浅析封闭式开关柜在线测温技术

1 电气设备在线测温的作用和意义

不管是 XGN 型开关柜，还是 KYN 型开关柜，在结构上具有通用性，电气设备的生产厂家虽然很多，但生产的电气产品在框架结构上基本一致。这就好比市场上有很多家卖猪肉的店铺，但猪肉的模样也还是一样的，味道也几乎没有差别。这也就是说，在开关柜的发热方面，我们可以找出不少的规律来。

通过系统分析封闭式开关柜的发热情况，笔者发现，其发热故障主要出现在两个部位上，一个是开关柜内的刀闸接头，一个是电缆的接头。因此，在对封闭式开关柜进行测温时，只须注意某些关键点即可，对于开关柜的其它部位，予以适当的关注即可。当开关柜的温度升高时，只须实时并正确地监测关键点的温度变化，在温度超出允许的限度之前，需要监测人员发出警告，保证有时间采取措施进行设备的维护，避免发生电力安全事故。

2 封闭式高压开关柜在线测温的要求分析

根据电气设备的框架结构特征和具体的运行要求，封闭式高压开关柜对在线测温的手段有一定的要求.

2.1 不能采用非接触式测温法

当前，封闭式开关柜有两种型号：淤XGN 型；于KYN 型。根据这两种型号的具体框架结构，开关柜的主要设备包括：断电器、电流互感器、电缆头和隔离开关等。为了避免电气设备因脏污受潮而英气污闪事故，也为了避免因动物的装入而引起设备短路，开关柜内导电部位全部采用的是绝缘热缩包封。

2009年，广电网公司的反事故技术措施明确指出：

“运行及未投运的移开式开关柜（KYN 型开关柜）的导电臂都必须装配绝缘套，今后进入广电网系统运行的小车柜，开关小车导电臂必须安装绝缘护套。”正是由于这个原因，在线测温的所有部位都需要包扎绝缘保护套。因此，这也决定了在对封闭式开关柜进行在线测温时，不能够采用非接触式的方法。

2.2 在线测温装置高压绝缘问题异常突出

我们知道，封闭式开关柜内的电气设备是带电运行的，而在线测温传感器又必须安装在被检测设备的测量点上，被测设备又属于高压设备，致使信号采集装置得安装在柜体或者是柜外，其外壳与地网相互连接，于是信号采集装置和测量传感器之间也就有了比较高的电压。因此，就必须采取合理适当的措施将高压电气设备与低压设备隔离开，使设备之间保持安全距离。要确保这些设备不受测温传感器的影响，否则的话会造成封闭式开关柜的设备出现故障。

以上这些都是测温系统发展过程中需要考虑的问题，这些问题的存在就决定了测温技术发展缓慢。

2.3 在线测温装置不能影响电气设备的原有性能

封闭式开关柜内的断电器和隔离器开关都是可操作性的电气设备，因此，分合操作必须遵循设备的运行方式，在线测温设置的安装不能影响电气设备的性能。这就对在线测温装置提出了一定的要求，不仅要适应电气设备的框架构造，而且还要确保传感器设备安装的可靠性。

2.4 封闭式内开关柜的运行环境十分恶劣，电磁干扰严重当前，高压开关柜柜内全部采用了密封结构，全部采用金属挡板进行了密封处理，除了一小部分观察窗外。根绝封闭式开关柜的 IP3X 防护等级的要求，各个柜体之间的距离不能大于 2.5mm。同时，柜内设备运行的电流量特别大，不少大电流的柜体需要几千安培的电流，甚至达到了4200A。变电站内复杂的电磁环境与电磁严重干扰了在线测温系统，从而降低了在线测温设备数据的精确度和可靠性。

3 封闭式开关柜在线测温技术分析

国际上通用的测温方法有两种：淤接触式测温方法；于非接触式测温方法。顾名思义，接触式测量方法也就是测温传感器与被测设备直接接触，不过传感器与被测物体的温度要保持一致。同样的，非接触式测温方法，也就是测温传感器与被测电气设备不直接接触，通过辐射原理来监测设备的温度。具体来说，可以分为以下几种测温法：

3.1 红外测温法

在接触式测温方法中，最具有代表性的方法是就是红外测温法。红外测温法的主要理论依据是黑辐射原理，这个原理是斯特藩、玻尔兹曼、普朗克等人创立的。其中，黑体是较为理想化的辐射体，这些物体可以在先相同的温度条件下发出一样的电磁波谱，但与黑体的具体形状和成分却毫无关系。物体表面的温度与黑体的辐射能量和波长有着十分密切的关系，通过测量物体身上的辐射红外能量，就可以确定其表面的温度。当前，红外测量仪的主要由光学系统、红外探测器和信号放大器等组成，其核心元素则是红外探测器。红外探测器能够把射入的红外辐射转变为可以测量的电信号，这些电信号经过放大器与信号处理器的算法处理和校正，就转变成了被测物体的温度值，然后在光学系统上显示出来。

3.2 无线测温法

无线测温法属于接触式测温法的一种，不过有改进了接触式测温法，它能够实现测温设备与电力系统之间的隔离。一般而言，无线测温系统由数据接收器。分布式测温点和后台处理系统组成。其中，分布式测温点直接安装在被测设备需要检测的部位即可，而数据接收器则需要放在距离封闭式开关柜有一定距离的地方。分布式测温点与数据接收器之间的数据传输是通过无线通讯方式来实现的，从而也就是实现了设备之间的高压的隔离以及测温数据的采集。

无线测温法有效解决了测温设备的安全运行问题，但是在实际的测温应用中也发现了不少的问题，其中，最为棘手的问题是开关触头部位测温装置的稳定性问题。在实际的测温应用中，该模块所应用的是电流感应式电源，这是一种从电力线中获得的能量电源，因此，电力线负荷的大小也就决定着其电源获取能量的大小。如果其幅度变化很大，就会经常出现供电不足的情况。

为了有效解决这类问题，有人认为应该采用电池，从而减少测温所用的装置，但采用电池的缺陷是电池需要定期更换。同时，由于电池的无线发功率比较小会产生电磁干扰的问题，这会导致测温数据传输出现错误。此外，在更换电池时，需要打开开关柜，从而可能对电气设备的持续运行造成影响.

3.3 光纤测温法

当前，光纤通讯与集成光学技术发展迅速，光纤传感技术已经广泛应用于传感器领域。与传统的传感技术不同的是，光纤技术有着其独特的物理特性。光纤传感器独特物理特性表现在其径细、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温以及信号衰减比较下、质轻、集信息传感与传输于一身等，能够有效解决常规检测技术中无法解决的测量难题。光纤本身就是一种比较好的绝缘材料，从而可以隔绝电力系统与电气测温设备之间的高压，避免因测温装置而引起的电气设备安全事故。

同时，光纤设备也是传输和传感信号的优良载体，它解决了电力系统环境中数据传输受电磁干扰的问题，使得测量的结果更加准确和可靠。此外，由于光纤的直径小、重量轻，挠曲性也比较好，因此，其可以检测到一般传感器所无法检测到的部位。光纤具有以上这些优点，使得光纤传感器在电力系统电气设备在线测温中得到越来越广泛的应用，在未来，笔者相信，其会成为封闭式高压开关柜内电气设备在线测温的最主要测温技术。

4 结 语

随着经济社会的发展，人们的生活水平得到了很大程度的提高。当前，人们的工作和生活已经无法离开电能。如果没有了电，世界将会变成怎样，我们无法想象。因此，人们对于供电系统的稳定性也就有了越来越高的要求。但电力系统却常常出现这样那样的问题，使电力供应中断。其中，变电站封闭式开关内电气设备出现故障就会影响电力系统的稳定运行。本文从在线测温的作用和意义入手，分析了在线测温的一些要求，最后分析了在线测温的三种技术，包括无线测温法、红外测温法和光纤测温法。

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