10kV開關柜過熱風險如何破局？在線高精度測溫守護電網安全

摘要：就應用領域而言，10kV高壓開關設備在我國變電站及發電廠等電力供應系統中的重要組成部分得到了十分廣泛的使用，并在保障電網安全方面發揮了十分重要的作用。這是由于10kV高壓開關設備在一方面能夠準確控制分線路的投入運行及關閉，在另一方面又能及時地將故障線路從整體線路中切除，對于維持電網系統的正常運營及保障其安全具有突出的意義。對10kV高壓開關設備的在線測溫，可以及時發現開關設備的溫度情況，避免設備溫度超出警戒值引起接頭發熱情況的產生，接頭發熱會造成開關設備的故障，并進一步造成電力系統的安全事故。

1有關10kV高壓開關設備在線測溫的概述

在我國傳統的高壓供電系統當中，也開展了對高壓開關設備溫度的測算工作，但由于相關技術的不發達，采用的是用測溫儀器直接接觸高壓開關設備的方式進行溫度測量的方式，這種方式所得到的設備溫度數據及時性較差，且準確性較低，因而對于檢測排除接頭發熱故障所起到的參考作用有限。而在線測溫技術作為一種利用有線及無線技術進行實時溫度測量的測溫技術，不僅能夠有效地防止高壓開關設備內部強大的電磁波干擾，而且能夠對溫度進行及時的反饋，參考意義較大。再加之隨著科學技術的不斷發展，高壓開關設備的在線測溫技術也逐漸實現了信息化及智能化，測量偏差日益縮小，及時性大大提高，促進了我國電力系統安全管理效益。

2分析10kV高壓開關設備在線測溫的相關要求

2.1測溫儀器應當具備高壓絕緣性能

10kV高壓開關設備在正常運行過程中的其額定電壓為10kV，在進行測溫裝置的安裝時，需要在測溫裝置和接收裝置之間采取一定的隔離措施，如果不采取相應的高壓絕緣措施，溫度信號的接受裝置和測溫裝置之間的電壓處于高壓狀態，容易發生危險事故。在實際的測溫過程中，對測溫裝置的高壓絕緣工作是衡量測溫技術的重要標準，也是測溫工作開展的前提。

2.2測溫過程不能影響開關設備功能

10kV高壓開關設備一般具有較為復雜的內在結構，由較多的元件組合而成。不同的元件只有維持在恰當的位置才能保障整個開關設備功能的充分發揮。而基于上文所述內容可知，在開展在線測溫工作的過程中對測量儀器及接收儀器進行阻斷處理，而這一工作的開展對高壓開關設備中的元件造成影響，從而妨礙開關設備正常功能的實現，因此在測溫過程中注意不可移動開關設備元件，不可影響其功能。

2.3測溫儀器應當能夠適應運行環境

通常情況下，10kV高壓開關設備都被安置在封閉的開關柜當中，其所處的環境溫度較高、通風性能較差，而且具有較強的電流及電磁波干擾。所以為了保障在線測溫儀器測溫功能的穩定發揮，在進行測溫儀器的選擇時應當對其耐熱性及抗電流及電磁波干擾性等性能進行檢測，由此以避免由于高壓開關設備所處環境所帶來的不良影響制約在線測溫效果的發揮。

3分析10kV高壓開關設備在線測溫系統的設計方案

3.1在線測溫系統設計原理分析

就在線測溫系統的設計及運行原理而言，其主要利用的是10kV高壓開關設備在運行使用的過程中會散發溫度并發出一定的信號，通過溫度測量儀器對設備的溫度進行測量則可以得出相關溫度數據的原理。并在此基礎上將溫度測量儀器與相關的數據傳輸系統進行連接，使得溫度測量儀器所測量出的溫度能夠實時地通過有線或者無線的方式反饋給高壓開關設備的相關管理人員，以為高壓開關設備的管理提供參考依據。

3.2在線測溫系統大致設計方案

就在線測溫系統的具體設計來說，需要配備溫度傳感器、多路開關及溫度接收器等部件，并將溫度傳感器置于整個系統的底部，與高壓開關設備中故障多發部位的耦合器進行相應地連接。在此基礎上，再將溫度傳感器與多路開關進行連接，并通過多路開關與溫度接收器進行連接，繼而通過溫度接收器進行溫度數據的傳遞。需要注意的是，在整個安裝連接的過程中應當做好絕緣處理，防止安全問題的發生。

4分析10kV高壓開關設備在線測溫技術的具體類別

4.1光纖光柵測溫技術

光纖光柵測溫通過光纖傳感技術的設計，可以實現任意通道的傳感器之間的互換，系統穩定性較好。這種技術的后期維護簡單，可以通過模塊的插拔實現變更。光纖光柵測溫的精度可以達到0.5攝氏度，溫度分辨率可以小于0.1攝氏度。在安裝過程中，傳感器如果安裝在斷路器靜觸頭或母排上，需要變電站停整段母線間隔，停電安排受用戶負荷限制較大，后期更換需要停止母線上的全部負荷。

4.2無線測溫技術

與光纖光柵測溫技術相區別，無線測溫技術的使用是以電子傳感技術為基礎而的。整個測溫系統主要通過電池進行電力的供應，且通過無線形式進行相關數據的傳播。就溫度測量精度而言，其較光纖光柵測溫技術較差，精度僅能達到1攝氏度，但其后期更換較為便利，無需影響整個母線系統。另外，還需注意的是，這種溫度測量儀器的耐用性較低，且易受到開關柜中的電磁影響。

4.3紅外測溫技術

紅外測溫同樣是利用電子式傳感技術，在設計時需要通電設計，數據的傳輸也需要線路的設計。紅外測溫的測溫精度為1攝氏度左右，溫度分辨率為0.1攝氏度，但是，由于其傳感通道是一一對應的，傳感器的互換性能較差。紅外測溫技術很容易受到電磁的干擾，在長期的運行之后，測溫的精度會降低。當測溫系統某一部分出現問題時，需要對整個測溫系統進行更新和更換。

5分析10kV高壓開關設備在線測溫的特點

在傳統的高壓開關設備的測溫工作中，一般是采用接觸式的測溫方法，通過測溫設備與高壓開關的直接接觸達到對溫度的測量目的，這種測量手段比較粗糙，所得到的數據誤差大，溫度數據及時有效性較差。在線測溫時通過無線或是有線測溫技術對高壓開關設備進行溫度的測量，所獲得的溫度數據是實時數據，更有參考價值。高壓開關設備內都有強大的電流和電磁干擾，自身的溫度也比較高，在線測溫技術和相關傳感器設備具有良好的抗高溫、抗電磁干擾能力，工作性能更加良好。通過對先進技術的使用，在線測溫技術的自動化水平不斷提高，溫度誤差大大減小，并進一步提高了高壓開關設備測溫系統的自動化水平，促進了電力系統的工作人員加強對高壓開關設備的安全管理。

6安科瑞無線測溫系統

6.1系統結構

Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。

溫度在線監測系統結構圖

6.2系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

.       溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

.       溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

.       運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

.       實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

.       歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

6.3系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

7結語

總的來說，在線測溫技術的不斷優化對于保障10kV高壓開關設備的安全穩定性具有重要意義，發展研究10kV高壓開關設備的在線測溫技術，可以及時了解掌握高壓設備的溫度情況，提升溫度測量的準確性和及時性，并形成高壓設備溫度測量的自動化管理，給溫度監測人員提供正確的決策依據。在線測溫技術的發展，對完善我國電力系統的安全性建設有重要的意義，有利于促進我國電力事業的安全發展。