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电力设备温度在线监测技术分析

2014-6-19 16:31:44      点击:
高压开关柜测温讯:  摘 要:电力设备导电连接处、插接处在运行中引起接触状态的改变是固有不可避免的,只有通过该处温度在线监测才能反映其状态。因此推广应用温度在线监测产品非常必要。通过此类产品安全性、可靠性技术分析,提出具体技术要求和选用建议。

  关键词:智能电网、传感单元、独立安装、安全、可靠

  0 引言

  电力设备工作时,各部件正常发热不应超过其最高允许温度,才能保证安全运行。温度是衡量电气设备运行状态的重要参数之一。电力设备导电连接处、插接处的电接触状态不良是引起该处温度过高的重要原因,即使在正常工作电流下也会超过最高允许温度,因此必须监测电力设备的工作温度。电力设备载流回路的触头(接插处)和连接处因电磨损、机械操作、短路电动力引起的机械振动和连接处的热胀冷缩引起的蠕动、氧化等引起接触状态的改变是固有的不可避免的。此外,安装不到位、加工的质量问题、材质差异以及设计、施工、使用和环境等因素,造成其薄弱环节状态的恶化。通过该处运行的温度值能够综合地反映上述状态。因此必须监测电力设备的工作温度。

  开关设备是电力系统的关键设备,特别110kV、220kV变电站出口的12kV开关柜的运行状态直接影响到配电网的供电可靠性。我国提出大力发展智能电网。使得新一代的电力设备先进的温度传感器具有很大的发展空间,解决好空气复合绝缘开关设备温度在线监测,防止绝缘件过热老化是技术难题之一。目前我国生产的12kV中压开关柜主流产品为中置式手车柜,其手车触头因接触不良、运行振动等原因常出现过热。由于触头在触头盒内,散热性差,其超温导致触头盒绝缘老化而引发短路事故屡屡发生。电缆与开关、电器出线端的连接处由于电缆标准规定的长期允许温度比开关、电器接线端标准规定的长期允许温度低30-40℃,因此电缆经常承受开关、电器接线端高温的危害,成为过热事故的薄弱环节。开关柜载流事故已占载流故障77.8%。电力变压器绕组最热点温度接触式在线监测是防止变压器事故的重要措施。它比事后的油气监测更及时防止事故的发生。是变压器智能化的主要内容。随着电力设备容量的不断增长,高压大容量的干式变压器以及隔离干式变压器等其二次侧电压为12kV、6.3kV的绕组尚存在不安全的温度在线监测产品和不进行监测,不符合干式变压器国家标准要求。环网柜大量应用,其电缆终端常出现过热事故。箱式变电站中的变压器受箱体封闭,箱式变电站新国家标准规定不得采用风机而是采用自然通风,发热问题值得关注。变压器接线端最高允许温度为95℃常被忽视,其超温是引起变压器事故的主要原因。箱式变中的变压器必须降容使用,但降容系数又难以确定,因此在箱式变中采用温度在线监测更有利于变压器安全运行。

  预防开关设备载流回路过热的措施是国家电网公司十八项电网重大反事故措施之一,对开关设备温度监测已引起供电系统的关注。《带电设备红外诊断技术应用导则》已被大量用于高压电力设备温度检测。然而红外检测仪器只能检测到设备的表面温度,如果红外辐射受阻挡,就只能检测到温度在表面的“投影”,而不能检测到内部缺陷部位的真实温度。而且它是属离线监测,不能反映温度的变化过程和及时发现设备异常。所以推广应用电力设备内部温度在线监测产品非常必要。

  电力设备温度在线监测系统的建立,除了防止电力设备过热事故,提高供电可靠率,减少停电损失,实现状态检修外,还能减少异常发热损耗,起到节能效果。还有助于电力设备的合理设计和使用。

  1 国内现有电力设备温度在线监测技术分析

  对开关柜温度在线监测已引起行业的重视,国内已有许多课题研究和类似产品。主要有红外辐射非接触式和采用热敏器件接触式两种类型,非接触式测温的准确度和可靠性受镜头光学变形、拍摄角度、拍摄距离、被测表面形状和环境温度、湿度、大气压等因素影响测量温度不准。此类产品只能监测到红外光能够直视到的部位,又受安装空间距离限制等原因。

  接触式产品测温准确。主要有无线电磁发射型、光纤型和敞开空气红外型三种产品。光纤连接传送方案存在光纤封光层绝缘低表面污闪危险和柔软光纤布置难等不安全隐患;敞开空气红外传输方案在目前导电臂日趋全绝缘包裹状况,已难以在手车上实现安装,只好退出应用;无线电发射方案,因高低压端没有导电体连接被认为是安全的方案。然而它是以附件方式现场组装在导电臂或母线上,自身无绝缘,破坏导电臂结构,影响散热和绝缘,带来新的不安全隐患。导电臂或母线高温还会影响温度变换器工作的稳定性和寿命。同样在导电臂日趋全绝缘包裹情况,也难安装在导电臂上。况且电磁波受壳体各室间隔金属屏蔽和环境强电磁干扰,也大大降低信号传送可靠性。上述产品共同存在不能自身独立安装,必须依附在手车导电臂或母线上;感温元件耐热只考虑到150℃以下,没有考虑短路时350℃高温影响;没有考虑短路时大电流冲击对产品的影响;没有考虑其安装后对电力设备绝缘耐压和散热的影响;没有考虑产品在异常的高温环境下工作的稳定性;没有智能化功能等不足。