摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电力行业发展也十分快速。高压开关柜健康可靠运行是配电网络安全运行的基础，因此电力企业和用户一直致力运用技术手段来提高设备健康度和运行可靠性。但因高压开关柜运行数量庞大，且其各主要部件均被包裹在金属外壳内不利于日常维护检查，以及部分生产厂家为降低成本而采用质量无保障元器件等客观原因，以致高压开关柜烧毁、损坏事件还时有发生。本文针对近期一典型高压开关柜故障进行深入分析，并通过实验验证目前老旧高压开关柜在运行中还面临的一些安全隐患，提出了预防与处置措施。
关键词：电气设备；高压开关柜；无线测温技术
引言
保障电力系统稳定安全运行的一个重要部分为高压开关柜。高压开关柜的运行状态非常关键，因为整体温度太高会逐渐损耗其电气设备。分析 10 kV 高压开关柜无线测温技术，阐述 10 kV 高压开关柜无线测温系统的设计、技术特点及工作原理，总结了无线测温技术在 10 kV 高压开关柜中的应用。
1效益分析
（1）无源无线测温系统的投入使用，可以对开关柜的温度进行 7*24h 不间断的实时监测，及时发送准确的监测数据，防止因为电气设备温度过高而造成电网故障。另外，该系统提供实时报警功能，可以实现防范于未然，避免不可预估的损失产生。（2）本系统投入运行后，就可以不用安排检修人员进行定期现场维护，并且能够实时了解设备运行温度，发现温度变化即刻预警，可以减少设备运行故障发生次数和时间，提高供电质量，为电力企业创造更多的经济效益，也能够保证用电企业的正常运转。假设本系统投入使用后，每年减少 1 次停电检修，检修时间为 8h，本系统还能够减少停电次数，提高供电质量，为供电企业赢得较好的口碑和效益。
210kV 高压开关柜无线测温系统的整体设计
2.1温度传感器的选择
一般工业场所使用的温度传感器主要有热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、热敏电阻温度传感器以及集成温度传感器等。整合多个传感器可以发现，每一个传感器自身都有明确的温度测量范围。明确的温度测量范围值，可以认知其传感器的适应温度环境的变化程度。结合设计成本和难度，绝大多数 10 kV高压开关柜无线测温系统都会选择应用 DS18B20 温度传感器。究其原因，主要是其 DS18B20 温度传感器的价格比较实惠，同时具备高精度测量、简便的测温路线以及使用拓展性方便的优势。
2.2开关柜异常发热隐患预防及处置措施
一是改进触头材质，特别是提高触头表面镀银层厚度要求。早期开关站动、静触头表面镀银层厚度要求为 6μm，根据广东电网有限责任公司 10 kV-35 kV 高压开关柜技术规范（通用部分）的最新要求（版本号：GD2019-01），滑动连接触头镀银层厚度宜不小于 20μm，至少不小于 12μm。二是更换触头弹簧。弹簧长时间运行后弹力下降，降低动、静触头咬合力，导致接触电阻上升。建议结合回路电阻测试结果，与小车开关的动触头整体更换。三是将柜内静触头盒更换为带通风通道的触头盒，有利于动静触头散热。四是当开关柜负荷电流≥ 50% 开关柜额定电流时，应加装在线测温装置，必要时还可以加装特高频局部放电在线检测装置，以便实时掌握开关柜运行状态。五是目前电力设备交接规程及预试规程均未对开关柜包含小车开关静触头在内的回路电阻作出要求，建议在基建工程竣工验收及开关柜母线停电清扫时开展开关柜整体回路电阻测试（包含小车开关动静触头），及时发现和消除触头接触不良带来的安全隐患。
2.3温度传感器模块
本系统采用的 MLX90640 是一种新型红外传感器，具有 32×24 像素红外阵列，工作温度为 -40~85 ℃ ，可测量的温度为 -40~300 ℃ ，采用业界标准的4 引脚 TO39 封装，带有 I2C 兼容数字接口。因其小尺寸、低成本、高集成度、高精度、低功耗、视野广等诸多优点而被选用， MLX90640 由 3.3 V 电压供电， MLX90640 的SCL 、 SDA 引脚各经限流电阻和上拉电阻通过 I2C 接口连接到主控芯片上。
2.4高压侧供电方式选择
供电电源间的高压侧电路需要满足不间断供电、抗干扰能力强以及高稳定输出等要求。目前的供电方式主要有激光供电、太阳能供电、CT 互感器电源供电以及电池供电等。但是，10 kV 高压开关柜无线测温系统主要应用了 CT 互感器电源供电方式，因为 CT 互感器电源供电更能满足高压侧电路多种需求点，同时具备结构安全、应用成熟以及使用环境优良的优势。
310?kV 高压开关柜无线测温技术的应用
由温度敏感元件组成的 10 kV 高压开关柜会组成振荡回路输出与温度有关的频率信号。10 kV高压开关柜无线测温技术应用其中，能充分满足系统并发挥其自身特有的数字化特点，进一步抑制强电场的干扰性，达到过热警报的目的。此外，监控设备还可以借助微机联网方式，得到全方位的集中式监测。实际应用到 10 kV 高压开关柜中的无线测温系统的优势非常明显，即性能可靠、结构简单、体积小、便捷安装和操作。因此，多数 10 kV 高压开关柜都会应用无线测温系统进行相应的测温。同时，整个无线测温系统的价格并不高，是人们可接受的系统价格范围。小巧结构设计的无线测温模块便于变动其开关柜，即进行开关柜配套时，即使原柜结构没有发生变动，也能进行快速安装工作。只要对应开关柜配件，再打上相应的安装孔，就能实现快速安装。整个安装过程不会影响原有的开关柜的无线测温系统性能，尤其是针对开关柜的绝缘性能，安装过程中绝缘性能非常好。智能电网的安全生产是一个庞大且繁杂的系统工程，经过不断发展系统工程，明确系统工程作为电力公司以及全社会改革与创新的前提，能不断推动我国智能电网的发展进程。国家早在 2006 年就发布了多个系统电力设备安全使用的重要文件，明确认知其国家优先发展以及实施的主体是智能电网安全保障。我国当前处于经济发展的增长时期，国家电网的电力供电量已经不能满足居民的日常生活和社会生产需求。因此，国家必须加大电网的供电量，但这样会导致电网电器设备出现隐患，尤其是对于智能电网末端的 10 kV 高压开关柜。因此，只有确保高压开关柜的绝对安全，才能进一步促进电网温度监测效果。
结语
高压开关柜作为电力系统中极其重要的电力设备。 在电力传输过程中，承载着控制电力线路、保护用电设备等重要功能。 由于开关柜是封闭且紧凑的，无法有效散热；加上开关柜处于高电压、大电流、高磁场的环境中，必然存在发热问题。高压开关柜重大紧、急缺陷还呈上升趋势，其中零部件质量是众多因素中最为主要的原因，占比达到 32%；因此，针对大电流高压开关柜，向重要用户供电及负载率大于 50% 以上的馈线开关柜，安装在线测温、高频局部放电监测装置等技术手段，是实时掌握高压开关柜运行状态，及时消除设备各项安全隐患，确保开关柜健康可靠运行的重要举措。
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