德國進口BST全系列F60-Device

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無源無線開關柜測溫方式詳解

隨著人們對供電安全認識的逐步提供，供電相關部門與人員對電氣設備的管理越來越重視，高低壓開關柜測溫也成了是目前常用的電氣安全監測的*手段。

目前市場上做開關柜測溫的廠家越來越多，用戶對開關柜測溫產品的選擇越來越成熟、理性，有剛開始的簡單需求（開關柜測溫產品只要上來數據就基本符合要求）變成了對測溫產品全面系統化要求（后期免維護性和數據可靠性都具備）。于是市場上就衍生出了無源無線免維護測溫技術方式。

目前常用的無源無線免維護開關柜測溫基本有兩種方式：感應供電無線測溫和聲表無線測溫。

感應供電無線測溫基本原理就是利用一次回路產生的磁場取電，經過處理后變成持續為傳感器的供電電源，只要開關柜帶電運行，就可以*的有取能來源，傳感器就可以持續工作。

聲表無源無線測溫（也叫SAW測溫），原理是由采集器通過采集器天線將電磁波信號發到傳感器天線；SAW傳感器的接收天線收到電磁波信號，通過逆壓電效應，在SAW傳感器上產生聲信號；聲信號感受壓電晶體熱脹冷縮，把溫度信息調制到聲信號中，調制后的聲信號經過聲反射柵反射后，通過壓電效益，轉化成電磁波信號，并且通過傳感器天線發送，采集器天線接收返回的電磁波信號，解調出溫度信息。

一、產品概述

      ZRDCT102 高壓開關柜智能測溫操控裝置，就是專為電力設備智能化而開

發的一個全新的，具有強大、全面顯示功能的智能測溫操控裝置，它的推出*

可以替代現有高壓開關裝備的開關狀態模擬指示器智能操控裝置；溫濕度控

制器以及各種的電量儀表和所有的在線監測儀表等等。

     高壓開關柜智能測溫操控裝置采用 TTF 真彩的 LCD 七寸顯示屏，不但可以動態地同步模擬顯示高壓開關的一次接線圖和各種開關動作狀態，還可以顯示各種模擬量、開關量和數字量的多種信息；特別是可以用模擬顯示的方法形象地顯示各種開關和斷路器機械位置的信息，還可以用不同的顏色區分、模擬顯示出在開關動作下帶電、不帶電或接地的狀態。

    ZRDCT102 高壓開關柜智能測溫操控裝置不再是一個單一的模擬狀態指示器或顯示儀表，只要現場總線輸入不同的開關量、數字量、模擬量，它就會以強大的變化功能，轉換為各種功能的儀表或顯示器。高壓開關柜就不再需要為了增加一種功能儀表就在面板上不斷地增加開孔來安裝各種顯示裝置，所有的儀表都可以用現場總線的方式與 RS485 連接，同時ZRDCT10 上傳總線可以通過多種通訊協議將所有的監控數據上傳至上位機，實現智能化的遠方監控。

    ZRDCT102 高壓開關柜智能測溫操控裝置還可以存儲大量的各種傳感器發來的運行狀態信息和設備配置信息，記錄斷路器的分合閘次數、分合閘時間，記錄各種事件的發生時間，記錄斷路器運行時的觸頭溫度等等。為保障高壓開關安全運行或為高壓設備的狀態檢修提供各種信息和數據記錄，ZRDCT10 系列產品，將把開關設備實現智能化往前推進一大步。

二、ZRDCT102高壓開關柜智能測溫操控裝置

主要功能及技術特性

1.用十分清晰美觀的圖形， 動態模擬顯示一次回路的手車位置、斷路器分、合閘、隔離開關、接地刀閘及彈簧儲能等等各種機械動作位置，電氣回路的組合狀態。

2.在一次回路主接線圖中， 用不同的顏色線條變化來表示電壓等級和操作結果引起一次回路的帶電部位變化，如 10kV 高壓帶電用紅色線條表示，高壓斷開用綠色線條表示，接地回路用黑色線條表示，使用者可一目了然地

從顯示的一次回路圖形的顏色上區分開關的動態位置，確定開關柜機構和電氣回路的各種工作狀態。

3.主機自帶多個開關量輸入口和開關量輸出口， 輸入各操作功能或操作位置的輔助接點信號，可完成斷路器、刀閘、隔離開關、儲能等各種開關量接口的動態位置顯示；輸出口根據需要可完成柜內照明、加熱控制等各種操控輸出。在液晶面板上都有動作狀態的色塊和文字（類似于光字牌）顯示開關量輸入／輸出的操作結果。

4.事件記錄和顯示功能； 對斷路器有十次以內的分合閘時間記錄和總次數記錄．對斷路器觸頭在線測溫有超溫時間和超溫部位的記錄，并且可擴展各種需要查閱的事件記錄。

5.ZRDCT102開關柜智能測溫操控 產品自帶向下通訊總線接口和向上通訊總線接口，只要在總線接口上掛上不同用途的帶 RS485 總線的變送器和傳感器， 即可將ZRDCT102產品的顯示窗轉換成不同的功能儀表的顯示界面，比如可以測量電流、電壓、功率、諧波、電度等電量儀表以及溫濕度監控儀表、觸頭母線溫度等在線監測儀表等。 向上通訊總線可以將各路儀表的數據通過多種標準的通訊協議上傳到上位機，組成對開關柜信息的遠方監控系統。

6．ZRDCT102開關柜智能測溫操控 產品有自動人體感應功能， 當人體走近時自動點亮 LCD 顯示窗，當停止操作，人員離開 2 分鐘后自動關閉 LCD 顯示，這種動態按需顯示的方式可保證 LCD 彩屏20 年以上的使用壽命．

7．有帶電指示功能，高壓傳感器直接輸入，帶電指示和控制電路無關，可以無源點亮，并可以帶有核相和閉鎖輸出功能，特性符合DC/T538-2006 標準。

8．內部精密實時時鐘功能：可設定 年、月、日、時、分。

 高壓開關柜測溫 對國產JYN、KYN手車柜和合資廠生產的8BK20開關柜的實際溫升數據進行分析后發現，運行中開關柜的溫升水平均超過型式試驗測得數據。然后，從試驗條件、金屬膨脹效應、緊固螺栓壓力、導體材料電導率等方面進一步分析了溫升超標的原因。后提出建議，應根據實際情況選用和維護開關柜。

      隨著電網的發展和設備技術的提高，10，35 kV系統開關柜在電網中已大量使用。而開關柜的內部過熱現象已成為開關柜使用中的常見問題，由于開關柜體的密閉性，在一些負荷較重的地區，存在開關柜的溫升超標問題。

      開關柜的溫升超標，直接影響設備的安全穩定運行，而且，過熱問題是一個不斷發展的過程，如果不加以控制，過熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設備壽命產生很大的影響。

      目前，對電力系統內部使用的開關柜，嚴格遵守設備采購程序及技術政策，確保入網的開關柜都通過型式試驗，尤其對溫升的要求比較嚴格。運行中，負荷通常都不會達到開關柜的設計滿容量，開關柜的溫升問題應該不會很突出，但是實際情況并不盡然。

1 開關柜實際溫升數據分析

    1.1 國產JYN手車柜

        表1為某變電站2臺同型號、同參數的10 kV主變開關柜的實測溫升與負荷關系的統計。開關柜為福建某開關廠生產，JYN1-10型。測試溫度為開關柜箱體的外表溫度。

        數據顯示，隨著負荷的增加，開關柜的溫升迅速加快。當負荷接近1 900 A(約為開關柜額定電流2 500 A的76%)，溫升尤為明顯，大達47℃，已經不符合標準要求(標準為滿負荷條件下30℃)，而負荷較低時(1 200 A以下)，溫升則不明顯。

    1.2 國產KYN手車柜

         表2為某變電站10 kV主變開關柜的實測溫升與負荷關系的統計，開關柜為揚州某開關廠生產，KYN28-10型，配用VD4斷路器。測溫前打開部分頂蓋，對開關柜箱體外表溫度及主母排溫度同時進行測試。

         數據表明，母排溫度已經達到100℃，溫升88℃，明顯超標(母排溫升標準為65℃)。由于該站溫升問題比較突出，制造廠針對這一情況對該變電站10 kV開關柜1，2號母線橋采用新型鋼重新制作，主母線銅排規格更換為2×TMY120×10(原規格為2×TMY100×10)，并進一步改進了通風系統。2號主變開關柜經改造后，其實測溫度如表3所示。

改造后溫升情況略有好轉，但是與該開關柜型式試驗提供的溫升數據偏差仍然較大。

    1.3 合資廠的手車柜

        某合資廠開關柜，為上海某開關有限公司生產，型號為8BK20，測試位置為開關柜箱體外表及內部母線母排。

        此處，開關柜溫升暫時沒有超標，但是應該注意，此時負荷并沒有達到額定容量的70%，但是溫升已經接近上限。由此可見，合資廠產品雖然溫升情況優于國產設備，但同樣也存在溫升超標情況。

        數據證明，運行中的開關柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數據。而且，多數情況下溫升超標時開關柜甚至遠沒有達到設計滿容量。

2 開關柜實際溫升超標原因分析

        開關柜內部實際溫升情況，尤其是母排連接等部位，通常總是比型式試驗測出的數據高。主要有以下幾點原因：

       (1) 型式試驗測得數據通常是在試驗室完成的，持續時間不長，通常不超過8 h，不具備溫升累積效應，不能等同于長期運行并持續發熱的設備。

       (2) 不同金屬的膨脹效應不同。鋼制螺栓的金屬膨脹系數要比銅質、鋁質母線小得多，尤其是螺栓型設備接頭，在運行中隨著負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生蠕變，也就是金屬在應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系。實踐證明，當接頭處的運行工作溫度超過80℃時，接頭金屬將因過熱而膨脹，使接觸表面位置錯開，形成微小空隙而氧化。當負荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能是原安裝時金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環所增加的接觸電阻，將會使下一次循環的熱量增加，所增加的溫度又使接頭的工作狀況進一步變壞，因而形成惡性循環。

       (3) 連接部位緊固螺栓壓力不當。部分安裝或檢修人員在導體連接上認為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實不然。特別是鋁質母線，彈性系數小，當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，若材料的強度差，再繼續增加不當的壓力，將會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，從而影響導體接觸效果。

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

       (5) 現場的其它因素，比如可能存在安裝檢修工藝不當，如母線在加工、連接、安裝過程中，對母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有涂電力脂等，導致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發熱。

3 結束語

        開關柜型式試驗中的溫升數據，并不能正確反映運行中的開關柜實際溫升水平，特別是長期運行負荷比較重的開關柜，由于長時間溫升的累積效應，運行中的開關柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數據。部分制造廠對開關柜實際運行中的溫升水平并沒有深入地研究，比如大多數廠家給額定3 150 A的開關柜按照2 500 A的標準啟動風扇，在開關柜經歷長時間的高負荷運行后，再采取這個標準是不合理的，通常是風扇沒有啟動，溫升早已超標了。

         所以，選用開關柜設備的時候，不能盲目相信制造廠的試驗室數據，在日常運行維護管理中，也不能盲目套用試驗室的數據標準。實踐經驗，往往也是非常重要的。只有重視實踐，并不斷針對實際情況，分析解決問題，才能真正把對設備的安全運行管理工作做到實處。

德國進口BST全系列F60-Device