母線在線式紅外溫度測控保護(hù)方法研究.docVIP

母線在線式紅外溫度測控保護(hù)方法研究 鄭威 （云南三環(huán)中化化肥有限公司，云南昆明650113） 摘要：以封閉式母線為例，分析了母線本體及母線連接處超溫的原因，并提出了采用非接觸式在線紅外溫度檢測及最高溫升反饋進(jìn)線柜跳閘的思路，從而保護(hù)了母線正常運行。 關(guān)鍵詞：封閉式母線；超溫；紅外溫度測控 0引言 電力系統(tǒng)中因母線接觸不良導(dǎo)致的故障占電力故障的10%以上，因此必須提高母線本體及母線連接處的可靠性。在電力系統(tǒng)中除了采用電流檢測執(zhí)行過載保護(hù)外，還應(yīng)對母線溫度進(jìn)行實時監(jiān)測和保護(hù)，才能有效防止因超溫造成的熱燒毀和絕緣老化帶來的擊穿故障。 母線溫度長期以來一直停留在人工巡視觀察階段，例如采用可變溫膠觀察、紅外線測溫儀測試，難以形成系統(tǒng)性的監(jiān)測和分析。隨著變電站實行無人值班化，母線溫度實現(xiàn)實時在線監(jiān)測就成為必要要求，傳統(tǒng)開關(guān)柜母線實時監(jiān)測多采用接觸式熱電阻、熱敏傳感器等作為采集元件，其缺點是維修時需要停電，影響生產(chǎn)，容易受干擾而信號失真。 1母線過熱原因分析 （1）母線截面和保護(hù)電器選型不合理，母線長期工作允許溫度遠(yuǎn)小于電氣設(shè)備接線端允許溫度，即使在正常電流下運行也會使它們連接處的工作溫度超過其長期工作允許溫度。 （2）接觸電阻的大小直接影響母線溫升。接觸電阻與接觸面壓力、接觸材料和固定金具形式有關(guān)，公式如下： Rt=Kj/（0.102F）m（1） 式中，Rt為接觸電阻；Kj為材料系數(shù)，與接觸材料和表面加工有關(guān)；F為接觸面壓力；m為接觸系數(shù)，與固定金具和接觸方式有關(guān)。 根據(jù)式（1）可知，影響接觸電阻的主要是材料屬性、接觸壓力和接觸方式。 1）Kj材料系數(shù)，接觸材料的電阻率、硬度、強度、表面耐氧化性及電化學(xué)腐蝕性等均影響接觸電阻大小，因此在母線選擇時，一般選用銅、銅鍍錫、銅鍍銀、鉛和鋁等材料，但實際上多數(shù)金屬材料純度不高，電導(dǎo)率不滿足要求，母線接觸表面處理不平整、不光滑，存在毛刺，未涂專用導(dǎo)電脂等，導(dǎo)致有效接觸面積減少、接觸電阻增大而發(fā)熱。 2）F接觸壓力，母線連接處螺栓多存在未緊固到位的問題，電磁共振使母線連接處螺栓松動，緊固螺栓壓力減小，特別是鋁質(zhì)母線，強度低、彈性系數(shù)小，當(dāng)螺母的壓力達(dá)到某個臨界壓力值時，將會造成接觸面隆起，反而使接觸面積減少、接觸電阻增大，從而影響接觸效果。 3）m接觸系數(shù)，母線連接處一般采用螺釘壓緊，常采用面接觸法和點接觸法，后者接觸電阻較大，導(dǎo)體發(fā)熱量較低。 （3）金屬的熱膨脹效應(yīng)，鋼制構(gòu)件的金屬膨脹系數(shù)比鋁制和銅質(zhì)小，在運行中隨著負(fù)荷電流及溫度的變化，鋁制和銅質(zhì)構(gòu)件的膨脹收縮將產(chǎn)生蠕動即塑性變形，當(dāng)接頭處的運行工作溫度大于70時，接頭金屬將因過熱而膨脹，使接觸表面移位，形成空隙甚至氧化，當(dāng)電流減小和溫度降低時，接觸面會收縮，接觸面氧化膜的覆蓋會使材料系數(shù)和接觸系數(shù)都發(fā)生變化，每次溫度變化的循環(huán)所增加的接觸電阻，將會使下一次循環(huán)的發(fā)熱增加，形成了發(fā)熱的惡性循環(huán)。 2溫度測控保護(hù)措施 云南三環(huán)中化化肥有限公司針對母線過熱自主研究開發(fā)了非接觸式在線紅外溫度測控保護(hù)裝置（IRMC01-/kV系列），它采用國外精密紅外傳感器、高集成度單片機(jī)、專用電子電路和高效能的執(zhí)行元件，實現(xiàn)了母線及母線接頭處實時溫度監(jiān)測、上限報警和上上限跳閘等功能，其原理如圖1所示。 IRMC01-3/0.4kV在線式紅外測溫裝置不接觸母線，其通過測量目標(biāo)發(fā)射的紅外輻射強度計算出物體表面溫度，3個在線式紅外測溫探頭安裝在配電柜后蓋，分別檢測A、B、C相母線溫度，將實測數(shù)據(jù)實時傳輸至測控保護(hù)裝置并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，根據(jù)上限輸出和上上限輸出實現(xiàn)報警和跳閘功能。 例如，普通型成套電氣設(shè)備分支母線相互連接處及分支母線與電氣端子連接處（Cu-Cu）最高允許溫度為80，因此設(shè)定T175、T275、T375上限相通道報警，設(shè)定T1orT2orT380上上限跳閘進(jìn)線柜。 3IRMC系列溫度測控保護(hù)裝置功能簡介 （1）非接觸式在線紅外測溫探頭可以方便地測量難以接近的目標(biāo)，便于維修，它采用不銹鋼殼體，帶M181螺紋，可直接安裝，也可通過使用安裝支架進(jìn)行安裝，可調(diào)安裝支架能夠使測量頭的調(diào)節(jié)更加方便。 （2）IRMC測控保護(hù)裝置融合了無紙記錄儀的設(shè)計理念，通過高性能微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一方面在高分辨液晶顯示 實物檢測裝置在電廠中的應(yīng)用屏幕上以多種形式的畫面顯示出來，另一方面把這些監(jiān)察信號的數(shù)據(jù)存放在儀表內(nèi)部的大容量存儲芯片內(nèi)，以便在儀表上直接進(jìn)行數(shù)據(jù)圖形查詢、翻閱和打印。IRMC系列溫度測控保護(hù)裝置系統(tǒng)組態(tài)簡單，可以與組態(tài)王、力控等軟件進(jìn)行通訊，深入挖掘系統(tǒng)功能。IRMC系列溫度測控保護(hù)裝置還設(shè)置了U盤直接拷貝保護(hù)裝置的組態(tài)文件和數(shù)據(jù)文件，方便了用戶的使用。 4結(jié)語 IRMC系列溫度測控保護(hù)裝置主要針對母線溫度測控和保護(hù)，也對電力電纜、斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、組合電器等具有重要的參考借鑒意義。通過IRMC系列溫度測控保護(hù)裝置對電氣設(shè)備的發(fā)熱進(jìn)行實時監(jiān)控分析，及時排查故障，能有效保護(hù)電力設(shè)備的正常運行。 參考文獻(xiàn) 1方大千，方亞敏.實用電工電子查算手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，xx. 2陳津，張培銘，江和.電器、母線、電纜連接處和插接處的溫度保護(hù)J.電氣傳動，xx（6）：41-42，45. 3胡金星，趙凱，佘奇，等.封閉母線接頭溫度場分析與保護(hù)方法研究