隨著社會經濟的不斷發展,系統中對變電站10kV開關柜的運行可靠性要求越來越高。變電站10kV開關柜的刀閘觸頭接觸部位、開關觸頭接觸部位、導電排連接部位、電纜頭連接部位在長期運行過程中，由于表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動等原因，容易導致接觸電阻增大而引起接觸部位發熱、電蝕，嚴重者可燒熔連接部件并引發短路故障，造成大面積停電，降低了系統供電可靠性并造成重大經濟損失。 目前，變電運行部門對發熱缺陷的監控主要包括粘貼試溫蠟監視、手持紅外測溫、有源傳感器無線測溫等三種主要方式，現有監控手段存在以下缺陷： （一）試溫蠟監視、手持紅外測溫方式存在缺陷： 1、測點多、巡視工作強度大、效率低。 2、不能夠及時發現發熱缺陷。 3、開關柜內部分區域無法進行人工巡視。 4、 無法積累歷史數據，從而自動分析溫升變化。 5、無法向運行人員提供發熱告警信息。 6、無法為設備維護、檢修提供數據分析支持。 （二）有源傳感器無線測溫方式存在缺陷： 1、傳感器電池到期后失效，影響測溫效果。 2、需定期停電更換傳感器電池，增加運行部門操作、維護工作量。為此有必要研發傳感器無源無線式測溫技術，克服上述三種測溫方式所存在的缺陷，實現對開關柜導電連接部位溫度實時在線監測、診斷、預警功能，并實現測溫、傳感器可長期工作且工作壽命周期內免維護、接收裝置更換無需停電等要求。該技術可以極大地提升變電運行部門設備發熱運維管理水平，杜絕設備接觸部位因發熱而引發的設備事故，同時還將運行人員從繁重、低效的開關柜測溫、發熱巡視工作中解放出來，不必再對上述10kV開關柜開展紅外測溫作業，大大地提高了工作效率，減輕了運行人員工作負擔，杜絕了測溫作業帶來的風險。 三 項目原理說明 無源無線式溫度傳感器采用了聲表面波溫度傳感技術，該技術采用聲表面波諧振腔結構，當壓電晶體基片上的換能器將輸入的無線電磁波信號轉變成聲信號后，被左右兩個周期性柵條反射形成諧振。該諧振器的諧振頻率隨溫度的改變而改變,且在一定溫度范圍內呈線性的關系，當換能器將聲信號轉變成無線應答信號輸出后，就可以通過測量頻率變化溫度值[3]。采用聲表面波溫度傳感技術的傳感器線性度較好，測溫范圍(-20℃至150℃)，精度誤差(±3℃)，滿足10kV開關柜內刀閘觸頭、開關觸頭、導電排連接等部位的溫度監測需求。 無源無線式在線測溫系統由無源無線式在線測溫系統主站、變電站無源無線測溫管理裝置、溫度采集收發器、溫度采集收發器天線、無源無線溫度傳感器組成。 無源無線溫度傳感器采集設備運行溫度并發送無線信號，溫度采集收發器通過天線收集測溫數據并轉送變電站無源無線測溫管理裝置，再將數據上傳變電二所無源無線式在線測溫系統主站，供專業班組對設備運行溫度進行監測和分析，以保證設備的穩定運行。 四 項目實施效果說明 本項目研發了無源無線聲表面波溫度傳感器技術，研制了無源無線式在線溫度監測系統，該系統已應用于110kV泰豐站、文安站、裕豐站等3站，在上述變電站的10kV XGN型大電流柜、電容柜刀閘觸頭接觸部位加裝了無源無線測溫裝置，實現了對上述10kV開關柜刀閘觸頭接觸部位溫度的實時在線監測、診斷、預警功能。 自投運以來，無源無線式在線溫度監測系統共發現3項10kV開關柜刀閘發熱缺陷并通過短信準確預警通知到運行人員，使變電運行部門及時消除了上述發熱隱患，避免了3起因刀閘發熱處理不及時而造成10kV開關柜爆炸及母線非計劃性停電的設備事故發生，對提高電網10kV用戶供電可靠性發揮了重要作用。以單次10kV開關柜刀閘發熱缺陷造成10kV開關柜爆炸及母線非計劃性停電的設備事故為例，計算單次事故損失如下： 1、損壞10kV開關柜（含保護）3臺（相鄰開關柜受高溫損壞），設備損失費用合計約：3×8.5萬元/臺=25.5萬元。 2、搶修施工費用約：8萬元。 3、假設事故搶修時間約為24小時、主變容量為50MW、負荷率為80%、電費為0.6元/kW•h，則減供負荷造成的損失約為24h×50000kW×0.8×0.6元/kW•h＝576000元＝57.6萬元 4、單次事故損失約為：25.5＋8＋57.6＝91.1萬元因此，自投運以來，無源無線式在線溫度監測系統共發現3項10kV開關柜刀閘發熱缺陷并通過短信準確預警通知到運行人員，所產生的經濟效益約為：3×91.1＝273.3萬元。而本項目總投資為107.9萬元，即項目投運后1年即可收回成本。 五 項目推廣前景描述 本項目研發的無源無線式在線溫度監測系統可以可靠地實現對10kV開關柜各導電接觸部位溫度的實時在線監測、診斷、預警功能，可以有效提高運行部門的設備運維管理水平和生產效率，切實減輕運行人員的測溫、發熱巡視工作負擔，該技術具有較大的實用推廣價值。 特定情況下局部推廣：已經在中山供電局110kV泰豐站、文安站、裕豐站的10kV XGN型刀閘觸頭接觸部位加裝了無源無線測溫裝置，并已下達檢修計劃在2015年底前完成對中山供電局110kV雁南站等6個變電站加裝該測溫裝置。 行業部分推廣：該技術適合在變電站的10kV開關柜進行推廣應用。 行業推廣：該技術除了可以應用在10kV開關柜測溫外，還可以推廣到變電站主變、電容、電抗、開關、刀閘等其它一次設備實時在線測溫，以提高對上述設備的發熱監測水平。 六 創新點、效果歸納及專利申請或授權情況 創新點 1、應用聲表面波傳感器實現無源溫度測量和遠距離無線采集； 2、采用低損耗的LiNbO3晶體制成單端口諧振型聲表面波器件，同時融合延遲線技術，解決了同區域多達12個傳感器同時應用的編碼難題； 效果歸納 根本解決了傳統測溫時測點多、強度大、效率低的問題，極大地提升了變電部門設備發熱運維管理水平，大大地提高了工作效率，減輕了運行人員工作負擔，杜絕了測溫作業帶來的風險。基本解決因發熱沒能及時發現而引發的設備事故，該系統的監測、診斷、預警功能使變電運行部門實時在線測溫及預警，及時排除設備發熱隱患，確保電網10kV用戶可靠供電。 專利申請或授權情況 1、獲得授權實用新型專利1 項； 2、登記軟件著作權1 項。 3、發表核心論文1篇； EPTC技術成果往期回顧
