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        開關柜的遠控

        開關柜實現了遠方監控的技術后,其運行方式應是在變電站的12kV配電裝置室內,幾十臺開關柜在運行著,它們中每一臺的運行狀態都在被某一變電站的或上一級變電站的中央控制室監控著。
        理想的監控內容包括:
        1.柜內空氣的溫度、濕度數據,其自動加熱除濕裝置是否動作;
        2.主回路電壓的每時刻數據,是否有瞬時過電壓出現,峰值多少,這個瞬時過電壓在哪一個開關柜內造成了閃絡,閃絡發生在柜內哪個部位;
        3.主回路電流的每時刻數據,過負荷或更大的過電流出現在哪個時段,信號或保護裝置的反應和處置是否正確;
        4.柜內主回路各關鍵點的溫升數據同時在被監測,以便工作人員對出現危險情況的開關柜采取減負荷或停運檢修的措施。如果因主回路過熱致使有機絕緣物碳化而散發了煙霧,則更是被及時監測到并向中控室發出信號,通知工作人員采取相應措施;
        5.二次回路關鍵線段也被監測著,當這些線段的接點接觸不良時、或導線折斷時,中控室將收到信號,工作人員應及時前去檢修;
        6.監控內容還包括每個開關柜內隔離開關、斷路器、接地開關的合分狀態,或手車式開關柜手車的位置,并在中控室就可以進行隔離開關、斷路器的合閘分閘,手車自實驗位置前進至運行位置、或自運行位置后退至試驗位置的操作。
        作為開關柜的設計人員,我們一直希望開關柜能實現上面描述的這種工作狀態,柜內可能形成事故的先兆都被安裝在柜內的探測器監察到,并報告給中央控制室,所有開關元件包括手車都能自遠方的中控室電動操作。這首先是運行人員多年以來的愿望,他們經歷過的各種事故幾乎都是突然發生,事故往往造成一臺或數臺開關柜完全報廢。
        事故根苗其實就那么幾種:局部的絕緣損傷、柜內空氣濕度過高、電器連接面接觸不良等等。這些事故根苗形成大事故之前都有先兆的,而且現代的科學技術也
        有能力監測到這些先兆。當然,實現對這些事故先兆的完全監測存在技術上的諸多瓶頸形成產品也還要走很多的路,但重要的是我們要開始做起來,這是對用戶運行人員多年來愿望的尊重。開關柜實現遠方控制、變電站實現元人值班這更是出自運行人員的要求。
        但固定式開關柜隔離開關遠方電動合分閘、手車式開關柜手車遠方電動推進退出是制約著開關柜能否實現遠方控制、甚至實現變電站元人值班的關鍵問題。開關柜設計人員已做出了回應,我們新設計的新型固定式開關柜中已包含了隔離開關電動操作機構,技術介紹文章"固定式開關柜新設計"已刊登在《高壓開關行業通訊》2006年第3期,該產品現正在試制,試驗成功后將再向行業介紹。手車的電動操作也已有人在探索,相信也是可以有成果的。電動操作的難點不是這種機構能不能設計出來,而是要在試制試驗中選擇出好的數據匹配,包括操動一臺或操動二臺隔離開關時,隔離開關助力彈簧出力大小和過中位置,電機功率和減速器匹配等,這是耗時耗力的探索過程,只有這樣才能使批量生產的產品順利地被用戶接受。
        相對來說,監測柜內事故先兆就更困難了,幸運的是,柜內空氣溫濕度監測并控制加熱器來調節這個課題已被解決并形成為產品,我們應感謝做這項工作的單位和同志。其他幾方面的課題也亟待研究形成產品,解決這些課題所需要的專業知識已經超出了我們的知識范圍,現在只能嘗試著探索一下,以引起同志者的興趣,共同推動這項研究工作。
        閃絡監測
        主回路過電壓使柜內絕緣被擊穿,形成對地短路或相間短路,這種事故不是我們討論的范圍。主回路瞬時過電壓出現時(如操作過電壓),它可能不會使柜內絕緣被擊穿,卻可能使絕緣的薄弱點出現閃絡,閃絡過后,主回路仍在繼續運行。閃絡點的絕緣雖未被完全破壞,但已有損傷,成為了事故隱患,需要在開關柜檢修時更換此絕緣件,中控室可以監測到瞬時過電壓,但不能監測到閃絡,以及閃絡發生在哪臺開關柜的哪個部位。如果運行人員恰好正在此時觀察著開關柜的內部,則會看到閃絡的電閃藍光、聽到閃絡的嘛啪聲、聞到臭氧的氣味,真是聲色具茂,可惜運行人員不可能正巧在此看著。要是在柜內適當的位置安裝探測頭,能感知閃絡的電光,連同時間地點傳到中控室,問題就解決了。要根據每臺開關柜內主要絕緣件的布置來設定探頭的位置和數量,這樣的探頭,技術上是應該能做到的。
        發熱監測
        高壓開關設備導電體連接處和觸頭部位接觸不良,會產生溫度驟增。溫升過高會使導電體連接處和觸頭接觸表面過早地氧化腐蝕,導致接觸電阻增加,進而將加劇溫升數值的增加形成惡性循環。同時由絕緣材料制成的零部件會因受到熱的作用絕緣強度急劇下降,直到被電壓擊穿出現故障。因此,采用在供電系統發生故障之前能及時發出調控指令的溫升監控裝置防止故障發生,越來越顯得重要了。
        紅外掃描測溫儀是一個通過旋轉的光學系統在900視場內對被測各點的紅外輻射能量掃描,完成表面溫度場測量的。再通過現場總線將數據傳到上位計算機對目標進行監測、監控。還有一種電子溫度傳感器,敷設在被測點附近的母線上。見圖3。它由自己的獨立電源供電,能量取自通以電流的母線周圍交變的電磁場。它是由石英晶體組成的振蕩器,它能隨溫度的變化產生不同的頻率信號經過電子線路轉換成光電信號,無線傳送給紅外光接收器。計算機的軟件對電子溫度傳感器的數字信息進行識別、比較、處理。它有明顯不足,若是傳感器一旦出現故障很難在線維護、修復。
        這兩種溫度傳感器實用中要求較嚴格:諸如紅外光信息的傳遞應為直線,還需要瞄準與調焦等;且容易受到電場、磁場、材料輻射率、距離系數、背景光的干擾。
        開關柜結構的緊湊設計引入了觸頭盒、絕緣罩一類的部件,對紅外光信息的直線傳遞形成障礙,確實限制了該項技術在高壓開關設備中的發揮。以非接觸遠距離遙測的方式實現溫度信息采集的系統,價格昂貴也制約了在高壓開關領域推廣應用的進程。但是刊登在《高壓開關行業通訊》2006年第3期"固定式開關柜新設計"一文介紹的新結構,確能為這兩種溫度傳感器的應用提供平臺。
        光纖溫度傳感器也在研究中。這項技術需要在開關柜一次回路中敷設多路光導纖維,人為地增加了出現絕緣故障的可能性。
        基于高壓開關設備溫升在線監測予警系統,長期以來技術上的瓶頸未能突破,也有另辟新思路將故障隱患一般理解的"超限",定位在"異常"。結合負載電流值用巡檢的方式監測開關柜殼體溫升變化規律,建立對應于觸頭溫升變化規律的數學模型。對采集的大量數據用軟件進行比較、分析、篩選發出溫升"異常"的予警信息及調控指令。
        總之,對于溫升在線監測課題一直是業內的熱點。高壓開關設備需要價格低廉、實用性強的溫升在線監測予警系統及早面世。

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