德国进口BUHL全系列05-SA25P02-03

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无源无线开关柜测温方式详解

随着人们对供电安全认识的逐步提供，供电相关部门与人员对电气设备的管理越来越重视，高低压开关柜测温也成了是目前常用的电气安全监测的*手段。

目前市场上做开关柜测温的厂家越来越多，用户对开关柜测温产品的选择越来越成熟、理性，有刚开始的简单需求（开关柜测温产品只要上来数据就基本符合要求）变成了对测温产品全面系统化要求（后期免维护性和数据可靠性都具备）。于是市场上就衍生出了无源无线免维护测温技术方式。

目前常用的无源无线免维护开关柜测温基本有两种方式：感应供电无线测温和声表无线测温。

感应供电无线测温基本原理就是利用一次回路产生的磁场取电，经过处理后变成持续为传感器的供电电源，只要开关柜带电运行，就可以*的有取能来源，传感器就可以持续工作。

声表无源无线测温（也叫SAW测温），原理是由采集器通过采集器天线将电磁波信号发到传感器天线；SAW传感器的接收天线收到电磁波信号，通过逆压电效应，在SAW传感器上产生声信号；声信号感受压电晶体热胀冷缩，把温度信息调制到声信号中，调制后的声信号经过声反射栅反射后，通过压电效益，转化成电磁波信号，并且通过传感器天线发送，采集器天线接收返回的电磁波信号，解调出温度信息。

一、产品概述

      ZRDCT102 高压开关柜智能测温操控装置，就是专为电力设备智能化而开

发的一个全新的，具有强大、全面显示功能的智能测温操控装置，它的推出*

可以替代现有高压开关装备的开关状态模拟指示器智能操控装置；温湿度控

制器以及各种的电量仪表和所有的在线监测仪表等等。

     高压开关柜智能测温操控装置采用 TTF 真彩的 LCD 七寸显示屏，不但可以动态地同步模拟显示高压开关的一次接线图和各种开关动作状态，还可以显示各种模拟量、开关量和数字量的多种信息；特别是可以用模拟显示的方法形象地显示各种开关和断路器机械位置的信息，还可以用不同的颜色区分、模拟显示出在开关动作下带电、不带电或接地的状态。

    ZRDCT102 高压开关柜智能测温操控装置不再是一个单一的模拟状态指示器或显示仪表，只要现场总线输入不同的开关量、数字量、模拟量，它就会以强大的变化功能，转换为各种功能的仪表或显示器。高压开关柜就不再需要为了增加一种功能仪表就在面板上不断地增加开孔来安装各种显示装置，所有的仪表都可以用现场总线的方式与 RS485 连接，同时ZRDCT10 上传总线可以通过多种通讯协议将所有的监控数据上传至上位机，实现智能化的远方监控。

    ZRDCT102 高压开关柜智能测温操控装置还可以存储大量的各种传感器发来的运行状态信息和设备配置信息，记录断路器的分合闸次数、分合闸时间，记录各种事件的发生时间，记录断路器运行时的触头温度等等。为保障高压开关安全运行或为高压设备的状态检修提供各种信息和数据记录，ZRDCT10 系列产品，将把开关设备实现智能化往前推进一大步。

二、ZRDCT102高压开关柜智能测温操控装置

主要功能及技术特性

1.用十分清晰美观的图形， 动态模拟显示一次回路的手车位置、断路器分、合闸、隔离开关、接地刀闸及弹簧储能等等各种机械动作位置，电气回路的组合状态。

2.在一次回路主接线图中， 用不同的颜色线条变化来表示电压等级和操作结果引起一次回路的带电部位变化，如 10kV 高压带电用红色线条表示，高压断开用绿色线条表示，接地回路用黑色线条表示，使用者可一目了然地

从显示的一次回路图形的颜色上区分开关的动态位置，确定开关柜机构和电气回路的各种工作状态。

3.主机自带多个开关量输入口和开关量输出口， 输入各操作功能或操作位置的辅助接点信号，可完成断路器、刀闸、隔离开关、储能等各种开关量接口的动态位置显示；输出口根据需要可完成柜内照明、加热控制等各种操控输出。在液晶面板上都有动作状态的色块和文字（类似于光字牌）显示开关量输入／输出的操作结果。

4.事件记录和显示功能； 对断路器有十次以内的分合闸时间记录和总次数记录．对断路器触头在线测温有超温时间和超温部位的记录，并且可扩展各种需要查阅的事件记录。

5.ZRDCT102开关柜智能测温操控 产品自带向下通讯总线接口和向上通讯总线接口，只要在总线接口上挂上不同用途的带 RS485 总线的变送器和传感器， 即可将ZRDCT102产品的显示窗转换成不同的功能仪表的显示界面，比如可以测量电流、电压、功率、谐波、电度等电量仪表以及温湿度监控仪表、触头母线温度等在线监测仪表等。 向上通讯总线可以将各路仪表的数据通过多种标准的通讯协议上传到上位机，组成对开关柜信息的远方监控系统。

6．ZRDCT102开关柜智能测温操控 产品有自动人体感应功能， 当人体走近时自动点亮 LCD 显示窗，当停止操作，人员离开 2 分钟后自动关闭 LCD 显示，这种动态按需显示的方式可保证 LCD 彩屏20 年以上的使用寿命．

7．有带电指示功能，高压传感器直接输入，带电指示和控制电路无关，可以无源点亮，并可以带有核相和闭锁输出功能，特性符合DC/T538-2006 标准。

8．内部精密实时时钟功能：可设定 年、月、日、时、分。

 高压开关柜测温 对国产JYN、KYN手车柜和合资厂生产的8BK20开关柜的实际温升数据进行分析后发现，运行中开关柜的温升水平均超过型式试验测得数据。然后，从试验条件、金属膨胀效应、紧固螺栓压力、导体材料电导率等方面进一步分析了温升超标的原因。后提出建议，应根据实际情况选用和维护开关柜。

      随着电网的发展和设备技术的提高，10，35 kV系统开关柜在电网中已大量使用。而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，由于开关柜体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温升超标问题。

      开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且，过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。

      目前，对电力系统内部使用的开关柜，严格遵守设备采购程序及技术政策，确保入网的开关柜都通过型式试验，尤其对温升的要求比较严格。运行中，负荷通常都不会达到开关柜的设计满容量，开关柜的温升问题应该不会很突出，但是实际情况并不尽然。

1 开关柜实际温升数据分析

    1.1 国产JYN手车柜

        表1为某变电站2台同型号、同参数的10 kV主变开关柜的实测温升与负荷关系的统计。开关柜为福建某开关厂生产，JYN1-10型。测试温度为开关柜箱体的外表温度。

        数据显示，随着负荷的增加，开关柜的温升迅速加快。当负荷接近1 900 A(约为开关柜额定电流2 500 A的76%)，温升尤为明显，大达47℃，已经不符合标准要求(标准为满负荷条件下30℃)，而负荷较低时(1 200 A以下)，温升则不明显。

    1.2 国产KYN手车柜

         表2为某变电站10 kV主变开关柜的实测温升与负荷关系的统计，开关柜为扬州某开关厂生产，KYN28-10型，配用VD4断路器。测温前打开部分顶盖，对开关柜箱体外表温度及主母排温度同时进行测试。

         数据表明，母排温度已经达到100℃，温升88℃，明显超标(母排温升标准为65℃)。由于该站温升问题比较突出，制造厂针对这一情况对该变电站10 kV开关柜1，2号母线桥采用新型钢重新制作，主母线铜排规格更换为2×TMY120×10(原规格为2×TMY100×10)，并进一步改进了通风系统。2号主变开关柜经改造后，其实测温度如表3所示。

改造后温升情况略有好转，但是与该开关柜型式试验提供的温升数据偏差仍然较大。

    1.3 合资厂的手车柜

        某合资厂开关柜，为上海某开关有限公司生产，型号为8BK20，测试位置为开关柜箱体外表及内部母线母排。

        此处，开关柜温升暂时没有超标，但是应该注意，此时负荷并没有达到额定容量的70%，但是温升已经接近上限。由此可见，合资厂产品虽然温升情况优于国产设备，但同样也存在温升超标情况。

        数据证明，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升数据。而且，多数情况下温升超标时开关柜甚至远没有达到设计满容量。

2 开关柜实际温升超标原因分析

        开关柜内部实际温升情况，尤其是母排连接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。主要有以下几点原因：

       (1) 型式试验测得数据通常是在试验室完成的，持续时间不长，通常不超过8 h，不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。

       (2) 不同金属的膨胀效应不同。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变，也就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。实践证明，当接头处的运行工作温度超过80℃时，接头金属将因过热而膨胀，使接触表面位置错开，形成微小空隙而氧化。当负荷电流减小温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。

       (3) 连接部位紧固螺栓压力不当。部分安装或检修人员在导体连接上认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导体接触效果。

       (4) 选用的导体材料电导率不满足要求，多数属于导体原材料纯度不够。

       (5) 现场的其它因素，比如可能存在安装检修工艺不当，如母线在加工、连接、安装过程中，对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂电力脂等，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。

3 结束语

        开关柜型式试验中的温升数据，并不能正确反映运行中的开关柜实际温升水平，特别是长期运行负荷比较重的开关柜，由于长时间温升的累积效应，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升数据。部分制造厂对开关柜实际运行中的温升水平并没有深入地研究，比如大多数厂家给额定3 150 A的开关柜按照2 500 A的标准启动风扇，在开关柜经历长时间的高负荷运行后，再采取这个标准是不合理的，通常是风扇没有启动，温升早已超标了。

         所以，选用开关柜设备的时候，不能盲目相信制造厂的试验室数据，在日常运行维护管理中，也不能盲目套用试验室的数据标准。实践经验，往往也是非常重要的。只有重视实践，并不断针对实际情况，分析解决问题，才能真正把对设备的安全运行管理工作做到实处。

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