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智能變電站高壓開關(guān)柜在線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)方案

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智能電網(wǎng)對(duì)變電站的需求是堅(jiān)強(qiáng)可靠、信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以變電站全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)。

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隨著電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備技術(shù)的提高，10kV、35kV系統(tǒng)開關(guān)柜在電網(wǎng)中已大量使用。在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，開關(guān)柜中的觸點(diǎn)和母線排連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，這種現(xiàn)象已成為開關(guān)柜使用中的常見問題，由于開關(guān)柜體的密閉性，這些發(fā)熱部位的溫度無法監(jiān)測(cè)，由此造成火災(zāi)和大面積的停電事故，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且，過熱問題是一個(gè)不斷發(fā)展的過程，如果不加以控制，過熱程度會(huì)不斷加劇，并對(duì)絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響。

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目前，對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)部使用的開關(guān)柜，嚴(yán)格遵守設(shè)備采購(gòu)程序及技術(shù)政策，確保入網(wǎng)的開關(guān)柜都通過型式試驗(yàn)，尤其對(duì)溫升的要求比較嚴(yán)格。運(yùn)行中，負(fù)荷通常都不會(huì)達(dá)到開關(guān)柜的設(shè)計(jì)滿容量，開關(guān)柜的溫升問題應(yīng)該不會(huì)很突出，但是實(shí)際情況并不盡然。開關(guān)柜內(nèi)部實(shí)際溫升情況，尤其是母排連接等部位，通常總是比型式試驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)高。而這些發(fā)熱部位的溫度無法監(jiān)測(cè)，解決開關(guān)柜過熱問題是杜絕此類事故發(fā)生的關(guān)鍵。通過監(jiān)測(cè)開關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)溫度的變化情況，可有效防止開關(guān)柜的火災(zāi)發(fā)生，但由于開關(guān)柜內(nèi)高壓的結(jié)構(gòu)，無法進(jìn)行人工巡查測(cè)溫。

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隨著傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，使得對(duì)開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并對(duì)累計(jì)性故障做出預(yù)測(cè)成為可能。它對(duì)于保證開關(guān)柜的正常運(yùn)行，減少維修次數(shù)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和自動(dòng)化程度具有重要意義，因此實(shí)現(xiàn)溫度在線監(jiān)測(cè)是保證高壓開關(guān)柜安全運(yùn)行的重要手段。

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高壓開關(guān)柜溫度過高的幾點(diǎn)原因：

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（1）試驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)通常在試驗(yàn)室完成，持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，一般不超過8h，不具備溫升累積效應(yīng)，不能等同于長(zhǎng)期運(yùn)行并持續(xù)發(fā)熱的設(shè)備。

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（2）不同金屬的膨脹效應(yīng)不同。鋼制螺栓的金屬膨脹系數(shù)要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線小得多，尤其是螺栓型設(shè)備接頭，在運(yùn)行中隨著負(fù)荷電流及溫度的變化，其鋁或銅與鐵的膨脹和收縮程度將有差異而產(chǎn)生蠕變，也就是金屬在應(yīng)力的作用下緩慢的塑性變形，蠕變的過程還與接頭處的溫度有很大的關(guān)系。實(shí)踐證明，當(dāng)接頭處的運(yùn)行工作溫度超過80℃時(shí)，接頭金屬將因過熱而膨脹，使接觸表面位置錯(cuò)開，形成微小空隙而氧化。當(dāng)負(fù)荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時(shí)，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能是原安裝時(shí)金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環(huán)所增加的接觸電阻，將會(huì)使下一次循環(huán)的熱量增加，所增加的溫度又使接頭的工作狀況進(jìn)一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。

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（3）連接部位緊固螺栓壓力不當(dāng)。部分安裝或檢修人員在導(dǎo)體連接上認(rèn)為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實(shí)不然。特別是鋁質(zhì)母線，彈性系數(shù)小，當(dāng)螺母的壓力達(dá)到某個(gè)臨界壓力值時(shí)，若材料的強(qiáng)度差，再繼續(xù)增加不當(dāng)?shù)膲毫Γ瑢?huì)造成接觸面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大，從而影響導(dǎo)體接觸效果。

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（4）選用的導(dǎo)體材料電導(dǎo)率不滿足要求，多數(shù)屬于導(dǎo)體原材料純度不夠。

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（5）現(xiàn)場(chǎng)的其它因素，比如可能存在安裝檢修工藝不當(dāng)，如母線在加工、連接、安裝過程中，對(duì)母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有涂專用電力脂等，導(dǎo)致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發(fā)熱。

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綜上所述，開關(guān)柜在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中常出現(xiàn)連接部位緊固螺栓松動(dòng)、安裝工藝不當(dāng)、負(fù)荷突變、接點(diǎn)氧化等原因，都會(huì)造成設(shè)備過熱甚至出現(xiàn)嚴(yán)重事故。只有通過測(cè)溫裝置對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)設(shè)備巡視，才能遏制發(fā)熱故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，確保安全生產(chǎn)。

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