摘要：随着社会经济和电力行业的发展，企业和用户对供电的可靠性越来越重视，变电站的设计与建设也日益典型化，全封闭式高压开关柜已广泛应用于220kV及110kV变电站的10kV供电系统。可以说，10kV高压开关柜能否安全稳定运行，直接影响到对用户的可靠供电。根据统计，变电站设备运行中发现的缺陷，与温度有关的占了80%以上。而现场的高压开关柜经过不断的发展，结构已经发生了巨大变化，由于柜体空间变小，负荷电流增大，柜体内部的设备发热问题日趋严重。传统的温度测量方法受制于设备结构，已不适用于现行的工作要求。为了保障电网和设备的安全，需要寻找一种合适的测量手段，以实现对全封式高压开关柜内部设备的实时温度监测。
关键词：10kV；高压开关柜；无线测温技术；应用
110kV高压开关柜无线测温传感器的原理及技术特点
1.1无线测温的原理
1.1.1热敏电阻温度传感器
热敏传感器的原理就是阻值会随着温度的变化而发生改变，通过阻值的大小来反映出温度的高低。热敏传感器的优点是灵敏度比较高；缺点是，热敏电阻值和温度的线性关系比较差，元件容易老化，使用的寿命相对比较短，随着使用寿命的缩短精准度和稳定性就会？变差。
1.1.2红外测温传感器
红外测温传感器主要是黑体辐射的定律，黑体辐射的定律：任何物体只要是高于零度，就都会发出红外线。红外线测温传感器的特点是采用的非接触式测量，测量探头和被测量的物体之间不需要任何遮挡物，也不需要做绝缘处理；缺点是在测温的过程中容易受到温度、湿度、辐射等因素的影响。
1.1.3半导体传感器
主要是将PN作为测温的元件，原理是PN会随着温度的变化而变化，加强恒定电流，通过运行中输出电流的大小来反映出柜内的温度。半导体传感器的精准度相对比较高，但是灵敏度相对热敏电阻要低一些，半导体传感器反映的时间要比热敏电阻更长一些。半导体电阻的优点是不易老化、使用的寿命相比较长，具有很高的可靠性。
1.1.4声表面温度传感器
声表面传感器最大的特点就是测温的方式为无源测量方式，通过无线传输的方式进行开关柜内的温度测量。声表面传感器的优点是体积比较小，不需要电源就可以工作，缺点主要是因为无线信号的传输距离比较短，并且在传输的工程中不允许有任何的阻碍物，被测温部位如果发生位移或者是震动的情况机会导致声表面波的相位发生变化，影响测温的准确性。
1.1.5无源无线温度传感器
无源无线温度传感器使用能量收集方法取得能量以供传感器使用，彻底抛弃了电池及传统CT取电。该传感器使用等电位方法使高压电力系统更加安全可靠；能量收集（EH）技术具有可循环、无污染、低能耗的优点，它建立在微电子技术与微功耗技术的基础上，是以后无线测温系统的发展趋势。
1.2该测温的技术特点
下面就目前较先进的能量收集（EH）技术的无源无线测温系统的技术特点进行介绍，母排上通过交流电流的时候，在母排周围会产生交变磁场，平时这些磁场都散发到空中，无法利用。现在母排上加装了特殊合金带，让原本散开的磁场部分通过合金带流动，在合金带上环绕有线圈，这样线圈接头两端就能够收集到微弱的电能，这些电能通过累积，在合适的时候放电带动MCU工作，MCU采集到温度信息，通过短距离无线发送到接收装置。传感器利用原本无用的交变磁场来给MCU供电，使得传感器无需电池就能够长期稳定的工作，工作寿命大于10年，并且维护工作量几乎为零。这种合金带不同于普通的硅钢片，硅钢片有一个线性区域，一次电流与二次电流成线性关系，当一次电流比较大的时候，二次电流产生的能量无处释放，就智能以热的型式散发出去，这就带来了安全隐患。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆无源无线传感器使用的特殊合金的线性区域非常小，磁场很快就饱和了，一次电流继续增加，二次的电流几乎不增加，这样就无需扇热器件，也不会导致涡流和温升。
1.2.1安全性
无源无线测温传感器体积很小，安装完成后的高度与动触头铁箍高度一样高，几乎不影响绝缘距离，不会对电气设备的安全性能造成影响。无源无线传感器的信号从开关柜里面传出来还能有20多米距离，因此没有在开关柜里面安装接收设备，也没有布置线缆，也没有安装天线，仅仅安装了传感器而已，不会对电气设备安全造成影响。
1.2.2准确性
无线传感系统的器件主要是进口的高精度数字传感器，均采用的是接触式的测温方式。传感器可以接近发热点，并能够快速精准的测量测温点的温度变化，最終的测量结果具有较高的准确性。所有数据传输过程都有校验，校验错误的数据都被丢弃，因此不会因为传输造成温度不准确。
1.2.3灵活性
体积小，可以安装在动触头，也可以安装在静触头，也可以安装变压器进出线，也可以安装在刀闸接头等位置，一种传感器多种安装方式，给施工带来方便。传感器出厂的编号都是唯一的，在接收装置上配对即可，无需前期协调，维护更换也无需特殊生产。传感器采用频分多址技术，每个传感器采用同一个频段通讯，占用频段不超过20毫秒，因此1000只在一起都不会互相影响通讯。
1.2.4易用性
无源无线温度传感器与其他环境温湿度、带电显示、抽湿机、位移传感器等传感器采用统一的通讯结构，可以统一的接收装置，便于以后加装传感器采集其他物理量。并且集成标准MODBUS协议，61850协议，与其他厂家通讯无障碍。为与其他平台共享数据，提供了多种共享接口。有RS485通讯接口，有TCP/IP通讯接口，有RS232通讯接口，有光纤通讯接口。为了便于客户现在，提供了几种显示界面，提供了开关柜单独显示界面，也提供变电站级别的显示界面，同时还可以把全省的数据集中在服务器上显示。
1.2.5测温范围宽
无源无线测温传感器摆脱了电池供电的缺陷，供电比较充足，因此在高温情况下也能发送数据。测温范围是-45℃～125℃，厂家还在继续升级，下一代有望测温范围达到-45℃～135℃。
2无源无线测温技术在10kV高压开关柜中的应用——在马坦变电站中的使用
为了提高马坦变电站的维护水平，及时消除高压开关柜的发热问题，选取了杭州休普的无线测温系统，具体如图1所示。根据相关的要求，结合实际的情况进行现场调试，进行温度初次测量，然后进行初次的软件测试，然后将无线测温系统的应用效果和数据进行分析。马坦变电站的10kV高压开关柜安装了无线测温系统之后，有效对开关柜内的温度进行了测量。经过3个多月的10kV高压开关柜内的温度测量，对采集的数据进行了详细的分析，有效地验证了无线测温系统的可靠性和实用性。马坦变电站在使用了无线测温技术之后，有效地控制了10kV高压开关柜发热故障问题，保障了电力的正常运行。
结论
综上所述，在这些检修和维护对策作用下，能够增强10kV高压开关柜运行安全性，消除其实际应用中可能存在的安全隐患，提升高压开关柜运行服务水平的同时延长其使用寿命，确保现代电力企业的稳定发展。因此，未来10kV高压开关柜运行管理中应注重其检修与维护，并注重实际操作方式优化，确保高压开关柜使用能够达到电力生产计划实施要求。
参考文献：
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[3]冯佳明，王森.10kV高压开关柜检修维护注意事项及故障实例分析[J].机电信息，2014（15）：52-53.
论文作者:蔡健勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：测温论文; 传感器论文; 开关柜论文; 无源论文; 高压论文; 温度论文; 测量论文; 《基层建设》2018年第15期论文;