3. 智能監(jiān)測(cè)的改造
中壓開(kāi)關(guān)柜智能化改造基于常規(guī)開(kāi)關(guān)柜，通過(guò)在關(guān)鍵位置布置多種智能傳感器、多功能采集器，智能化測(cè)控、操作終端，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜智能化。
3.1 智能量測(cè)的更新
新型微機(jī)保護(hù)及配網(wǎng)自動(dòng)化終端功能更加豐富，所需要的電流、電壓功率很小。新型電流傳感器、電壓傳感器與微機(jī)保護(hù)直接配合，完成對(duì)開(kāi)關(guān)柜的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電能量等數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算，并可以對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合閘操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線開(kāi)關(guān)的故障識(shí)別、隔離和對(duì)非故障區(qū)間的恢復(fù)供電，有些還具備保護(hù)和備用電源自動(dòng)投入的功能。
采用新型電流電壓傳感器更換老舊電流、電壓互感器，或是通過(guò)更換集成新型傳感器的斷路器隔室實(shí)現(xiàn)整體智能化改造，隔室觸頭盒集成電流傳感器，實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)、保護(hù)功能。采用新型的電容式傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電壓信息采集，智能裝置還能夠根據(jù)電壓的運(yùn)行功率判斷出電流的方向，實(shí)現(xiàn)方向保護(hù)；
老式電流、電壓互感器尺寸龐大、安裝空間大，新型傳感器尺寸小、重量輕。如圖1所示，電流傳感器安裝在抽出式斷路器隔室觸頭盒前部，方便安裝和維護(hù)，通過(guò)RJ45插頭網(wǎng)線連接，實(shí)現(xiàn)了小型化、數(shù)字化，減少了現(xiàn)場(chǎng)改造工作量。
圖1 智能傳感器的安裝
3.2 斷路器的智能化
對(duì)于非常老舊開(kāi)關(guān)柜中的斷路器需要更換的，可以采用新型智能斷路器，更換和原斷路器接口尺寸一致的智能斷路器，快速實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜的智能化，智能斷路器集在線監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，可以對(duì)真空斷路器三相分合閘機(jī)械特性、分合閘電磁鐵電流以及儲(chǔ)能電機(jī)電流、觸頭溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。智能斷路器還集成保護(hù)和控制單元，電流、電壓傳感器測(cè)量每相電流、電壓將測(cè)量值和保護(hù)狀態(tài)傳達(dá)給控制系統(tǒng)，通過(guò)保護(hù)單元控制開(kāi)關(guān)繼電器提供變電站保護(hù)、控制、測(cè)量和監(jiān)視功能，以太網(wǎng)端口傳輸數(shù)字和通信信號(hào)。
對(duì)于不更換斷路器的改造，可以采用非介入式回路監(jiān)測(cè)裝置，如圖2所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器控制回路的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)采集分合閘線圈電流、儲(chǔ)能及分合閘線圈通流時(shí)間、分合閘時(shí)間、儲(chǔ)能電流、儲(chǔ)能時(shí)間，通過(guò)處理運(yùn)算獲得儲(chǔ)能電機(jī)電壓電流曲線、分合閘線圈電壓電流曲線、儲(chǔ)能次數(shù)、分合閘次數(shù)、分合閘線圈操作時(shí)間和儲(chǔ)能電機(jī)操作時(shí)間等數(shù)據(jù)，通過(guò)AI實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器機(jī)械性能的評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器機(jī)構(gòu)的缺陷。監(jiān)測(cè)裝置配備有就地顯示裝置，具備顯示設(shè)定值、測(cè)量值、異常報(bào)警等功能，還具備RS485通訊Modbus通訊功能，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通訊。
圖2 非介入式監(jiān)測(cè)裝置組成
相比較于在原有斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝位移傳感器等智能化改造，非介入式控制回路監(jiān)測(cè)在不影響斷路器的機(jī)械性能、絕緣性能就可以實(shí)現(xiàn)操動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)斷路器彈簧老化、機(jī)構(gòu)磨損、線圈短路等影響斷路器分合閘特性的問(wèn)題。監(jiān)測(cè)裝置安裝在開(kāi)關(guān)柜儀表室內(nèi)部，一側(cè)與控制電源連接，另一側(cè)與抽出式斷路器航空插座連接，不改變?cè)瓟嗦菲骺刂苹芈?。監(jiān)測(cè)裝置配備的就地顯示裝置可以安裝在儀表門上，通過(guò)RS485通訊和后臺(tái)系統(tǒng)連接。
3.3 關(guān)鍵部位溫升的監(jiān)測(cè)
溫升直接影響到開(kāi)關(guān)柜的安全運(yùn)行和壽命，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)溫升，對(duì)觸頭等動(dòng)連接點(diǎn)、電纜、母線的連接點(diǎn)等關(guān)鍵部位進(jìn)行溫升監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作、安裝、產(chǎn)品質(zhì)量等缺陷，避免長(zhǎng)期溫升過(guò)高導(dǎo)致的加速老化、破壞絕緣。
測(cè)溫的方式有很多種，對(duì)于老舊開(kāi)關(guān)柜的智能化提升，可以采用非接觸式紅外測(cè)溫方式，或通過(guò)安裝在母排上的溫度傳感器測(cè)溫，無(wú)線傳輸方式將測(cè)量的溫度發(fā)送到接收端。
3.3.1 非接觸式紅外測(cè)溫
紅外測(cè)溫，一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量，物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度。
紅外測(cè)溫由于可靠性高，是現(xiàn)在全球電力溫度監(jiān)測(cè)的主要手段，通過(guò)紅外觀察窗手持式測(cè)溫槍已廣泛使用，DL/T664電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紅外測(cè)溫有著明確的規(guī)定，紅外測(cè)溫還是最有效直接的溫升監(jiān)測(cè)手段，通過(guò)手持式測(cè)溫槍定期對(duì)開(kāi)關(guān)柜特別是易發(fā)生故障的電纜連接頭等部位進(jìn)行溫度測(cè)量，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，已成為變電站等運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)程序。而通過(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的紅外測(cè)溫傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量銅排、觸頭連接點(diǎn)以及電纜連接頭的溫度，更加直接有效。
非接觸式紅外傳感器，通過(guò)在機(jī)箱內(nèi)部提供連續(xù)溫升監(jiān)控功能，非接觸式紅外測(cè)溫的可靠性非常高，使用壽命可達(dá)40年。另外傳感器不安裝在導(dǎo)電回路上，不影響開(kāi)關(guān)柜導(dǎo)電回路，也不需要擰松螺栓以安裝新的溫升監(jiān)測(cè)設(shè)備，灰塵不會(huì)通過(guò)光纖維上產(chǎn)生潛在的電弧路徑，不會(huì)損害導(dǎo)體之間的電氣絕緣間距，安裝后不需要任何維護(hù)。
紅外在線監(jiān)測(cè)在開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用如圖3所示。在老舊開(kāi)關(guān)柜中，將測(cè)溫傳感器安裝在與帶電母線保持足夠電氣間隙的安裝板上，傳感器測(cè)溫探頭與母線上需要側(cè)溫的位置對(duì)應(yīng)，傳感器連接線沿著二次線槽進(jìn)入采集終端，數(shù)據(jù)終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)RS485通訊與后臺(tái)系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵連接部位的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
圖3 紅外測(cè)溫傳感器開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用示意
3.3.2 接觸式測(cè)溫，無(wú)線傳輸
無(wú)線測(cè)溫傳感器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝空間位置，可以選擇無(wú)源或有源形式，無(wú)源測(cè)溫裝置采用合金片鎖扣式安裝，無(wú)需電池與電源，通過(guò)無(wú)線CT取電，可以方便對(duì)高壓柜的斷路器梅花觸頭、母排、電纜、電纜搭接處等位置進(jìn)行可靠測(cè)溫。
有源測(cè)溫裝置在開(kāi)關(guān)柜中的安裝如圖4所示，裝置包括多個(gè)測(cè)溫傳感器和一個(gè)無(wú)線發(fā)射器。小型化傳感器可安裝在母線連接、靜觸頭等處，采用絕緣綁帶固定，傳感器連線沿著銅排連接到無(wú)線發(fā)射器。無(wú)線發(fā)射器固定在母線上相間或距地電氣間隙較大的位置，無(wú)線傳輸，高壓隔離，體積小，不受開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)和空間影響，無(wú)需維護(hù)，自帶鋰亞電池，最長(zhǎng)可運(yùn)行8年。測(cè)溫接收器安裝在開(kāi)關(guān)柜儀表室內(nèi)部，或者安裝在開(kāi)關(guān)柜室其它部位，一個(gè)接收器可以接收100個(gè)傳感器的信號(hào)，且支持150m長(zhǎng)的通信距離。有源測(cè)溫裝置安裝位置靈活，最小電氣間隙不受影響，不管母線是否通有電流，都可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度的監(jiān)測(cè)。
圖4 無(wú)線測(cè)溫裝置在開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用
3.4 弧光保護(hù)的集成
隨著運(yùn)行年限的增加，老舊開(kāi)關(guān)柜發(fā)生內(nèi)部電弧故障的機(jī)率不斷增加，老舊開(kāi)關(guān)柜一般缺乏IAC內(nèi)部電弧等級(jí)設(shè)計(jì)，柜體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能承受內(nèi)部電弧故障。內(nèi)部電弧故障會(huì)造成開(kāi)關(guān)柜嚴(yán)重的破壞，人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。電弧持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，破壞程度越大，如果在35ms內(nèi)切除故障，損壞程度比較輕，檢查絕緣沒(méi)有問(wèn)題后便可繼續(xù)投入使用；在100ms內(nèi)切除故障，有較小的損壞，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的清理、檢測(cè)及維修后便可繼續(xù)投入運(yùn)行；但超過(guò)500ms后切除故障，就會(huì)造成部分設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至人員傷亡，需要更換損壞的設(shè)備才能夠投入運(yùn)行。通過(guò)傳感器檢測(cè)弧光、弧聲、電壓電流、壓力等電量和非電量信號(hào)，并對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析或與相應(yīng)的設(shè)定值進(jìn)行比較，快速判斷內(nèi)部電弧故障，從而通過(guò)對(duì)應(yīng)的進(jìn)、出線斷路器分閘，切斷能量，快速熄滅電弧，減少損失。
弧光保護(hù)傳感器安裝在電纜室、母線室和手車室，如圖5所示。傳感器放置在靠近電弧易發(fā)區(qū)，如母線、電纜連接區(qū)域，以盡量減少光和聲音信號(hào)之間的延遲。在接地的隔板上的適合位置開(kāi)孔或支架上安裝弧光保護(hù)傳感器， 傳感頭朝向電弧可能發(fā)生的位置，注意光纖的彎曲半徑，傳感器和光纖不應(yīng)懸掛以免在靜電場(chǎng)中形成爬電路徑?；」獗Ｗo(hù)主控單元安裝在儀表室內(nèi)部。
圖5 弧光保護(hù)傳感器的安裝
來(lái)源：會(huì)說(shuō)電氣
