浅谈10kV高压开关设备的在线测温

安科瑞 刘迈

　　摘要：就应用领域而言，10kV高压开关设备在我国变电站及发电厂等电力供应系统中的重要组成部分得到了十分广泛的使用，并在保障电网安全方面发挥了十分重要的作用。这是由于10kV高压开关设备在一方面能够准确控制分线路的投入运行及关闭，在另一方面又能及时地将故障线路从整体线路中切除，对于维持电网系统的正常运营及保障其安全具有突出的意义。对10kV高压开关设备的在线测温，可以及时发现开关设备的温度情况，避免设备温度超出警戒值引起接头发热情况的产生，接头发热会造成开关设备的故障，并进一步造成电力系统的安全事故。

　　关键词：高压开关；在线测温；方案要求；具体类别

　　1有关10kV高压开关设备在线测温的概述

　　在我国传统的高压供电系统当中，也开展了对高压开关设备温度的测算工作，但由于相关技术的不发达，采用的是用测温仪器直接接触高压开关设备的方式进行温度测量的方式，这种方式所得到的设备温度数据及时性较差，且准确性较低，因而对于检测排除接头发热故障所起到的参考作用有限。而在线测温技术作为一种利用有线及无线技术进行实时温度测量的测温技术，不仅能够有效地防止高压开关设备内部强大的电磁波干扰，而且能够对温度进行及时的反馈，参考意义较大。再加之随着科学技术的不断发展，高压开关设备的在线测温技术也逐渐实现了信息化及智能化，测量偏差日益缩小，及时性大大提高，促进了我国电力系统安全管理效益。

　　2分析10kV高压开关设备在线测温的相关要求

　　2.1测温仪器应当具备高压绝缘性能

　　10kV高压开关设备在正常运行过程中的其额定电压为10kV，在进行测温装置的安装时，需要在测温装置和接收装置之间采取一定的隔离措施，如果不采取相应的高压绝缘措施，温度信号的接受装置和测温装置之间的电压处于高压状态，容易发生危险事故。在实际的测温过程中，对测温装置的高压绝缘工作是衡量测温技术的重要标准，也是测温工作开展的前提。

　　2.2测温过程不能影响开关设备功能

　　10kV高压开关设备一般具有较为复杂的内在结构，由较多的元件组合而成。不同的元件只有维持在恰当的位置才能保障整个开关设备功能的充分发挥。而基于上文所述内容可知，在开展在线测温工作的过程中对测量仪器及接收仪器进行阻断处理，而这一工作的开展对高压开关设备中的元件造成影响，从而妨碍开关设备正常功能的实现，因此在测温过程中注意不可移动开关设备元件，不可影响其功能。

　　2.3测温仪器应当能够适应运行环境

　　通常情况下，10kV高压开关设备都被安置在封闭的开关柜当中，其所处的环境温度较高、通风性能较差，而且具有较强的电流及电磁波干扰。所以为了保障在线测温仪器测温功能的稳定发挥，在进行测温仪器的选择时应当对其耐热性及抗电流及电磁波干扰性等性能进行检测，由此以避免由于高压开关设备所处环境所带来的不良影响制约在线测温效果的发挥。

　　3分析10kV高压开关设备在线测温系统的设计方案

　　3.1在线测温系统设计原理分析

　　就在线测温系统的设计及运行原理而言，其主要利用的是10kV高压开关设备在运行使用的过程中会散发温度并发出一定的信号，通过温度测量仪器对设备的温度进行测量则可以得出相关温度数据的原理。并在此基础上将温度测量仪器与相关的数据传输系统进行连接，使得温度测量仪器所测量出的温度能够实时地通过有线或者无线的方式反馈给高压开关设备的相关管理人员，以为高压开关设备的管理提供参考依据。

　　3.2在线测温系统大致设计方案

　　就在线测温系统的具体设计来说，需要配备温度传感器、多路开关及温度接收器等部件，并将温度传感器置于整个系统的底部，与高压开关设备中故障多发部位的耦合器进行相应地连接。在此基础上，再将温度传感器与多路开关进行连接，并通过多路开关与温度接收器进行连接，继而通过温度接收器进行温度数据的传递。需要注意的是，在整个安装连接的过程中应当做好绝缘处理，防止安全问题的发生。

　　4分析10kV高压开关设备在线测温技术的具体类别

　　4.1光纤光栅测温技术

　　光纤光栅测温通过光纤传感技术的设计，可以实现任意通道的传感器之间的互换，系统稳定性较好。这种技术的后期维护简单，可以通过模块的插拔实现变更。光纤光栅测温的精度可以达到0.5摄氏度，温度分辨率可以小于0.1摄氏度。在安装过程中，传感器如果安装在断路器静触头或母排上，需要变电站停整段母线间隔，停电安排受用户负荷限制较大，后期更换需要停止母线上的全部负荷。

　　4.2无线测温技术

　　与光纤光栅测温技术相区别，无线测温技术的使用是以电子传感技术为基础而的。整个测温系统主要通过电池进行电力的供应，且通过无线形式进行相关数据的传播。就温度测量精度而言，其较光纤光栅测温技术较差，精度仅能达到1摄氏度，但其后期更换较为便利，无需影响整个母线系统。另外，还需注意的是，这种温度测量仪器的耐用性较低，且易受到开关柜中的电磁影响。

　　4.3红外测温技术

　　红外测温同样是利用电子式传感技术，在设计时需要通电设计，数据的传输也需要线路的设计。红外测温的测温精度为1摄氏度左右，温度分辨率为0.1摄氏度，但是，由于其传感通道是一一对应的，传感器的互换性能较差。红外测温技术很容易受到电磁的干扰，在长期的运行之后，测温的精度会降低。当测温系统某一部分出现问题时，需要对整个测温系统进行更新和更换。

　　5分析10kV高压开关设备在线测温的特点

　　在传统的高压开关设备的测温工作中，一般是采用接触式的测温方法，通过测温设备与高压开关的直接接触达到对温度的测量目的，这种测量手段比较粗糙，所得到的数据误差大，温度数据及时有效性较差。在线测温时通过无线或是有线测温技术对高压开关设备进行温度的测量，所获得的温度数据是实时数据，更有参考价值。高压开关设备内都有强大的电流和电磁干扰，自身的温度也比较高，在线测温技术和相关传感器设备具有良好的抗高温、抗电磁干扰能力，工作性能更加良好。通过对先进技术的使用，在线测温技术的自动化水平不断提高，温度误差大大减小，并进一步提高了高压开关设备测温系统的自动化水平，促进了电力系统的工作人员加强对高压开关设备的安全管理。

　　6安科瑞无线测温系统

　　6.1系统结构

　　Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了很大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

　　适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

温度在线监测系统结构图

　　6.2系统功能

　　测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

　　温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

　　温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

　　运行报表：查询及打印各测温点时间的温度数据。

　　实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

　　历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

　　6.3系统硬件配置

　　温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

　　7结语

　　总的来说，在线测温技术的不断优化对于保障10kV高压开关设备的安全稳定性具有重要意义，发展研究10kV高压开关设备的在线测温技术，可以及时了解掌握高压设备的温度情况，提升温度测量的准确性和及时性，并形成高压设备温度测量的自动化管理，给温度监测人员提供正确的决策依据。在线测温技术的发展，对完善我国电力系统的安全性建设有重要的意义，有利于促进我国电力事业的安全发展。

　　参考文献

　　[1]张晓东.10kV高压开关设备的在线测温技术探析[J].科技风,2014(18):89.

　　[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版．

　　[3]安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10