林巨軍 虞 偉

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司岱山縣供電公司，浙江 舟山 316200)

內(nèi)置測(cè)溫傳感器的10 kV封閉式環(huán)網(wǎng)柜電纜頭測(cè)溫技術(shù)研究

林巨軍 虞 偉

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司岱山縣供電公司，浙江 舟山 316200)

針對(duì)10 kV環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜頭被柜體密封，造成正常運(yùn)行方式下柜內(nèi)電纜頭無(wú)法巡視、測(cè)溫的問(wèn)題，提出了一種在不破壞柜體機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖的前提下，對(duì)運(yùn)行中環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所及開(kāi)關(guān)柜中電纜頭進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的方案，有效減少了停電次數(shù)和停電時(shí)間。該方案不僅可以保證電纜箱式設(shè)備的正常運(yùn)行，而且隨時(shí)能在正常運(yùn)行方式下對(duì)電纜頭進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，有效預(yù)防電纜發(fā)熱事故發(fā)生，大大提高了環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所及開(kāi)關(guān)柜的供電可靠性。

10 kV環(huán)網(wǎng)柜；電纜箱式設(shè)備；巡視；測(cè)溫

0 引言

隨著科技發(fā)展和進(jìn)步，企業(yè)對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。國(guó)家電網(wǎng)公司提出了狀態(tài)檢修的目標(biāo)，以提高設(shè)備利用率。要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，狀態(tài)監(jiān)測(cè)就變得越來(lái)越重要，而電氣設(shè)備溫度是反映設(shè)備運(yùn)行工況的一個(gè)重要指標(biāo)。

電氣系統(tǒng)中大量設(shè)備過(guò)熱故障引起的火災(zāi)90%以上是進(jìn)出線電纜連接頭接觸不良造成的。此外，在線運(yùn)行溫度檢測(cè)技術(shù)難度較大，無(wú)法進(jìn)行溫度在線監(jiān)測(cè)，而不得不降容使用設(shè)備，造成了很大的浪費(fèi)。因此，進(jìn)行電纜頭溫度在線監(jiān)測(cè)的研究和示范工程建設(shè)，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，保證設(shè)備安全運(yùn)行，尤其是保證電力系統(tǒng)主要設(shè)備裝置的可靠運(yùn)行，提高電力生產(chǎn)的質(zhì)量，已刻不容緩。

城市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)在，電纜線路在城市配網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所也隨之廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)電纜線路中。電纜頭作為電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，其性能質(zhì)量不僅取決于電纜頭的材料，更取決于電纜頭的制作工藝，還與實(shí)時(shí)負(fù)荷大小有關(guān)。上述任一因素都可能導(dǎo)致10 kV環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜頭出現(xiàn)發(fā)熱情況，如果沒(méi)有及時(shí)巡視到位或監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，電纜頭溫度將上升，直至引發(fā)爆炸，其甚至?xí)构駜?nèi)絕緣套管炸裂，公共氣箱漏氣，造成整個(gè)環(huán)網(wǎng)柜或開(kāi)關(guān)柜報(bào)廢。一臺(tái)常見(jiàn)的兩進(jìn)四出的環(huán)網(wǎng)柜價(jià)值30萬(wàn)元，再加上檢修材料費(fèi)、施工費(fèi)還有停電損失，事故損失約為35萬(wàn)元。開(kāi)閉所造價(jià)更高，損失將會(huì)更大。所以，電纜頭發(fā)熱后果相當(dāng)嚴(yán)重，需加強(qiáng)巡視和測(cè)溫，防范事故發(fā)生。

1 目前無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)存在的問(wèn)題

目前市場(chǎng)上已有的電纜頭無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)大多采用獨(dú)立的測(cè)溫傳感器，傳感器通過(guò)捆扎等方式安裝在電纜頭的外表層上。此類無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

(1) 采取這種安裝方式，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)造成傳感器不牢固甚至脫落。

(2) 測(cè)溫傳感器僅與電纜頭外表接觸，測(cè)得的溫度與電纜頭實(shí)際發(fā)熱溫度有較大偏差。

(3) 受安裝空間所限，應(yīng)用場(chǎng)合受外部結(jié)構(gòu)和安裝條件影響較大。

(4) 傳統(tǒng)傳感器都采用電池供電，電池存在使用壽命問(wèn)題，需要定期更換，無(wú)法真正意義實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。

2 內(nèi)置測(cè)溫傳感器測(cè)溫的優(yōu)勢(shì)

本次采取傳感器與電纜頭一體化集成的方案，無(wú)線測(cè)溫傳感器內(nèi)置于電纜頭絕緣塞防護(hù)帽中，或者澆注于電纜頭絕緣塞中，還可以集成到帶電指示器中。測(cè)溫傳感器采用感應(yīng)取電方式供電，無(wú)需更換電池。通過(guò)一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)測(cè)溫傳感器易安裝、高可靠、免維護(hù)。

通過(guò)對(duì)電纜頭溫度進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)視，可以全面了解其絕緣老化情況，準(zhǔn)確評(píng)估其工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障隱患，對(duì)提高電纜頭運(yùn)行可靠性、減少故障發(fā)生次數(shù)、降低故障損失具有重要意義。

(1) 該系統(tǒng)試用后，明顯提高了運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備缺陷的能力，對(duì)保證供電可靠性起到了很大的作用。

(2) 避免了無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量電纜頭溫度或測(cè)量偏差大、不可遠(yuǎn)傳、無(wú)法實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)發(fā)熱點(diǎn)等缺陷。

(3) 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度在線監(jiān)測(cè)，也可以向智能開(kāi)關(guān)控制器、智能變電站通信管理機(jī)等設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，為一、二次設(shè)備智能化提供溫度測(cè)量信息，降低了運(yùn)行維護(hù)人員工作強(qiáng)度，提高了電氣設(shè)備安全運(yùn)行水平。

(4) 提高了電氣設(shè)備的運(yùn)行水平，降低了電氣設(shè)備因過(guò)熱問(wèn)題損壞的幾率，大大降低了設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

(5) 有效減少了電量損失，提高了供電量。過(guò)去，由于進(jìn)出線電纜頭發(fā)熱無(wú)法觀察和檢測(cè)，只有發(fā)熱造成放電起火或故障短路后才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，往往會(huì)造成某段母線停電或一個(gè)間隔停電，搶修難度非常大，可能導(dǎo)致局部地區(qū)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)或上十小時(shí)的停電。

(6) 節(jié)省了運(yùn)行人員的設(shè)備巡視費(fèi)用。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于創(chuàng)新的專利技術(shù)，把溫度傳感器嵌入安裝到電纜頭中，實(shí)現(xiàn)了測(cè)溫傳感器和電纜頭制造安裝工藝的完美結(jié)合，徹底解決了測(cè)溫傳感器的安裝工藝問(wèn)題，極大地提高了電纜頭測(cè)溫技術(shù)的可用性。電纜頭測(cè)溫系統(tǒng)組成如圖1所示。

電纜頭測(cè)溫系統(tǒng)由無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線溫度采集器和后臺(tái)專家系統(tǒng)組成。測(cè)溫傳感器內(nèi)置于電纜頭，傳感器與采集器之間采用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，采集器通過(guò)RS-485接口或ZigBee無(wú)線通信接口向后臺(tái)專家系統(tǒng)或第三方信息集成系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

10 kV環(huán)網(wǎng)柜、箱式開(kāi)閉所、常規(guī)開(kāi)閉所、開(kāi)關(guān)柜及變電站10 kV出線的電纜頭一般由熱縮式或冷縮式絕緣材料制作而成，具有銅屏蔽層和鎧裝層接地措施，

圖1 電纜頭測(cè)溫系統(tǒng)組成

可以帶電觸摸，特別是10 kV環(huán)網(wǎng)柜、箱式開(kāi)閉所電纜頭可以帶電插拔。常用的電氣測(cè)溫設(shè)備是紅外測(cè)溫儀，其原理是利用紅外成像技術(shù)測(cè)量發(fā)熱點(diǎn)溫度，但不能穿透柜體金屬對(duì)電纜頭進(jìn)行直接測(cè)溫。10 kV環(huán)網(wǎng)柜、箱式開(kāi)閉所及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜頭正常運(yùn)行方式下不僅不外露，而且被金屬柜門(mén)密封(環(huán)網(wǎng)柜柜體大門(mén)打開(kāi)后，每個(gè)間隔還有金屬門(mén))，不僅有機(jī)械閉鎖裝置，還有電氣閉鎖裝置，只有在停電后合上接地開(kāi)關(guān)，才能解除閉鎖打開(kāi)金屬門(mén)，否則設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)無(wú)法對(duì)環(huán)網(wǎng)柜、箱式開(kāi)閉所及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜頭進(jìn)行巡視、測(cè)溫。供電企業(yè)不會(huì)為了監(jiān)測(cè)電纜頭有無(wú)發(fā)熱而把每臺(tái)環(huán)網(wǎng)柜或開(kāi)關(guān)柜停止運(yùn)行，解除備用，這將違背供電企業(yè)持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的初衷。所以10 kV環(huán)網(wǎng)柜、箱式開(kāi)閉所、常規(guī)開(kāi)閉所和變電站內(nèi)中壓出線開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜頭的測(cè)溫問(wèn)題亟待供電部門(mén)解決，本文就為此提供了一個(gè)可供選擇的方案。

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2014-10-31

林巨軍(1971—)，男，浙江舟山人，高級(jí)工程師，黨委書(shū)記，從事配網(wǎng)智能化管理工作。