大电流在线测温装置的应用

店　它景　ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ　分析与应用　大电流在线测温装置的应用　毛学飞　（南宁供电局，广西南宁５３００３１）　［摘要】大电流回路发热问题一直是困扰电力系统设备正常运行的常见问题，为解决这类问题，在开关柜上加装在线测温　装置，可以对运行设备的温度进行在线监测和报警。在线测温装置的运用对提高电气设备的可靠性与安全运行，提高运行经济效　益，降低维修成本都有重要的意义。　【关键词】开关柜；在线测温装置　号处理电路、无线发射电路、电源部分以及接收显示电路等部　１　引言　大电流回路的发热一直是困扰电力系统设备正常运行的　严重的问题。通常采用设备搭接处镀银等工艺来减小其接触　面的接触电阻以达到减少电力设备连接处发热的目的。由于　设备长期运行以及自然老化等因素有可能导致搭接处的镀层　被破坏或氧化，引起发热甚至烧毁设备，给电力系统的安全运　行带来极大的隐患。近年来中压手车柜的广泛使用，使得这一　矛盾更加突出，解决这一问题就显得尤为重要。　手车式中压开关柜最大的优势就是检修维护方便，设备　能够从柜中移出进行检修。其弊端是设备之间存在着活　动的搭接面，搭接不好其接触电阻增大，特别是大电流回　路极易导致设备温度升高。众所周知，电流通过导体产生的　发热量与流经该导体的电流平方、导体的电阻和通电时间成　正比，即Ｑ＝Ｉ２Ｒｔ，在电流和通电时间不变时．电路的热量增大　分组成。信号处理电路、无线发射电路、电源部分组成一体化　结构，测温元件与该部分之间用导线相连，安装在断路器本体　上，处于高电位。接收显示电路安装在开关柜面板上，处于低　电位。高电位和低电位之间通过无线传输的形式来传递信息。　在线测温装置的结构按功能由以下４个部分组成：　２．１．１温度探头：其中包括Ｐｔｌ００温度传感器、温度传感　器固定卡箍和三根连接导线。　２．１．２信号处理电路：是整个装置的核心部分，设有中央　处理单元。将通过温度传感器接收的断路器梅花触头温度信　息进行处理后送入无线电发射电路。　２．１．３无线电发射电路：该电路上设计有发射元件。该部　分主要功能是将处理后的温度信息发送至接收显示装置。　２．１．４电源装置：该换能器实现能量转换功能，并向信号　处理电路和无线发射电路提供电源。　传统在线测温装置温度传感器结构如图１所示。　主要是由于电阻增大导致的。造成设备搭接面接触电阻增大　有如下原因：　１．１动、静触头镀银层的破损或氧化；　１．２动触头弹簧无力造成接触不良；　１．３动触头未到位而造成动静触头接触不良；　２　系统组成　结合各方面因素考虑，在配电装置中采用ＮＹＤ—ＳＣＶ型大　电流温度在线测温装置，解决了由于温度采样的结构将梅花　触头的高电压引入发射装置，导致梅花触头与触壁之间的爬　距减小的缺陷，取得了良好的运行效果。　２．１　传统测温系统温度传感器的结构　图１　传统在线测温装置温度传感器结构图　１一为信号处理电路单元；２一为发射单元；３一电源装置；　４一为三根温度传感器引线；５一为温度传感器（Ｐｔｌ００）；　６一为温度传感器固定卡箍；７一为断路器触头臂；　８一为断路器梅花触头；９一为固定耳。　目前国内外同类产品的基本结构是由温度采样元件、信　围　２０１２．７（总第１４７期）　分析与应用　ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ　店　它揲　２．２改进后测温系统温度传感器的　结构　２．２．１　６３０Ａ，１２５０Ａ断路器　对于６３０Ａ，１２５０Ａ这种结构的　断路器，由于其体积小空间有限，要　将６套温度传感器、无线发射装置和　换能器等装置安装在断路器触头臂　上且不影响开关柜的绝缘性能困难　较大。改进后的在线测温装置温度传　感器采用了新的技术，较好的解决了　上述问题。６３０Ａ，１２５０Ａ断路器温度　传感器、发射和换能器一体装置结构示意（见图２）　本设计温度采样采用无线红外测量技术，取消了检测器　６３０Ａ，１２５０Ａ断路器温度在线监测装置的温度传感器、传　与断路器触头高压部分之间的所有连接导线，代之以性能可　感器信号处理电路、无线发射器、换能器由固定耳紧固在动触　靠的红外测温探测器，避免了常规方案所带来的一系列问题，　头臂上，温度传感器经压紧弹簧紧贴梅花触头。安装时，先将　从根本上解决了装置由于采用一般测温元件和检测器连接导　梅花触头用专用工具拆下，其次用专用工具将转动绝缘罩拆　线引起电压爬距减少可能发生电压击穿的隐患，也为装置能　下。待发射、换能器等装置安装完毕后，分别依次用专用工具　经受高电压的冲击提供可靠的保证。　将转动绝缘罩、梅花触头装上。安装完成后，从外观上完全看　设计原则：在中压开关柜内安装的设备不能影响开关柜　不到内置的测温装置，由于６３０Ａ，１２５０Ａ断路器梅花触头与动　电气绝缘性能。　触头臂导电杆之间完全等电位，温度传感器引线存在也不会　无连线独立设计的成功，对保证安全电压爬距，提高产品　减小断路器的爬距，故该测温装置的安装不会造成对开关柜　质量可靠性都是非常有益的。首先克服了安装大电流断路器　电气绝缘性能的任何影响。　触头温度检测装置引起的断路器电气绝缘性能下降的问题；　２．２．２　１２５０Ａ以上的断路器　其次产品的安装、调试更为方便、简单。　１２５０Ａ以上的断路器，指１６００Ａ、２０００Ａ、２５００Ａ、３１５０Ａ、　装置投入运行后，由于采用了这种结构而带来的好处显　４０００Ａ、５０００Ａ断路器。上述断路器结构上的设计与１２５０Ａ不　而易见。装置对维护设备带来了极大的便利，提高了电力系统　同，断路器触头臂导电杆采用高压绝缘，断路器梅花触头与动　的安全运行。　触头臂导电杆高压绝缘材料之间不是等电位，若测温装置采　用１２５０Ａ断路器类似的结构，势必会造成断路器爬距的减小。　这是国内外同类型产品共有的弊端。为了克服现有的大电流　断路器触头温度检测器的不足，设计一种全新结构的断路器触　头温度检测器，解决国内外同类产品存在的问题。　新的结构按功能由以下４个部分组成（图３）：　２．２．２．１红外测温探头：其中包括红外传感器、菲涅尔光　学镜头和万向转动装置；　２．２．２．２红外信号处理电路。该电路是整个装置的核心部　分，设有中央处理单元。将通过红外测温探头接收的断路器梅　花触头温度信息进行处理后送入无线电发射电路。　图３　２．２．２．３无线电发射电路。该电路上布置了２．４Ｇ射频发　射元件。该板主要功能是将红外信号处理电路来的信息发送　图中１一为红外信号处理电路单元；２一为发射单元；　至接收显示装置。　３一为换能器装置；４一为红外传感器；５一为菲涅尔光学镜；　２．２．２．４电磁换能器。该换能器实现能量转换功能，并向　６一为万向转动装置；７一为断路器触头臂；　红外信号处理电路和无线发射电路提供电源。　８一为断路器梅花触头；９一固定耳（紧固螺钉）。　（下转第８５页）　２０１２．７（总第１４７期）　团　分析与应用　ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ　店　它景　力电缆、励磁电缆、控制电缆的布置。由于发电机竖井（发电机　避免破坏厂房结构。　盖板层）与管道电缆不在同一高程，且管道和电缆都比较多，　３．３副厂房的第三层设置为电缆层，该层的空间主要布　合理布置发电机主引线电缆与励磁电缆，用电缆桥架把主引　置电缆桥架，使电缆布置界线清晰，没有交叉，电缆布置长度　电缆与励磁电缆分别布置在竖井两侧，引上管道电缆层的电　较短。此层还布置有风机室，利于副厂房的通风。　缆沟，避开管道及竖井爬梯。　３．４副厂房的第四层设置为中控层，中控层主要设置有　双层主机间的管道电缆层顶部（运行层楼板下）电缆桥架　继电室、低压开关柜室、厂用配电屏室。此层电气屏柜布置应　的布置应尽量避开管路，并注意是否与土建结构、水机管道有　考虑楼板的电气屏柜预留孔是否与土建结构有冲突，应尽量　冲突，若有冲突要调整电缆桥架的走向和高度。　避开结构梁。各电气设备室内应设置环行通道，利于巡视维护　双层主机间的廊道层是贯穿各机组的通道。此层有机组　和设备运输，也利于通风。　回油箱，测量仪表，排水泵等辅助设备。此层空间比较小，电缆　走向及高度避免与水机的管道（水、油、气）冲突，合理布置。　４安装间　３　副厂房　安装间的结构与设备布置无关，而与厂区布置和设备运　输有关，故电气专业不需考虑。　副厂房一般设置有管道电缆层、运行层、电缆层、中控层。　３．１主机间第一层（管道层）的下游侧设置有水泵室、空　５　结束语　压机室，其高程略低于主机间第一层２米左右，不让主机间第　一层受潮。由于水泵室比较潮湿，故室内电气设备布置应考虑　由于灯泡贯流式机组的辅助设备比较多，所需的空间比　防潮问题，电缆沟应考虑排水问题。如果在水泵室内设置一个　较大，在设计过程中，应优先考虑采用双层主机间，副厂房应　平台（其高程略高于室内高程３００ｍｍ左右，大小是根据电气　设管道层、运行层、电缆层和中控层；各专业（水机、土建等专　屏柜的多少，屏柜操作、维护所需的空间而定）用于布置电气　业）应相应沟通、协调，避免相互冲突；根据有关规范进行科学　屏柜，这样既可解决电气屏柜受潮，也缩短了电气连接的电缆　设计，合理布置设备，使得各层功能分工明确，美观整齐，便于　长度。　维护、操作。　３．２主机间第二层（运行层）的下游侧设置高压开关室、　上述几点设计经验和建议，为以后建设灯泡贯流式电站　厂用变室、励磁变室，此三个电气设备室布置在一起，可缩短　的电气设备布置设计提供参考和借鉴。　电气连接的电缆长度，科学合理。副厂房空间较大，各种设备　及管道比较容易布置。楼板预留电缆孔洞应避开楼板结构梁，　（上接第８ｌ页）　３　安装效果　要意义。是目前预知检修领域中普遍推广的一种手段，使维　修水平和设备的健康水平上了一个台阶。　安装测温装置后，可以实时在线监测断路器手车梅花触　头的温度和报警，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点。　参考文献　该装置可靠性高，抗干扰性强，对开关柜的电气绝缘性能无影　［１邶昌容，曹晓珑．电气绝缘测试技术，机械工业出版社，　响。实时在线监测装置对发现设备隐患非常有效，对电气设　２００１　备的早期故障缺陷及绝缘性能也可做出预测，使传统电气设　［２］ＩＩ．Ｍ维斯著．高电压设备的绝缘监测．张仁豫译．北京：水　备的预防性试验提高到预知状态，特别是大电流回路的情况　力电力出版社．１９８４　下尤为重要。实时在线监测技术的应用，对提高电气设备的　可靠性和有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都具有重　２０１２．７（总第１４７期）　圈