接頭金屬發(fā)生膨脹,同時(shí)受各種因素的影響,進(jìn)一步產(chǎn)生微小的空隙,早成氧化腐蝕。當負荷電流減小溫度降低回到原來(lái)接觸位置時(shí),由于接觸面氧化膜的覆蓋,造成接觸電阻變大,每次溫度變化的循環(huán)都會(huì )使接頭的工作狀況進(jìn)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合理。對于導體連接,在部分安裝、檢修人員意識中,在擰緊連接螺栓的過(guò)程中,認為螺栓擰得越緊越好,實(shí)際并非如此。由于鋁質(zhì)母線(xiàn)的彈性系數較小,當螺母壓力達到臨界值時(shí),如果材料強度比較差,當繼續增加壓力時(shí),將會(huì )導致接觸面變形隆起,使得接觸面積進(jìn)一步減少,增大接觸電阻,進(jìn)而影響導體的接觸效果。
(4) 由于導體原材料純度不夠,造成導體材料電導率不滿(mǎn)足要求。
(5) 其它因素,例如在加工、連接、安裝母線(xiàn)過(guò)程中,對母線(xiàn)接觸表面處理不到位、不夠平整,進(jìn)而減少有效接觸面積,增大接觸電阻而產(chǎn)生發(fā)熱。
以上的情況都會(huì )造成高壓開(kāi)關(guān)柜的溫升異常,所以加強對運行開(kāi)關(guān)設備溫升的監視,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)采取措施就變得非常必要。高壓開(kāi)關(guān)柜內有裸露高壓, 空間封閉狹小,無(wú)法進(jìn)行人工巡查測溫,傳統的測溫方式無(wú)法有效地解決這個(gè)問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題,應用于高壓柜的無(wú)線(xiàn)測溫方式應運而生,無(wú)線(xiàn)測溫由溫度傳感裝置和顯示報警裝置兩部分組成,溫度模塊包括溫度傳感器和數據發(fā)射器,溫度模塊可安裝于柜內任何的發(fā)熱點(diǎn)上,利用無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù),可遙測每一個(gè)重要部位的發(fā)熱問(wèn)題包括開(kāi)關(guān)柜內觸頭、銅排接頭等非可視部位,并可實(shí)時(shí)把檢測數據發(fā)射出去,由安裝在儀表門(mén)上的顯示報警裝置接收記錄。利用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),還可實(shí)現遠程智能監控,這樣就不需要人工現場(chǎng)勘測,不存在隱患,還實(shí)現了高壓柜的溫度在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測,避免高溫造成的設備故障。
2 高壓開(kāi)關(guān)柜智能操控裝置的功能特點(diǎn)
安科瑞電氣股份有限公司ASD320/ASD500智能操控裝置搭配ATE400無(wú)線(xiàn)無(wú)源測溫傳感器可廣泛用于高壓開(kāi)關(guān)柜的電氣接點(diǎn)溫度監測,除此之外智能操控裝置還具有一次回路模擬圖及開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示,高壓帶電顯示及核相,自動(dòng)溫濕度控制,加熱回路故障告警,分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預分預合閃光指示,人體感應自動(dòng)照明,語(yǔ)音提示,電參數測量,RS485及以太網(wǎng)通訊接口等眾多功能,集操作、顯示于一體,監視高壓開(kāi)關(guān)柜的運行狀態(tài),為高壓開(kāi)關(guān)柜的穩定運行提供助力。無(wú)線(xiàn)無(wú)源測溫傳感器ATE400采用電流感應原理自提供電源,啟動(dòng)電流為5A,監測溫度范圍-50℃~+125℃,精度±1℃,可安裝于高壓柜內開(kāi)關(guān)觸頭,銅排/電纜接頭實(shí)現溫度采集上傳,產(chǎn)品運行穩定,通過(guò)西安高壓電器研究院的試驗測試,取得認證報告。
2.1 產(chǎn)品型號功能
2.2 配套產(chǎn)品
與 ASD 系列產(chǎn)品配套使用的溫濕度傳感器和無(wú)線(xiàn)測溫接收器,可以采用導軌(DIN35mm)安裝方式,也可以使用螺栓固定方式,無(wú)線(xiàn)溫度傳感器共有 5 種,分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式,如下圖
電池供電型無(wú)線(xiàn)溫度傳感器
安裝于發(fā)熱部位,采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。
目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有四款:
CT 感應取電無(wú)線(xiàn)溫度傳感器
安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處,采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器
無(wú)線(xiàn)測溫接收器
3 總結
高壓開(kāi)關(guān)柜在電網(wǎng)電能傳輸中起到至關(guān)重要的作用,溫度是開(kāi)關(guān)柜健康運行的一個(gè)重要指標。通過(guò)對溫度的在線(xiàn)監測可及時(shí)發(fā)現開(kāi)關(guān)柜的異常狀態(tài),及時(shí)查找并解決隱患,避免影響電網(wǎng)系統的性,進(jìn)而發(fā)揮高壓開(kāi)關(guān)柜的有效作用。
參考文獻:
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作者簡(jiǎn)介:
劉細鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司