高低压配电柜母线温度及电流综合监控装置研究

刘华平 李盛进

摘   要：高低压配电柜充分利用集中管理理念，将传统电缆分配节点环境中，线路复杂、线路交错、线路过热、集肤效应等问题予以一定程度的解决。高低压配电柜的应用环境主要是介于发电厂、供电所、变压站等，与传统电缆以及功能配件相比，配电柜集成分配、检测、计量、连接等模块，对高频电压具备较高的承载效果。本文主要从介于配电柜母线温度，以及配电柜电流监控装置为视角展开论述，以期能促使配电柜温度、电流有效可控，健全配电柜功能的同时，充分发挥高低压配电柜的效用。

关键词：配电柜  温度  电流  监控

中图分类号：TM64                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（a）-0007-02

由于集肤效应等的存在，传输效率下降、线缆耗损、线路过热成为线路寿命下降、金属资源浪费、电力资源浪费的主要来源之一，加强线路温控、电流检测，并改进线路分配、监控手段有所必要。高低压配电柜作为线路传输节点的集中分配、控制、调整的节点设备之一，具备功能全面、拓展性强、安全性高等优势。本文从高低压配电柜温度、电流监控视角出发，首先探究加强温度、电流监控的必要性，之后就如何更好地应用监控装置进行策略探究。

1  加强温度、电流监控的必要性

温度是降低导线寿命的成因之一，电流数值异常是短路、电阻增大等的外在表现。

1.1 高低压配电柜使用寿命要求

高低压配电柜温度过高，会加速导线氧化速度，导致高低压配电柜持续老化，影响配电柜鲁棒性和运作稳定性，持续进行，高低压配电柜的性能下降、导电效率下降，使得配电柜提早结束工作期限。

1.2 高低压配电柜的使用安全性要求

温度异常变化，成因除了集肤效应、输入电压之外，也与接头出现接触不良有关，线头接触不良会导致接头部分温度急剧升高，极容易形成高压击穿现象，此外，电流异常与电阻数值变化有关，电阻变小，很有可能是线路短路，若不能及时处理，极有可能造成配电柜不可逆损坏，甚至会酿造成火灾、触电等继发事故，电阻变大，与母线触头氧化现象有关，若不能及时排障，则会导致局部温度升高，传输效率下降，局部温度过高会形成热击穿现象。

1.3 高低压配电柜的资源高效利用要求

温度、电流异常所形成的成本损耗主要包括金属损耗、设备损耗、电力损耗、维修损耗、期间损耗等，其中金属损耗主要是导线导电系数下降，无法继续使用，在进行回收重铸时会产生一定的浪费;设备损耗是配电柜功能无法满足配电等的需求，进行设备更新时，造成成本支出，以及产能浪费;电力损耗是导线导电系数下降，部分电能以热能等形式流失，产生电力浪费，电力公司或电力使用公司也需要为同样多的电力支出更多费用;维修损耗是维修设备时，形成资本支出以及配件更替消耗等;期间费用主要是配电柜维修期间，电力公司或电力使用公司正常营业受到影响，进而造成产能下降，期间费用支出增多，成本摊销周期延长或当期利润额下降等。

2  应用监控设备的有效举措

温度、电流异常测定可以覆盖配电柜大部分故障，对配电柜的温度、电流进行监控，可以先期发现配电柜的运作故障，避免故障延伸，引起较大范围或较大程度的损失，比方说，及时处理局部温度过高故障，防止操控人员在操作时，因为热击穿，形成高压触电事故，对监控设备的应用，主要是从设备工作的稳定性、抗扰动能力、灵敏度、信息化程度、使用成本、维护难度等方面出发。

2.1 介于工作稳定性的监控设备

从监控温度的角度来看，对高低压配电柜的测温方式主要是包括接触式测温和非接触试测温，简单的来说，接触式测温是将温控设备集成在配电柜的内部，非接触式测温方式是借助被测部位的热辐射等，将传递出的信号转化成温度数值，达到测温目的，从稳定性的角度来看，测温设备一般具备一定的温度耐受力，但由于温度会造成设备氧化，寿命降低，内部集成设备很容易受到高温、强磁影响，导致寿命降低，故障率高发，非接触式与被接触部位存在一定距离，受局部温度影响程度较小，具有更强的稳定性[1]。从监控电流的角度来看，监控设备可以在安装保护电路的情况下，集成在高频电压线路中，其工作稳定性很大程度上取决于保护电路，或是其他有效措施的工作稳定性，比方说，设定工作阀值，电流数值达到最高临界值，自动触发中断设备、报警设备，避免较高电流破坏测流设备。

2.2 介于抗扰动能力的监控设备

抗扰动能力侧重表现在设备性能表现的稳定性，也就是在受到温度异常、电流异常时，监控性能回稳时间较短，或精准度恢复时间较短。从监控温度的角度来看，接触式测温与电路直接相连，受温度递减的影响因素较小，测定数值较非接触式测温方式，理论上更加精准，非接触测温方式由于环境影响，热辐射强度可能受环境影响产生递减，测定数值的精准性会受到影响。伴随着红外热成像技术的精进，两者的差距逐渐缩小。从监控电流的角度上来看，为避免电流异常对电流检测设备产生影响，应为测流设备给予抗强电、交变磁场等保护措施，比方说利用数字信号输出替代模拟信号输出，改进数字信号输出错码纠正技术等，所选用的测流材料，应能通过EMC测试。

2.3 介于灵敏度的监控设备

灵敏度是监控设备工作能力的外在表现，强化设备运作的灵敏度，意味着监控人员能够实时的掌握配电柜温度、电流数值，及时了解设备的工作状态。从温度测定的角度来看，伴随着技术进步，接触式和非接触式在温度响应时间上的差距近乎于可以忽略不计，但相比较而言，接触式具备更高的灵敏度。从测定电流的角度上来看，较高灵敏度意味着测流设备需要放宽阀值，对测流设备工作区间存在较高要求。

2.4 介于信息化程度的监控设备

配电柜的运作电压较高，对于进行温度、电流检测有必要减少人工直接参与。信息化的目的是实现温度检测设备、电流检测设备与总控设备、在线平台等保持持续通信，并在信号降噪、信号整合、信号处理实现智能化、自动化等。比方说，监控设备的自动化体现在自适应、自调整、自控制，能够根据温度变化、电流变化提醒漏电可能、热击穿可能等，避免操作人员人工排障，出现触电事故，可以根据工作环境以及寿命最长、性能最佳等预设参数，选取最佳的工作方案[2]。

2.5  介于使用成本的监控设备

监控设备的使用成本需要均衡使用寿命、采购成本、维护成本、性能要求等要素，让监控設备使用公司选取最佳的监控设备使用方案，比方说，对四类变电站存在需求的公司，采购满足三类变电站性能需求的高低压配电柜，会造成性能浪费，或是对配电柜使用寿命要求高的公司，采购设计寿命低的设备，会造成后期维护成本上升、设备更替成本上升，同时，超过设计寿命，且继续使用的话，会存在较高程度的安全隐患。

2.6 介于维护难度的监控设备

高低压配电柜的内部环境存在安全威胁，且其中功能集成度高，维护难度较大，为尽可能的降低维护难度，除了增强监控设备智能化水平，进行微机监测外，还可采用模块化设计并添加警示灯，便于维修时，单一的对局部区域维修[3]。

3  结语

高低压配电柜的工作环境较为恶劣，温度、电流异常不单单会造成设备寿命下降，同时，也会给监控设备的运作、后期维护产生障碍。从温度、电流异常对使用寿命、使用安全、资源利用率等方面的影响来看，进行监控设备设置有所必要，在进行设置时，主要考虑工作的稳定性、抗扰动能力、灵敏度、信息化程度、使用成本、维护难度等。

参考文献

[1] 查娜.近海环境配电箱温度控制和盐雾沉积率监测系统研究[D].江苏大学，2016.

[2] 陈洁，吴海涛.某海上天然气平台空压机配电柜三相短路电流计算与分析[J].电工技术，2017（5）：116-118.

[3] 陈午苏.分布式配电室智能监控系统的设计与实现[D].天津大学，2017.