崔庭宇

江苏安科瑞电器制造有限公司  江苏江阴 

摘 要：作为保证系统安全运行的重要设备的高压开关柜装置,其内部导电连接处过热会导致电气设备的损坏,更严重的是可能还会发生火灾等严重事故。因此,电力系统中电器设备安全运行的一个重要课题就是对高压开关柜实施在线监测。本文主要研究的是针对高压开关柜接点的无线测温技术,阐述了高压开关柜在无线测温的技术特点及工作原理，具有测量数据准确、可靠性高、绝缘性能好的特点,能很好的适应现场需求,可以在高压开关柜中广泛应用。同时介绍了在某风电场项目应用操控及无线测温技术，并实现及时告警避免了严重事故的发生。 

关键词：高压开关柜；电气接点；无线测温

1 概述

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。高压开关柜内存在的电气连接点主要包括母线铜排连接点，手车动静触头连接点以及铜排和电缆连接点，在这些点位需安装温度传感器进行温度测量。

温度测量技术的选用：传统的测温方法包括通过热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温，温度传感器与测温仪之间采用金属导线传输温度信号。电气设备测温检测，由于温度传感器直接安装于高压接点/触点上，其信号传输金属导线的绝缘性能无法保证。 同时，对于改造类项目实施难度较大，因此推荐采用无线测温方法进行检测。目前无线测温方法包括电磁感应供电无线测温、电池供电无线测温方式及红外在线测温方式。红外测温需要镜头对准发热点，尘土震动对其影响较大；有源无源测温较合适，无需布线，易于安装，但有源测温需要外供电池，受电池寿命影响，需要更换；电磁感应供电无线测温具有测温速度快、周期短、免维护、使用寿命长、故障率低等特点。

无线传输技术选用：无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，其中应用较为广泛及具有较好发展前景的短距离无线通信方式包括：Sub-1G技术、蓝牙技术(Bluetooth)、工业无线技术( WiFi)、超宽带技术(UWB)、近场通信技术 (NFC)。蓝牙技术(Bluetooth)属于一种超短距离的无线传输技术，传输距离10m范围以内，至高传输速率约1 Mb / s，其有效速率约为 723 kb / s；超宽带技术 (UWB)传输速率一般结余 53 ~ 480 Mb / s 传输距离小于40 m；近场通信技术(NFC)适用于近距离贴近操作。Sub-1G技术的主要特征包括：传输速率较低;通信距离较长；设备功耗很低，发射输出仅为10dBm；通信组网简洁。这些主要特征使Sub-1G 通信技术传输数据稳定可靠。

2 产品方案

某风电场项目的对传感器要求如下：

1）非电池供电（采用感应取电方式供电）的无线温度传感器

2）无线频率：470MHz；

3）启动电流：≥5A； 

4）测温范围：-50 ℃～+125 ℃；

5）采样频率：15s；

6）发射频率：15s；

7）精    度：±1℃；

8）工作温度：-40 ℃～+85 ℃；

9）至大工作电流：一次额定电流 5000 A；

10）温升要求：在额定工作条件下，装置不应达到可能影响开关柜一次设备绝缘及被测点正常工作的温度，装置的电流互感器线圈通过1250 A，30 min，环境温度为20 ℃时，无线温度传感器表面温升不应超过10 K。

11）传输距离：空旷距离不大于150米。

该项目的对智能操控及无线测温一体装置要求如下：

1）一次动态模拟图，断路器分合位置动态显示；接地开关位置动态显示；弹簧储能动态显示；

2）两路温湿度控制器功能，通讯线长4米6米，液晶显示；

3）语音防误提示功能，人体红外感应探头；

4）加热器断线报警；

5）柜内照明操作；

6）（除PT柜外）分合闸、储能、远方/就地开关；

7）高压带电显示和闭锁装置；

8）RS485通讯功能，Modbus 通讯协议；

9）装置工作电源应满足交直流通用，支持AC/DC110、AC/DC220V自适应；

10）高压断路器触头6点测温

根据上述要求，故此选择安科瑞的无线测温产品如下表。

3 项目现场应用

某风电场项目，对高压柜开关柜进行综合监控，并对断路器的触头进行温度实时监测。在监测过程中，一台高压柜断路器的下触头的C相电流温度高达116.8℃，智能操控装置及时进行了语音告警，并对该超温告警进行事件记录。同时，工作人员断开高压柜断路器，推出动触头后发现该相触头有损坏，事故原因为断路器触头接触不良。由于安科瑞的操控测温装置的及时告警，帮助现场及时排查问题避免了事故发生。