10 kV高圧スイッチキャビネットオンライン温度測定システム

唐雪陽

安科瑞電気株式会社上海嘉定201801

要約：高圧スイッチキャビネットは電力システムの運転において重要な役割を果たし、発電、送電、電力変換及び消費過程において、オンオフ、制御及び保護の役割を果たしている。重要な電気設備として、高圧スイッチキャビネットが安全に運転できるかどうかは、電力システム全体の運転効率に関係している。

キーワード：知能化変電所、10 kV高圧スイッチキャビネット、おんどそくていぎじゅつ

1オンライン温度測定の役割

高圧スイッチキャビネットの構造には汎用性があり、XGNであれKYN型スイッチキャビネットであれ、異なるメーカーが配置した設備は構造的にほぼ一致しているが、配置、機能、構造的にもよく似ているため、スイッチキャビネットの発熱には多くの規則がある。

スイッチキャビネットの実際の発熱状況を真剣に分析したところ、発熱故障は主にスイッチキャビネット内のナイフとケーブルの接続部に現れた。そのため、スイッチキャビネットの温度測定はいくつかのポイントに注意力を集中すればよく、その他の部分の注目度は少なくてもよく、温度が上昇した場合、キーの変化をタイムリーかつ正確に監視し、温度が許容限度を超える前に警告を発し、運行維持単位が十分な時間準備ができていることを確保し、かつ適切な防護措置を適時に取って事故の発生を回避しなければならない。

2 10 kV高圧スイッチキャビネットのオンライン温度測定の特徴

2.1非接触式の温度測定技術は要求を満たすことが難しい

現在多く使用されているXGN型およびKYN型スイッチングキャビネットを例にとると、内部には遮断器、隔離スイッチ、CTおよびケーブルヘッドなどの電気部品が含まれている。汚染物質の蓄積と湿気による汚染フラッシュ事故を回避するとともに、小動物の迷い込みによる短絡を回避するために、高圧スイッチキャビネット内部の導電性部位は絶縁熱収縮封入を行うことがよくあり、すなわちスイッチキャビネット内部の温度測定が必要な部位はほとんど絶縁体に包まれており、赤外線温度測定技術が機能しにくい。

2.2温度測定装置は高圧絶縁を行う必要がある

10 kV高圧スイッチングキャビネットが正常に動作している状態では、定格電圧は10 kVであり、温度測定装置は温度測定点の帯電設備に設置されているが、温度信号の受信装置はスイッチングキャビネットのキャビネット上またはキャビネット外にあり、これは温度測定装置と受信装置の間で高電圧隔離を行う必要があることを意味し、同時にスイッチングキャビネット内部の電気部品の安全距離に影響を与えることはできない。これはスイッチキャビネットの温度測定技術を実践に応用するために解決しなければならない最も重要な問題であり、オンライン温度測定技術の発展に影響を与える重要な原因でもある。

2.3スイッチングキャビネット内部の既存電気部品の性能に影響を与えてはならない

10 kV高圧スイッチングキャビネット内部の多くの電気部品は、遮断器、遮断スイッチなどの運転方式に応じて対応する分割操作を行う必要があります。これにより、オンライン測温装置の取り付けと作業がスイッチキャビネット内部の既存の電気部品の動作性能に影響を与えてはならないことが要求されている。

2.4スイッチキャビネット内部の劣悪な作業環境に適応できること

現在使用されている10 kV高圧スイッチキャビネットはすべて全密封構造であるため、スイッチキャビネット内部の通風が悪く、温度が高い、加えて、高圧スイッチキャビネットの動作電流はすべて数百アンペアであり、また変電所という電磁干渉が比較的深刻な環境にあるため、オンライン測温技術は良好な耐干渉能力を持ち、測温データの信頼性を保証することが求められている。

3 10 kV高圧スイッチキャビネットのオンライン温度測定技術の研究現状

3.1赤外線温度測定法

直接接触測定方法の中で非常に代表的なのが赤外線測温法である。赤外線温度測定法は主にスト藩-ボルツマン、プランクらの黒放射原理に基づいており、黒体は理想化された放射体であり、黒体の具体的な成分や形状特性とは関係なく、同じ温度で同じ電磁スペクトルを放出することができる。物体表面の温度は物体自身の赤外線放射エネルギーの大きさと波長の分布と密接な関係があり、物体自身の赤外線エネルギーを測定することにより、その表面の温度を測定する。現在の赤外線温度計の基本的な構成は光学系、赤外線検出器、信号増幅器と信号処理及び表示出力などの部分であり、コア要素は赤外線検出器であり、入射した赤外線放射を測定可能な他の形式の電気信号に変換し、増幅器と信号プロセッサ回路を経て機器内部のアルゴリズムに基づいて計算及び補正した後、測定対象の温度値に変換し、それから光学系上に表示することができる。

3.2ワイヤレス温度測定法

無線測温法は接触式測温方法の改良であり、測温設備と電力システムとの間の高低圧を隔離するために発生した新型の測温方法である。通常のワイヤレス温度測定システムは、分散温度測定ポイント、データ受信機、バックグラウンド処理システムから構成されています。分布式測温点は直接測温が必要な場所に設置され、データ受信機はスイッチキャビネットから一定距離離れた場所に設置され、分布式測温点とデータ受信機の間のデータの伝送は無線通信方式によって実現され、それによって高圧の隔離と測温データの収集を実現し、高圧スイッチキャビネット内の接点運転温度が赤外測温法によって監視されにくい難題を解決した。無線温度測定法は温度測定装置の安全問題を解決したが、実際の応用においても多くの問題が発見され、その中の問題はスイッチコンタクト位置における温度測定装置の動作安定性の問題である。実際の応用では、このモジュールが使用する電源は電力線からエネルギーを取得する電流誘導式電源であり、電力線負荷の大きさは電源が取得するエネルギーの大きさを決定し、その幅が大きく変化するため、モジュールはしばしば電力不足の現象が発生する。この問題に対して、電池の利用、測温装置の消費電力の減少などの方法を提案する人がいるが、欠陥は電池の消費が完了すると定期的に交換する必要があり、同時に無線送信電力が小さすぎるため電磁干渉が発生し、測温データの伝送に誤りが発生し、装置の電池を交換するには高圧スイッチキャビネットの電力供給を停止する必要があり、高圧スイッチキャビネットの持続的な運転の仕事要求に達しないことである。

3.3光ファイバ温度測定法

光ファイバ通信と集積光学技術の発展に伴い、光ファイバセンサ技術はセンサ分野で非常に活発であり、伝統的なセンサ技術と異なり、光ファイバセンサの利点は機能特性ではなく、それ自体の物理特性である。光ファイバセンサは光ファイバの質が軽く、径が細く、電磁干渉に強く、腐食に強く、高温に強く、信号減衰が小さく、情報センシングと伝送を一体化するなどの利点があるため、従来の検出技術では解決できないいくつかの測定問題を解決することができる。まず、光ファイバ自体が優れた絶縁材料であるため、電力系統と測定設備の間の高圧を隔離し、温度測定装置による設備安全事故を回避し、同時に光ファイバを伝送とセンシング信号の担体として使用し、電力系統の環境に存在するデータ伝送に存在する強い電磁干渉問題を解決し、測定結果をより正確にすることができる。次に、光ファイバの撓み性が良く、直径が小さく、重量が軽いため、通常のセンサでは達成できない部位を検出することができる。これらの利点により、光ファイバセンサは電力システムの温度測定において頭角を現し、高圧スイッチキャビネットの温度測定に適した主要な手段とすることができる。

4 10 kV高圧スイッチキャビネットの異常発熱対策

4.1 10 kV高圧スイッチキャビネットの予防的試験作業を重視する

10 kV高圧スイッチキャビネットとその内部スイッチ設備の予防的試験作業を重視し、予防的試験を通じて高圧スイッチキャビネットの実際の運行状況を確実に判断することができる。予防的試験を行う際には相応の規程規範を厳格に遵守し、試験で得られたデータに異常があれば、科学的で合理的な分析を行い、過去の予防的試験データと結合して比較を行い、説得力のある結論を得なければならない。注目に値するのは、結論の導出は得られたデータのセットだけに頼って、複数回のデータを総合して高圧スイッチキャビネットに存在する潜在的な危険性を判断し、確定することはできない。予防的試験を完了した後、直ちに高圧スイッチキャビネットの復元作業を完了し、復元過程においてスイッチキャビネット内部の各接触点と接触面の接触は必ず良好であり、接触不良による異常発熱問題の発生を避けるように特に注意しなければならない。

4.2 10 kV高圧スイッチキャビネットの日常点検とメンテナンスを重視する

10 kV高圧スイッチキャビネットの運転効率の向上と故障率の低下は日常点検とメンテナンス作業から離れられない。実際の点検とメンテナンス作業では、特に開閉キャビネット内部の開閉設備のコンタクトの点検とメンテナンスに注意し、定期的に見るようにしなければならない。まず、構造が安定しており、ばねが緩んだり外れたりしていないことを保証しなければならない。次に、接触子の外観に酸化変色跡があるかどうかを確認するとともに、接触子および接触子片の表面の滑らかさをチェックします。上述の検査作業を完了した後、コンタクトに電力業界専用の導電ペーストを塗布し、コンタクト間の抵抗値を効果的に減少させ、スイッチボックス内部のスイッチ設備の導電性能を増加させ、高圧スイッチボックスとその内部スイッチ装置の作業効率と使用寿命を保証する必要がある。

4.3 10 kV高圧スイッチキャビネットの新技術開発とモデルチェンジを加速する

電力業界の新技術の継続的な開発と新製品の継続的な普及・応用に伴い、さまざまな重要な電力設備はますます速いモデルチェンジ速度を示しており、10 kV高圧スイッチキャビネットにとっては、潮流に追いつき、新技術の研究開発とモデルチェンジを加速させている。具体的には、10 kV高圧スイッチキャビネットにおいて、現在すでに長足の発展と進歩を遂げている自動制御技術と新型低抵抗率材料などを大いに応用することである。また、電力企業の10 kV配電網運行管理部門は観念を転換し、老朽化した10 kV高圧スイッチキャビネットの更新・交代作業を重視し、新型の信頼できる電力設備だけが、10 kV配電網の安全、信頼できる運行をよりよく保証することができることを意識しなければならない。同時に企業に良好な経済効果と社会効果をもたらすことができ、電力システムの長期的な安全運行の保障である。

4.4 10 kV高圧スイッチキャビネットの温度オンラインモニタリング技術の普及応用

10 kV高圧スイッチキャビネットに温度オンラインモニタリング技術を普及応用するには、この技術は近年発展し始めたが、その基礎は現在すでに成熟したコンピュータ技術、検査技術、自動制御技術を発展させている。また、実践研究により、温度オンラインモニタリング技術は10 kV高圧スイッチキャビネットに応用することは良好な効果があるため、より深い開発を行い、適切な時間に普及応用を展開する価値があることが明らかになった。高圧スイッチキャビネット内部のスイッチコネクタ、コンタクト、バスバー、接続導線及び関連付属品などの重要設備の温度をオンラインモニタリングすることにより、運転者はリアルタイムで10 kV高圧スイッチキャビネットの運転状況を制御することができ、スイッチキャビネットの異常温度上昇にタイムリーに対応し、故障の拡大を回避し、より深刻な事故を引き起こす。

5アンコール無線温度測定システム

5.1システム構成

Acrel-2000 T無線測温監視システムはRS 485バスまたはイーサネットを通じてスペーサ層の設備と直接通信を行い、システム設計は国際標準のModbus-RTU、Modbus-TCPなどの伝送規約に従い、安全性、信頼性と開放性は大きく向上した。このシステムは遥信、遠隔測定、遠隔制御、遠隔調整、遠隔設定、イベント警報、曲線、棒図、報告書とユーザー管理機能を有し、無線測温システムの設備運行状況を監視し、迅速な警報応答を実現し、深刻な故障の発生を予防することができる。

ユビキタス電力物ネットワーク、製鉄所、化学工業、セメント、病院、空港、発電所、炭鉱などの鉱山企業、変配電所などの電力設備の温度モニタリングに適している。

温度オンライン監視システム構造図

5.2システム機能

測温システム本体Acrel-2000 Tは当直監視室に設置され、システム内のすべてのスイッチングデバイスの動作温度状態を遠隔監視することができる。システムには次の主要な機能があります。

1. 温度表示：配電システム内の各測温点のリアルタイム値を表示し、パソコンWEB/携帯APPによるデータの遠隔表示も実現できる。

温度曲線：各測温点の温度トレンド曲線を表示します。

運転報告書：各測温点時間の温度データを照会し、印刷する。

リアルタイム警報：システムは各測温点の異常温度に警報を出すことができる。システムはリアルタイムの音声警報機能を持ち、すべての事件に音声警報を発することができ、警報方式には弾窓、音声警報などがあり、メール/APPで警報メッセージをプッシュし、当直員にタイムリーに注意することもできる。

履歴事件の検索：温度制限などの事件記録を記憶と管理することができ、ユーザーがシステム事件と警報に対して履歴の遡及、統計の検索、事故の分析などを行うのに便利である。

5.3システムハードウェア構成

温度オンライン監視システムは主に設備層の温度センサーと温度収集/表示ユニット、通信層のエッジ計算ゲートウェイ及びステーション制御層の測温システムホストから構成され、変配電システムの重要電気部位の温度オンライン監視を実現する。

6おわりに

インテリジェント化無人変電所における10 kV高圧スイッチキャビネットの安全で信頼性のある運転を保証するために、新技術の継続的な開発と応用に伴い、インテリジェント化変電所の電気設備状態点検技術が広く応用されると同時に、10 kV高圧スイッチキャビネットのオンライン測温技術もさらに応用と普及されるに違いない。

10 kV高圧スイッチキャビネットオンライン温度測定システム

10 kV高圧スイッチキャビネットオンライン温度測定システム