開(kāi)關(guān)柜實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方監(jiān)控的技術(shù)后,其運(yùn)行方式應(yīng)是在變電站的12kV配電裝置室內(nèi),幾十臺(tái)開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行著,它們中每一臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)都在被某一變電站的或上一級(jí)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(dòng)加熱除濕裝置是否動(dòng)作;
2.主回路電壓的每時(shí)刻數(shù)據(jù),是否有瞬時(shí)過(guò)電壓出現(xiàn),峰值多少,這個(gè)瞬時(shí)過(guò)電壓在哪一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)造成了閃絡(luò),閃絡(luò)發(fā)生在柜內(nèi)哪個(gè)部位;
3.主回路電流的每時(shí)刻數(shù)據(jù),過(guò)負(fù)荷或更大的過(guò)電流出現(xiàn)在哪個(gè)時(shí)段,信號(hào)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(diǎn)的溫升數(shù)據(jù)同時(shí)在被監(jiān)測(cè),以便工作人員對(duì)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況的開(kāi)關(guān)柜采取減負(fù)荷或停運(yùn)檢修的措施。如果因主回路過(guò)熱致使有機(jī)絕緣物碳化而散發(fā)了煙霧,則更是被及時(shí)監(jiān)測(cè)到并向中控室發(fā)出信號(hào),通知工作人員采取相應(yīng)措施;
5.二次回路關(guān)鍵線(xiàn)段也被監(jiān)測(cè)著,當(dāng)這些線(xiàn)段的接點(diǎn)接觸不良時(shí)、或?qū)Ь€(xiàn)折斷時(shí),中控室將收到信號(hào),工作人員應(yīng)及時(shí)前去檢修;
6.監(jiān)控內(nèi)容還包括每個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、接地開(kāi)關(guān)的合分狀態(tài),或手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜手車(chē)的位置,并在中控室就可以進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)、斷路器的合閘分閘,手車(chē)自實(shí)驗(yàn)位置前進(jìn)至運(yùn)行位置、或自運(yùn)行位置后退至試驗(yàn)位置的操作。
作為開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)人員,我們一直希望開(kāi)關(guān)柜能實(shí)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(cè)器監(jiān)察到,并報(bào)告給中央控制室,所有開(kāi)關(guān)元件包括手車(chē)都能自遠(yuǎn)方的中控室電動(dòng)操作。這首先是運(yùn)行人員多年以來(lái)的愿望,他們經(jīng)歷過(guò)的各種事故幾乎都是突然發(fā)生,事故往往造成一臺(tái)或數(shù)臺(tái)開(kāi)關(guān)柜完全報(bào)廢。
事故根苗其實(shí)就那么幾種:局部的絕緣損傷、柜內(nèi)空氣濕度過(guò)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(cè)到這些先兆。當(dāng)然,實(shí)現(xiàn)對(duì)這些事故先兆的完全監(jiān)測(cè)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(kāi)始做起來(lái),這是對(duì)用戶(hù)運(yùn)行人員多年來(lái)愿望的尊重。開(kāi)關(guān)柜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制、變電站實(shí)現(xiàn)元人值班這更是出自運(yùn)行人員的要求。
但固定式開(kāi)關(guān)柜隔離開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方電動(dòng)合分閘、手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜手車(chē)遠(yuǎn)方電動(dòng)推進(jìn)退出是制約著開(kāi)關(guān)柜能否實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制、甚至實(shí)現(xiàn)變電站元人值班的關(guān)鍵問(wèn)題。開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)人員已做出了回應(yīng),我們新設(shè)計(jì)的新型固定式開(kāi)關(guān)柜中已包含了隔離開(kāi)關(guān)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),技術(shù)介紹文章"固定式開(kāi)關(guān)柜新設(shè)計(jì)"已刊登在《高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)通訊》2006年第3期,該產(chǎn)品現(xiàn)正在試制,試驗(yàn)成功后將再向行業(yè)介紹。手車(chē)的電動(dòng)操作也已有人在探索,相信也是可以有成果的。電動(dòng)操作的難點(diǎn)不是這種機(jī)構(gòu)能不能設(shè)計(jì)出來(lái),而是要在試制試驗(yàn)中選擇出最佳的數(shù)據(jù)匹配,包括操動(dòng)一臺(tái)或操動(dòng)二臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)時(shí),隔離開(kāi)關(guān)助力彈簧出力大小和過(guò)中位置,電機(jī)功率和減速器匹配等,這是耗時(shí)耗力的探索過(guò)程,只有這樣才能使批量生產(chǎn)的產(chǎn)品順利地被用戶(hù)接受。
相對(duì)來(lái)說(shuō),監(jiān)測(cè)柜內(nèi)事故先兆就更困難了,幸運(yùn)的是,柜內(nèi)空氣溫濕度監(jiān)測(cè)并控制加熱器來(lái)調(diào)節(jié)這個(gè)課題已被解決并形成為產(chǎn)品,我們應(yīng)感謝做這項(xiàng)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(zhuān)業(yè)知識(shí)已經(jīng)超出了我們的知識(shí)范圍,現(xiàn)在只能?chē)L試著探索一下,以引起同志者的興趣,共同推動(dòng)這項(xiàng)研究工作。
閃絡(luò)監(jiān)測(cè)
主回路過(guò)電壓使柜內(nèi)絕緣被擊穿,形成對(duì)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(shí)過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)(如操作過(guò)電壓),它可能不會(huì)使柜內(nèi)絕緣被擊穿,卻可能使絕緣的薄弱點(diǎn)出現(xiàn)閃絡(luò),閃絡(luò)過(guò)后,主回路仍在繼續(xù)運(yùn)行。閃絡(luò)點(diǎn)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(kāi)關(guān)柜檢修時(shí)更換此絕緣件,中控室可以監(jiān)測(cè)到瞬時(shí)過(guò)電壓,但不能監(jiān)測(cè)到閃絡(luò),以及閃絡(luò)發(fā)生在哪臺(tái)開(kāi)關(guān)柜的哪個(gè)部位。如果運(yùn)行人員恰好正在此時(shí)觀察著開(kāi)關(guān)柜的內(nèi)部,則會(huì)看到閃絡(luò)的電閃藍(lán)光、聽(tīng)到閃絡(luò)的嘛啪聲、聞到臭氧的氣味,真是聲色具茂,可惜運(yùn)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(cè)頭,能感知閃絡(luò)的電光,連同時(shí)間地點(diǎn)傳到中控室,問(wèn)題就解決了。要根據(jù)每臺(tái)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主要絕緣件的布置來(lái)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(cè)
高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備導(dǎo)電體連接處和觸頭部位接觸不良,會(huì)產(chǎn)生溫度驟增。溫升過(guò)高會(huì)使導(dǎo)電體連接處和觸頭接觸表面過(guò)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(shí)由絕緣材料制成的零部件會(huì)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(shí)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(lái)越顯得重要了。
紅外掃描測(cè)溫儀是一個(gè)通過(guò)旋轉(zhuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)在900視場(chǎng)內(nèi)對(duì)被測(cè)各點(diǎn)的紅外輻射能量掃描,完成表面溫度場(chǎng)測(cè)量的。再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳到上位計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)控。紅外掃描測(cè)溫儀運(yùn)行方式見(jiàn)圖1。其中的紅外溫度傳感器原理見(jiàn)圖2。還有一種電子溫度傳感器,敷設(shè)在被測(cè)點(diǎn)附近的母線(xiàn)上。見(jiàn)圖3。它由自己的獨(dú)立電源供電,能量取自通以電流的母線(xiàn)周?chē)蛔兊碾姶艌?chǎng)。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(hào)經(jīng)過(guò)電子線(xiàn)路轉(zhuǎn)換成光電信號(hào),無(wú)線(xiàn)傳送給紅外光接收器。計(jì)算機(jī)的軟件對(duì)電子溫度傳感器的數(shù)字信息進(jìn)行識(shí)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(xiàn)維護(hù)、修復(fù)。
這兩種溫度傳感器實(shí)用中要求較嚴(yán)格:諸如紅外光信息的傳遞應(yīng)為直線(xiàn),還需要瞄準(zhǔn)與調(diào)焦等;且容易受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)、材料輻射率、距離系數(shù)、背景光的干擾。
開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)的緊湊設(shè)計(jì)引入了觸頭盒、絕緣罩一類(lèi)的部件,對(duì)紅外光信息的直線(xiàn)傳遞形成障礙,確實(shí)限制了該項(xiàng)技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中的發(fā)揮。以非接觸遠(yuǎn)距離遙測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)溫度信息采集的系統(tǒng),價(jià)格昂貴也制約了在高壓開(kāi)關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用的進(jìn)程。但是刊登在《高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)通訊》2006年第3期"固定式開(kāi)關(guān)柜新設(shè)計(jì)"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(tái)。
光纖溫度傳感器也在研究中。這項(xiàng)技術(shù)需要在開(kāi)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(kāi)關(guān)設(shè)備溫升在線(xiàn)監(jiān)測(cè)予警系統(tǒng),長(zhǎng)期以來(lái)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(cè)開(kāi)關(guān)柜殼體溫升變化規(guī)律,建立對(duì)應(yīng)于觸頭溫升變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。對(duì)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(duì)于溫升在線(xiàn)監(jiān)測(cè)課題一直是業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備需要價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)、安全性高的溫升在線(xiàn)監(jiān)測(cè)予警系統(tǒng)及早面世。