開關(guān)柜實現(xiàn)了遠(yuǎn)方監(jiān)控的技術(shù)后,其運行方式應(yīng)是在變電站的12kV配電裝置室內(nèi),幾十臺開關(guān)柜在運行著,它們中每一臺的運行狀態(tài)都在被某一變電站的或上一級變電站的中央控制室監(jiān)控著。
理想的監(jiān)控內(nèi)容包括:
1.柜內(nèi)空氣的溫度、濕度數(shù)據(jù),其自動加熱除濕裝置是否動作;
2.主回路電壓的每時刻數(shù)據(jù),是否有瞬時過電壓出現(xiàn),峰值多少,這個瞬時過電壓在哪一個開關(guān)柜內(nèi)造成了閃絡(luò),閃絡(luò)發(fā)生在柜內(nèi)哪個部位;
3.主回路電流的每時刻數(shù)據(jù),過負(fù)荷或更大的過電流出現(xiàn)在哪個時段,信號或保護(hù)裝置的反應(yīng)和處置是否正確;
4.柜內(nèi)主回路各關(guān)鍵點的溫升數(shù)據(jù)同時在被監(jiān)測,以便工作人員對出現(xiàn)危險情況的開關(guān)柜采取減負(fù)荷或停運檢修的措施。如果因主回路過熱致使有機(jī)絕緣物碳化而散發(fā)了煙霧,則更是被及時監(jiān)測到并向中控室發(fā)出信號,通知工作人員采取相應(yīng)措施;
5.二次回路關(guān)鍵線段也被監(jiān)測著,當(dāng)這些線段的接點接觸不良時、或?qū)Ь€折斷時,中控室將收到信號,工作人員應(yīng)及時前去檢修;
6.監(jiān)控內(nèi)容還包括每個開關(guān)柜內(nèi)隔離開關(guān)、斷路器、接地開關(guān)的合分狀態(tài),或手車式開關(guān)柜手車的位置,并在中控室就可以進(jìn)行隔離開關(guān)、斷路器的合閘分閘,手車自實驗位置前進(jìn)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(guān)柜的設(shè)計人員,我們一直希望開關(guān)柜能實現(xiàn)上面描述的這種工作狀態(tài),柜內(nèi)可能形成事故的先兆都被安裝在柜內(nèi)的探測器監(jiān)察到,并報告給中央控制室,所有開關(guān)元件包括手車都能自遠(yuǎn)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(jīng)歷過的各種事故幾乎都是突然發(fā)生,事故往往造成一臺或數(shù)臺開關(guān)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(nèi)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(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)也
有能力監(jiān)測到這些先兆。當(dāng)然,實現(xiàn)對這些事故先兆的完全監(jiān)測存在技術(shù)上的諸多瓶頸形成產(chǎn)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(guān)柜實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制、變電站實現(xiàn)元人值班這更是出自運行人員的要求。
但固定式開關(guān)柜隔離開關(guān)遠(yuǎn)方電動合分閘、手車式開關(guān)柜手車遠(yuǎn)方電動推進(jìn)退出是制約著開關(guān)柜能否實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制、甚至實現(xiàn)變電站元人值班的關(guān)鍵問題。開關(guān)柜設(shè)計人員已做出了回應(yīng),我們新設(shè)計的新型固定式開關(guān)柜中已包含了隔離開關(guān)電動操作機(jī)構(gòu),技術(shù)介紹文章"固定式開關(guān)柜新設(shè)計"已刊登在《高壓開關(guān)行業(yè)通訊》2006年第3期,該產(chǎn)品現(xiàn)正在試制,試驗成功后將再向行業(yè)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(jī)構(gòu)能不能設(shè)計出來,而是要在試制試驗中選擇出最佳的數(shù)據(jù)匹配,包括操動一臺或操動二臺隔離開關(guān)時,隔離開關(guān)助力彈簧出力大小和過中位置,電機(jī)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(chǎn)的產(chǎn)品順利地被用戶接受。
相對來說,監(jiān)測柜內(nèi)事故先兆就更困難了,幸運的是,柜內(nèi)空氣溫濕度監(jiān)測并控制加熱器來調(diào)節(jié)這個課題已被解決并形成為產(chǎn)品,我們應(yīng)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(chǎn)品,解決這些課題所需要的專業(yè)知識已經(jīng)超出了我們的知識范圍,現(xiàn)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(luò)監(jiān)測
主回路過電壓使柜內(nèi)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(xiàn)時(如操作過電壓),它可能不會使柜內(nèi)絕緣被擊穿,卻可能使絕緣的薄弱點出現(xiàn)閃絡(luò),閃絡(luò)過后,主回路仍在繼續(xù)運行。閃絡(luò)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(guān)柜檢修時更換此絕緣件,中控室可以監(jiān)測到瞬時過電壓,但不能監(jiān)測到閃絡(luò),以及閃絡(luò)發(fā)生在哪臺開關(guān)柜的哪個部位。如果運行人員恰好正在此時觀察著開關(guān)柜的內(nèi)部,則會看到閃絡(luò)的電閃藍(lán)光、聽到閃絡(luò)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(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b探測頭,能感知閃絡(luò)的電光,連同時間地點傳到中控室,問題就解決了。要根據(jù)每臺開關(guān)柜內(nèi)主要絕緣件的布置來設(shè)定探頭的位置和數(shù)量,這樣的探頭,技術(shù)上是應(yīng)該能做到的。
發(fā)熱監(jiān)測
高壓開關(guān)設(shè)備導(dǎo)電體連接處和觸頭部位接觸不良,會產(chǎn)生溫度驟增。溫升過高會使導(dǎo)電體連接處和觸頭接觸表面過早地氧化腐蝕,導(dǎo)致接觸電阻增加,進(jìn)而將加劇溫升值的增加形成惡性循環(huán)。同時由絕緣材料制成的零部件會因受到熱的作用絕緣強(qiáng)度急劇下降,直到被電壓擊穿出現(xiàn)故障。因此,采用在供電系統(tǒng)發(fā)生故障之前能及時發(fā)出調(diào)控指令的溫升監(jiān)控裝置防止故障發(fā)生,越來越顯得重要了。
紅外掃描測溫儀是一個通過旋轉(zhuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)在900視場內(nèi)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(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳到上位計算機(jī)對目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測、監(jiān)控。紅外掃描測溫儀運行方式見圖1。其中的紅外溫度傳感器原理見圖2。還有一種電子溫度傳感器,敷設(shè)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(chǎn)生不同的頻率信號經(jīng)過電子線路轉(zhuǎn)換成光電信號,無線傳送給紅外光接收器。計算機(jī)的軟件對電子溫度傳感器的數(shù)字信息進(jìn)行識別、比較、處理。它有明顯不足,若是傳感器一旦出現(xiàn)故障很難在線維護(hù)、修復(fù)。
這兩種溫度傳感器實用中要求較嚴(yán)格:諸如紅外光信息的傳遞應(yīng)為直線,還需要瞄準(zhǔn)與調(diào)焦等;且容易受到電場、磁場、材料輻射率、距離系數(shù)、背景光的干擾。
開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的緊湊設(shè)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(shù)在高壓開關(guān)設(shè)備中的發(fā)揮。以非接觸遠(yuǎn)距離遙測的方式實現(xiàn)溫度信息采集的系統(tǒng),價格昂貴也制約了在高壓開關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用的進(jìn)程。但是刊登在《高壓開關(guān)行業(yè)通訊》2006年第3期"固定式開關(guān)柜新設(shè)計"一文介紹的新結(jié)構(gòu),確能為這兩種溫度傳感器的應(yīng)用提供平臺。
光纖溫度傳感器也在研究中。這項技術(shù)需要在開關(guān)柜一次回路中敷設(shè)多路光導(dǎo)纖維,人為地增加了出現(xiàn)絕緣故障的可能性。
基于高壓開關(guān)設(shè)備溫升在線監(jiān)測予警系統(tǒng),長期以來技術(shù)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(jié)合負(fù)載電流值用巡檢的方式監(jiān)測開關(guān)柜殼體溫升變化規(guī)律,建立對應(yīng)于觸頭溫升變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。對采集的大量數(shù)據(jù)用軟件進(jìn)行比較、分析、篩選發(fā)出溫升"異常"的予警信息及調(diào)控指令。
總之,對于溫升在線監(jiān)測課題一直是業(yè)內(nèi)的熱點。高壓開關(guān)設(shè)備需要價格低廉、實用性強(qiáng)、安全性高的溫升在線監(jiān)測予警系統(tǒng)及早面世。