高压开关设备触头温升影响因素

发表时间:2021/2/4   来源:《电力设备》2020年第30期   作者:王坤
[导读] 摘要:众所周知,在整个电力系统结构中,高压开关设备都是重要的组成部分,因为其本身具有可靠安全、密度高、体积小以及空间操作能力强等优势,所以在电力领域中占据重要地位。
        (安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司技术中心  安徽芜湖  241008;安徽省电器设备电磁兼容(EMC)省级实验室  安徽芜湖  241008;安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司  安徽芜湖  241008;)
        摘要:众所周知,在整个电力系统结构中,高压开关设备都是重要的组成部分,因为其本身具有可靠安全、密度高、体积小以及空间操作能力强等优势,所以在电力领域中占据重要地位。设备触头温升现象是实际使用过程中常见的问题,会给电网稳定运行带来严重影响。
        关键词:高压开关设备;触头温升;影响因素
        所谓智能化开关结构,主要是在传统意义上的电器装置中,将相关处理器、电力电子、传感器、网络通讯以及新式开关制造等诸多技术有机融合起来,让其有着智能化的核心。和传统开关相比,智能化的开关不仅性能高,而且可靠性也更强,有着自我诊断以及在线监测等功能,在很多领域都起到了重要作用。
        1.高压开关触头温升检测技术的现状分析
        1.1 变色片检测
        所谓变色片的检测技术,其具体机理虽然各种各样,但是相关物体都会在受热之后发生一系列的物理和化学变化,因为分子结构发生改变,所以反射光颜色也会随之而变化,例如,晶型的失水、转化、分解、氧化以及升华等让光散射频带发生转移,依照颜色变化可以分成单变色抑或是多变色、可逆抑或是不可逆,并且不同颜色所对应的温度也会有所差异,其中,当温度复原时,颜色也跟着复原的情况,是属于可逆型多变色系列;而只有一种颜色发生变化时,则属于单变色系列;颜色不能复原就是不可逆系列,能够将已超温颜色留存下来,所以能够被用来记载那些超温事故的发生过程及隐患情况,受到了人们的广泛青睐[1]。在部分场合中,人们希望能够将可逆和不可逆优势有机融合起来,所以,兼具可逆和记录性能的产品就应运而生了,其不仅具有良好的抗浸耐水性,能够在那些普通温度计无法测量的特殊物体中得到有效应用,还能及时做出响应,通过合理的巡视检查,减少安全事故发生的概率。与此同时,因为产品比较轻巧,携带起来很方便,在安装上也很容易,所以能够在很大程度上减少费用的投入。值得注意的是,触头系统需要深入到触头盒的内部,在粘贴和观测方面有所不便,再加上人在主观认识上存在差异性,所以最终的观测结果误差可能比较大。
        1.2 红外线测温与成像仪检测
        众所周知,红外测温仪的组成部分主要包括光学系统、信号放大器、显示输出以及光电探测器等。其中,光学系统能够将视场范围内的红外辐射能量汇聚起来,视场大小主要由测温仪器中的光学零件和其具体位置所确定;红外能量可以在光电探测仪中聚焦,并逐渐转变成为电信号形式;相关信号在放大器以及信号电路的处理下,在仪器内部所设置的算法与发射率校正以及温度补偿作用下,变成被测目标温度值。对于工业化的红外测温仪器来说,在进行物体表面温度的测量过程中,其中的光传感器会辐射、反射和传输相关能量,并借助探头来完成能量的收集和聚焦,同时经由其余电路将各种信息转化成读数在机上显示出来,本机配备有激光灯,能够在很大程度上提升测量的准确性[2]。
        所谓的响应时间,主要代表测温仪针对被测温度发生变化时的反应速度,和信号处理电显示系统以及光电探测器等的时间常数联系紧密。新型测温仪的响应时间能够达到lms,和接触式的测温方式相比要快很多,若是测量目标运动抑或是加热速度较快时,选用响应时间短的测温仪,能够保证充足的信号响应,不会给测量精度带来不利影响。当然,对于那些静止或者有热惯性存在的目标进行测量时,测温仪在响应时间方面的要求就可以有所降低,由此观之,需要根据被测目标的实际情况来合理选择测温仪,尽可能保证被测设备具体温度分布以及故障位置温度值和温升值的准确性,此项信息不仅能够给设备故障判断提供有效依据,还能进一步明确故障的属性、部位和严重程度。所以,做好相关温度计算与修正工作就显得很有必要,可以最大限度的提升设备温度检测的精准性。

然而,实际在对现场各项设备实行红外检测的过程中,因为受到检测条件与环境变化等因素的影响,所以可能会出现同一设备由于有着不同的检测条件,导致最终结果存在差异。所以,为了让红外检测的效果得到最大化增强,就需要在现场检测环节亦或是分析处理有关检测结果时,采取有效措施来选择更加科学的检测条件,让现场检测结果得到合理修正。
        这种检测技术,因为是非接触式的测温形式,所以能够在很大程度上减少接触危险发生的概率,并且不会给被测物体带来损害;再加上实际测温的操作比较简单,可以做到即时响应;除此之外,在测温过程中不会受到可见光的影响。但是值得注意的是,测温仪只能接收到直线反射回来的光信号,针对可视范围之外的无法进行观测,同时被测物体表面的状态、材料性质以及诸多环境条件等,都会给测温结果的准确性带来严重影响。
        1.3 有线式检测
        这种检测方法主要是借助温度探头来对附近温升情况进行合理检测,属于单点式测温形式,有着很高的性价比,不仅测温结果准确度高,而且能够实现连续测温和自动报警。值得注意的是,因为在测温的过程中,需要和被测物体相接触,所以实际的安装和维护工作比较困难,再加上很容易受到电磁信号的干扰,导致其可靠性不高,误报警现象频繁出现[3]。
        1.4 光纤测温检测
        众所周知,光源处所发出的光在经过放大之后,从光纤到传感器的热敏材料处,每个传感器都会反射一个和自身温度相关的窄谱脉冲式光信号,同时信号处理环节要对返回来的信号列实行滤波采样以及分析操作,这样就能明确各个传感器中的温度情况。使用这种技术进行检测,有着更高的实时精准性和灵敏性,寿命比较长;同时也能更好的抗击高压、腐蚀和电磁干扰,可以实现连续测温和自动报警,在维护方面也较为方便。然而,值得注意的是,因为设备比较昂贵,施工程序较为复杂,所以维护的成本投入相对较高。虽然光纤光栅的测温系统定位很精准,但是需要大量光缆条数。
        2.SmartArm智能触壁技术
        所谓SmartArm智能型触壁,是一种开关主回路的温升检测方式,通过设计一体化触壁,不仅能够将全部元件都嵌入触壁内部,完成一体化的浇注作业,还不需要捆绑其他器件,就能保证在保持外观一致性的基础上,不会对柜内具体的电场分布造成影响。与此同时,这种技术中所应用到的数字化温度传感器,不仅有着高精度、紧凑以及可靠等特性,还通过了严格意义上的热加速型老化试验[4]。除此之外,在SmartArm中应用磁饱和与自供电相关技术,并且iVD4中内置有自取电的CT,不需要使用电池,所以能够在很大程度上减少电池所带来的安全隐患。
        结束语:
        综上所述,现代化发展的大背景下,对于智能开关的应用变得更加广泛,这也加重了触头部位的温升情况。为了有效解决这个问题,就需要根据实际情况,合理选择相关的测温技术和方案,对各项设备的温升状况进行实时监测,从而更好的为人们提供电力服务。
        参考文献
        [1]李晶,满家健,周电波,等.金属封闭高压开关柜手车触头温度场仿真分析及实验研究[J]. 高压电器,2015,051(008):74-79.
        [2]王春雷,卞海荣.金属封闭高压开关柜触头发热机理分析及预防过热故障措施探讨[J].建筑工程技术与设计,2018,000(033):5147.
        [3]董驰,顾朝敏,陈志勇,李晓峰,庞先海,谢津波.高压开关柜梅花触头压力检测判据确定[J].河北电力技术,2020,39(04):17-18+53.
        [4]梁珂.金属封闭高压开关柜触头发热机理及预防过热故障措施探讨[J].中国高新技术企业,2015,000(021):74-75.
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