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智能化高压电器温升的在线监测

文章来源:电工技术杂志 作者:陈振生 周骁威 点击:次 时间:2014/3/4 13:08:24 转载:

1 引言

现在电网容量迅速增长,运行电压也不断提高,这就要求高压电器设备少占空间,向小型化发展。70 年代初诞生了全封闭电器( GIS) ,它将高压断路器、隔离开关、互感器等高压电器元件合理组合,装入金属封闭壳内,再充入SF6 气体,现已广泛用于高压和超高压领域。工农业发展和人民生活水平不断提高,除了需要电能成倍增长,也要求高的供电质量及可靠性。

为了提高供电可靠性,不但要求高压电器有高的质量,也要求其在运行时具有自诊断功能,以便管理人员及时发现故障前兆,提前采取防患措施,变“定期检修”为“按状态检修”。例如GIS 在运行时,金属箱内部出现局部放电,导致联接处异常温升,在箱外无法及时发现,而使故障扩大,以致形成击穿而波及相邻电器元件,造成电网停电。高压断路器中的导电回路,在正常运行时,长期通过工作电流,产生的能量转变为热能,使电器材料温度升高但不会超出规定范围;在非正常运行时,会使电器材料温度升高且超出规定范围,从而使电器材料的机械强度、物理性能等下降,因此在国家标准中规定了不同电器材料的允许长期工作温度。在高压断路器的结构中,静触头、动触头是一对基本元件,在静、动触头接触时, 它们之间有一个接触电阻,当电流流过触头时,由于接触电阻的存在要引起触头的发热,接触点的温度不能超过触头的材料熔点,否则会使两触头之间发生熔焊,在发生故障时无法很好地完成开断任务。

液压机构是220kV 以上高压、超高压断路器中使用的主要操作机构,这种操作机构受温度的影响:当温度降低后,油的黏度增大,因而液压系统的阻力系数也增大,致使合、分闸速度减小;反之,当温度升高后,合、分闸速度增大。因此对液压油温度的在线监测与控制是十分必要的。

综上所述,对电力系统中的智能电器设备温升的测量及在线监测,可以保证设备可靠运行及对用户可靠供电,大力开展智能电器温升的测量及在线监测研究是当务之急。

2 智能电器中关键部位温升在线监测

211 利用Fabry - perot 槽进行温度在线监测

高压开关柜内母线联接处的接触电阻有一定要求,在出厂前用“回路电阻测试仪”离线测试, 其原理是在母线联接处通过100A 直流电流,测出其两端电压, 即可求得接触电阻。开关柜出厂后,由于运输、安装、碰击等致使接触恶化,接触电阻增大,以及在插接处接触不良造成供电中断的事故常常发生。

文献[1 ] 介绍了Fabry - perot 光微薄硅温度传感器在线测温技术,该技术已在变电站设备的状态监测技术中应用。它是利用对温度敏感的Fabry2perot 槽研制出的一种温度探头, 其原理如图1 所示。该装置是由一薄硅片构成,在它中段的顶部和底部蚀刻出矩形槽,然后在薄硅片顶粘贴一层玻璃,该玻璃的热膨胀系数与硅片的热膨胀系数不同。当该处温度变化时,因两种材料的热膨胀系数不同,在其内部产生内应力,内应力改变了槽的深度。用光纤将多色光送入照射Fabry - perot 槽,反射出的调制光也经光纤送出,调制的输出信号是用光学干涉测量方法测量的。

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