摘要：在智能电网技术的带动下，智能变电站的大规模建设已经成为社会关注的重点，变电站中压开关柜的智能化改造程度将直接影响电力行业的未来发展。基于此，本文以中压开关柜作为研究对象，通过对中压开关柜的功能分析，探究其内部基本结构与电子组件，并从结构设计、绝缘设计以及温度真空度设计等方面阐述中压开关柜的整体优化设计。
关键词：中压开关柜；绝缘技术；数据检测
引言：变电站中，中压开关柜的功能性体现在能够断开或关闭电力连接线路，保障电力系统的稳定运行。为了使输电线平稳运行，维修人员需要定期对系统进行状态监测，以此延长设备的使用寿命，中压开关柜的数字化与智能化就是以计算机技术为核心，根据电网实际运行情况选择中压开关柜的运行状态，在保护电力系统的同时实现中压开关柜的优化设计。
1.中压开关柜的功能分析
智能化变电站中，中压开关柜作为其中的重要组成部分，应用时需要依靠计算机与传感技术。当前中压开关柜的智能化主要体现在智能监控设备的应用，监控装置采用了TTF真彩显示屏，图像内容清晰并支持一次接线图的高清模拟，各种模拟量与数字量变化情况可以直接通过显示屏体现。中压开关柜的机械设备位置信息能够精确显示，设备在应用时监控断路器发挥着至关重要的作用。判断峰值时间时，需要将其划分为峰值电流幅值、峰值后裔、峰值增加、检测机构卡滞等阶段。检测故障断开次数时，应精准记录中压开关柜的具体故障次数，从而实现对设备的低功耗电源管理，保障在线监测工作质量。在中压开关柜内安装真空传感器，对断路器的真空度进行检测，明确当前设备断路状态，提升监测结果的准确性，不管断路器是处于合闸或分闸的状态，都能监测真空度的变化情况。
2.中压开关柜的基本结构与电子组件
智能化中压开关柜在设计时应用了监测技术、传感技术、数据传输技术以及状态评估技术，在网络支持下连接电力仪表与智能检测设备，实现对中压开关柜功率因数、电流、电压以及电能计量的参数监测。中压开关柜由智能电子组件、图像传感器、温度传感器、湿度传感器、真空度传感器、加热除湿装置以及带电指示器等部分组成。对于中压开关柜内部的智能电子组件，主要包含以下部分：（1）屏幕显示。支持使用彩色显示屏，实时显示中压开关柜的实际模拟状态，对母线图、断路器、手车位置以及接地开关动作状态进行模拟。工业交换机可以将多路工业级图像传感器连接在一起，依靠接地开关的分合闸状态实现对中压开关柜的实时监控。（2）断路器状态监测。断路器安装需要多个传感器，控制单元对传感器采集到的数据进行监测与分析。触头开距与位移曲线在测量时，需要依靠光电式旋转编码器对角位移量的测量，从而得到真空灭弧室触头位移数据。（3）温湿度监控报警。433MHz无线频段和温度湿度传感器相连，根据不同传感器取样点实时获取温度值与湿度状态。
3.智能中压开关柜的总体设计
3.1整体结构设计
在中压开关柜的设计中，监测系统包含两层。底层是中压开关柜的现场检测单元，能够反映中压开关柜状态模拟信号与开关量，对收集到的数据进行故障分析与报警显示，数据也会被传输到后台管理设备，即工控机。工控机可以通过下位机传输的数据为主变电站构建数据管理机制，从而查询调用不同中压开关柜的参数，实现对中压开关柜的全面检测。同时，后台管理机可以通过总线对现场中压开关柜进行检测模块的数据采集与命令控制。
3.2绝缘技术设计
对于中压开关柜来说，设备内部各个元件之间的距离应保持在300mm左右，但我国当前中压开关柜设计中依然无法对净距离进行有效控制。因此，有必要加强对中压开关柜的绝缘技术的设计，利用绝缘措施保障中压开关柜内部各元件的安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆开关柜内部元件最容易遇到潮湿问题，特别是部分地区昼夜温差比较大，中压开关柜内部容易产生凝露现象，这将直接影响设备的绝缘性能。同时，设备绝缘爬距较小也会影响开关柜绝缘性能，比如内部金属组件与纯瓷绝缘子的外爬比距较小，中压开关柜绝缘性能下降，这时，应将纯瓷绝缘子电比距控制在20mm/kV左右。对于中压开关柜的绝缘技术应用，可以用热缩橡皮包装中压开关柜。开关柜在运行时会产生热量，电流通过时会有不同程度的泄漏，使用热缩橡皮包装能够避免人体触电，并防止开关柜发生腐蚀。应用复合绝缘技术，将固体、气体、真空等复合操作技术相结合，以表面接底层的浇筑固体绝缘元件为外部封闭容器，在容器空余位置填入六氟化硫气体，从而缩小中压开关柜的体积，便于人们对开关柜的操作。
固体绝缘SF6充气柜属于充气式金属封闭开关设备，采用模块化设计，开关柜可以在海报高度低于2000米、环境温度-35℃-40℃的环境中应用。HXRM6气体压力在20℃环境下为0.1bars年泄漏率不超过0.25％。
3.3关键技术设计
3.3.1数据、温度与真空度检测设计
电子式互感装置在电力测量与电力保护中具有重要作用。使用电子式互感装置能够强化中压开关柜的智能性特点，10kv的中压开关柜需要使用小信号模拟量输出的电流电压一体化电子式互感装置。在测量电流泄漏情况时，建议使用检测绝缘件的泄漏电流。目前针对中压开关柜的温度检测主要有色片测温、热红外测温以及无线测温等方式，当前高压无线测温方式更加符合中压开关柜的优化设计。中压开关柜在设计时需要对CB真空度定时定期检查，避免设备出现故障，常用的真空度检测方式主要有在线监测与离线监测两种，而在线监测更具有实时性优势，不会对中压开关柜运行产生影响，检测时推荐使用电光变换法。
3.3.2状态监测与故障诊断技术
中压开关柜的优化设计主要体现在对设备的在线监测和对故障的及时诊断，当前企业已经开始使用通信手段控制变电站。数据采集与处理、信号传输与设备故障分析等功能的集成化促进了中压开关柜在线监测系统的产生，以此实现系统对中压开关柜绝缘性能、电气性能、机械性能的在线监测。电气设备在绝缘劣化过程中会产生声光电等一系列物理现象，对运行中的中压开关柜绝缘状态进行实时监测，通过观察设备释放的声光电局部放电信号即可达到监测目的。应用特高频传感技术、地电波传感技术、超声波传感技术以及信号处理单元等方式建立在线监测系统，可以同时对多个中压开关柜进行监测，保障中压开关柜运行安全，及时发现故障隐患。
总结：总而言之，当前我国智能变电站技术已经发展到一个新的阶段，这是中压开关柜朝着智能化方向发展的重要体现。结合中压开关柜的结构构成，通过对中压开关柜的结构设计、绝缘设计、数据检测、温度检测、真空度检测、状态监测与故障诊断技术的优化设计，从而实现对中压开关柜的有效保护。
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姓名：顾亮隽（1984.06--）；性别：男，民族：汉族 籍贯：上海奉贤，学历：本科，毕业于上海电机学院；现有职称：无；研究方向：中压输配电柜设备。
论文作者:顾亮隽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：开关柜论文; 中压论文; 在线论文; 技术论文; 状态论文; 设备论文; 变电站论文; 《基层建设》2019年第31期论文;