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大电流在线测温装置的应用

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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m,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问成正比.EDQ=FRt,在电流和通电时间不变时.电路的热量增大主要是由于电阻增大导致的一·造成没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,解央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问的爬距减小的缺陷,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

目前国内外同类产品的基本结构是由温度采样元件、信号处理电路、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:其巾包括Ptl00温度传感器、温度传感器固定卡箍和i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。


2.2 改进后测温系统温度传感器的结构

2.2.1630A.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)

630A,1250A断路器温度在线监测装置的温度传感器、传感器信号处理电路、无线发射器、换能器由固定耳紧固在动触头臂上,温度传感器经压紧弹簧紧贴梅花触头。安装时,先将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下。待发射、换能器等装置安装完毕后,分别依次用专用工具将转动绝缘罩、梅花触头装上。安装完成后,从外观上完全看不到内置的测温装置,由于630A,1250A断路器梅花触头与动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电气绝缘性能的任何影响。 [p]

2.2. 21250A以上的断路器

1250A以上的断路器,指1600A、2000A、2500A、3150A、4000A、5000A断路器。上述断路器结构上的设计与1250A不同,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人无线电发射电路。

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至接收显示装置。

2.2.2.4电磁换能器。该换能器实现能量转换功能,并向红外信号处理电路和无线发射电路提供电源。

本设计温度采样采用无线红外测量技术,取消了检测器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,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,也为装置能经受高电压的冲击提供可靠的保证。设计原则:在中压开关柜内安装的设备不能影响开关柜电气绝缘性能。无连线独立设计的成功,对保证安全电压爬距,提高产品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;其次产品的安装、调试更为方便、简单。装置投入运行后,由于采用了这种结构而带来的好处显而易见。装置对维护设备带来了极大的便利,提高了电力系统的安全运行。


3安装效果

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。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响。实时在线监测装置对发现设备隐患非常有效,对电气设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。

参考文献

[1]邱昌容,曹晓珑电气绝缘测试技术,机械工业出版社,200l

[2]维斯著扁电压设备的绝缘监测.张仁豫译北京:水力电力出版社.1984

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