浅谈温度在线监测技术在油田变电设备中的应用与研究

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

 

关键词：变电设备；异常温升；温度在线监测；报警

 

      由于油田6（10）kV配电线路的供电距离长、设备元件多、用电负荷大，且大多连续运行，这决定了对线路进行供电的变电所的电气设备在运行中具有负荷重、电流高等特点。在这样的条件下，当变电设备发生连接部位螺丝松动、各部分元件接触不良等情况时，由于大电流持续通过设备温度会异常升高，使电气设备材料性能变差，如果不能及时发现并进行维修，就会因设备过热焊点熔化造成严重的事故。也就是说，高压设备在故障发生的同时会有温度明显升高的特征，因此，在高压设备的运行过程中对其温度参数的监测是非常重要的。

 

1.1全封闭电气设备的异常温升

      近年来，油田变电所逐步推广全封闭电气设备，即将高压断路器、隔离开关、互感器等高压元件进行组合，装入金属封闭柜内，如GIS组合电器和KYN系列铠装高压开关柜等。在全封闭电气设备运行时，如柜体内部设备出现局部放电，会引起导体连接处异常温升，由于发热位置隐蔽，运行人员无法及时发现。这样易使故障扩大，致使电气元件击穿烧毁且波及相邻设备单元，造成恶性停电事故。

 

1.2高压断路器的异常温升

      在高压断路器正常运行时，长期通过的工作电流产生的能量转变为热能[3]，使电气材料温度升高但不会超出规定范围；当导电回路不正常时，会使电气材料温度升高超出规定范围，加速动、静触头的氧化，使接触电阻变大，这样又使发热温度进一步增加，而使电气材料的机械性能、物理性能下降。当温度超过材料的熔点时，将使两触头熔焊，导致断路器无法实现开断的电气事故。例如：变电所（开闭所）的金属铠装封闭开关柜均采用小车式断路器，当手车插头推入时，如推入时力度不够或未摇到位，将造成动、静插头插入处接触不良引起过热，在运行过程中触头熔化，会引发相间短路，导致开关整体烧毁的恶性事故。

 

1.3导体连接处的异常温升

      变电所的各个电气设备间的连接主要靠螺丝进行压接，还有与主母线、分支母线进行连接等多种方式。由于受到电压等级的限制，需要考虑对地距离的要求，以及连接母线的运行，为此加装绝缘护套并进行了封闭。这样就使设备间的连接导线存在架设距地面高、封闭性强等诸多不利于运行的特点，如果连接处的螺丝检修不到位或长时间运行，在风力等外界因素以及运行过程中电动力的振动引起螺丝松动、氧化，造成母线连接处因接触电阻过大而出现接点过热，会引发全所或整段母线大面积停电的恶性事故。

 

      对于电气设备在运行中存在的异常温升现象，为防止温升导致事故，在日常运行中，油田变电所大多采用在运行设备上贴测温片和红外测温仪的方式定时巡视检测温度。

 

2.1测温片

      测温片的颜色随被测试点温度的变化而变化，根据其颜色即可判断被测点大致温度，优点是操作简单，成本低廉；缺点是准确度低、可靠性差（凭个人经验来判断温度）。用测温片测试温度的方法是将其贴于裸露电气设备连接点，监测其温度变化，只有在运行人员巡视设备时才能发现过热缺陷，存在因设备较高不便于观察以及受产品有效期限制需定期更换等问题。

 

2.2红外测温仪

      红外测温仪属于非接触式测温，优点是测量范围大，准确度较高，可靠性较好；缺点是设备昂贵，且需大量人力定期巡测，无法实现温度实时在线监测，另外受太阳光的干扰测量误差大。采用红外测温仪对裸露设备连接点进行测温时，受测量时间以及通过的电流等因素影响，并不能*发现温度异常情况，无法做到实时监测，且对封闭开关柜内的接触点无法进行测温。

      以上两种测温方式都不能及时、准确地掌握电气设备运行时各连接点温度的变化情况，存在局限性。

 

      温度在线监测系统由温度传感器、监测装置以及集中监控主机三部分组成。其与被测设备连接方式见图1。将温度传感器安装在高压设备的被测点上，一般固定在高压设备、母线或导体连接点、断路器触头等位置，当高压设备运行时，温度传感器自动从高压设备上感应出微弱的电量，经稳压处理后提供给测量和通信设备；温度监测装置向温度传感器发射询问指令脉冲，温度传感器接收后返回测量数据，监测装置对数据进行解码计算后得出被测点温度。如果被测点温度超过预设的报警值，闪光灯将发出超温报警信号；监测装置有RS485串行通信口与监控计算机相连进行数据传输，同时可通过GPRS移动通信网或综合自动化系统将所有监测数据上传集控中心。