GIS測(cè)溫

福州華光天銳提供GIS測(cè)溫-氣體絕緣開關(guān)裝置變電站測(cè)溫系統(tǒng).

由于GIS設(shè)備具有占地面積小、運(yùn)行可靠、設(shè)備檢修維護(hù)周期長等優(yōu)點(diǎn)，近年來在電力系統(tǒng)各電壓等級(jí)中得到大力應(yīng)用和推廣.

隨著GIS設(shè)備數(shù)量的不斷增多以及運(yùn)行年限的日益增長，各類缺陷逐漸增多，主要表現(xiàn)為發(fā)熱型缺陷、放電型缺陷和機(jī)械型缺陷。發(fā)熱性缺陷主要包括導(dǎo)電回路接觸不良、絕緣整體受潮、老化等引起的發(fā)熱，是GIS設(shè)備的主要缺陷類型，由于發(fā)熱引起的設(shè)備故障近幾年屢見不鮮，已造成多起設(shè)備停運(yùn)甚至爆炸等事故，因此加強(qiáng)GIS設(shè)備熱缺陷的檢測(cè)與分析具有重要意義隨著我國電力工業(yè)的大力發(fā)展和需求量的不斷增長，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)（GIS）被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中GIS設(shè)備加工工藝嚴(yán)格、技術(shù)先進(jìn)，且絕緣介質(zhì)為SF6氣體，因而具有良好的開斷能力且觸頭燒傷輕微，具有檢修周期長、故障率低、維護(hù)費(fèi)用少、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。正是由于GIS設(shè)備的這些突出優(yōu)點(diǎn)，其在變電站中的應(yīng)用日益廣泛。

當(dāng)GIS設(shè)備觸頭接觸不良時(shí)，由于接觸電阻變大，在負(fù)載電流流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。觸頭、母線過熱會(huì)引起絕緣老化甚至擊穿，從而引發(fā)短路，形成重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)的眾多發(fā)電公司、電力公司所采用的GIS設(shè)備均不同程度地出現(xiàn)過封閉母線、隔離開關(guān)、電纜頭等部件由于絕緣老化或接觸不良，造成溫度異常變化，從而引發(fā)事故的現(xiàn)象因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS設(shè)備的在線溫度監(jiān)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)并消除熱故障隱患，對(duì)GIS的安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義。目前，在現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用的預(yù)防GIS設(shè)備觸頭過熱的措施主要有3種：人工觀察觸頭表面顏色GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了一種基于紅外傳感的適用于GIS設(shè)備觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)的方法，并對(duì)影響紅外測(cè)溫精度的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。該方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性，對(duì)提高電氣設(shè)備運(yùn)行可靠性和電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性都具有重要的意義

氣體絕緣開關(guān)裝置（gas insulated switch-gear,GIS）以其占地面積小、絕緣性能優(yōu)良等特點(diǎn)在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。在設(shè)備運(yùn)行過程中，由于開合不到位、導(dǎo)電桿插入深度不足等缺陷引起的 GIS 隔離開關(guān)過熱性故障時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致觸頭燒毀并引發(fā)設(shè)備閃絡(luò)，嚴(yán)重威脅了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，開展 GIS 隔離開關(guān)過熱性故障的研究分析具有重要意義。準(zhǔn)確獲取 GIS 隔離開關(guān)觸頭溫升特性以及觸頭溫升與外殼測(cè)點(diǎn)溫升的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是開展GIS隔離開關(guān)溫升監(jiān)測(cè)的重要前提在進(jìn)行 GIS 隔離開關(guān)溫升監(jiān)測(cè)時(shí)，可在三相觸頭對(duì)應(yīng)的外殼表面分別設(shè)置溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)隔離開關(guān)三相觸頭的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

氣體絕緣開關(guān) GIS（Gas Insulated Switchgear）設(shè)備理論上故障率低，但一旦發(fā)生故障其后果較普通電氣設(shè)備更加嚴(yán)重。 2007 年 7 月 12 日，佛山供電局轄區(qū)荷城變電站 GIS 母線對(duì)地?fù)舸?010 年 6 月11 日，220 kV 丹桂站 GIS 母線發(fā)生三相短路故障，電弧導(dǎo)致母線燒蝕。 造成上述故障的原因在于 GIS母線觸頭因接觸電阻增大產(chǎn)生過高的溫升導(dǎo)致母線觸頭表面熔焊，熔焊產(chǎn)生的金屬微粒致使電場(chǎng)畸變，進(jìn)而引發(fā)電弧。 因此，如果能夠?qū)?GIS 母線溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控母線溫度及其發(fā)展趨勢(shì)，在母線過熱時(shí)進(jìn)行超溫預(yù)警并組織檢修，將有利于降低 GIS母線過熱性故障的發(fā)生幾率，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，GIS 母線溫度在線監(jiān)測(cè)主要難度在于傳感器性能不能滿足實(shí)際需要，表現(xiàn)在傳感器靈敏度及測(cè)溫精度不夠，不能快速響應(yīng) GIS 母線溫度變化。常用的非在線監(jiān)測(cè)手段如紅外測(cè)溫方法，主要采用手持式紅外熱像儀對(duì) GIS 母線溫度進(jìn)行定期檢測(cè)，其分辨率與測(cè)溫精度較高，但價(jià)格昂貴，測(cè)試的 有效性易受到環(huán)境等因素的影響，而且難以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一體化集成利用光纖光柵作為溫度傳感元件，設(shè)計(jì)并研制了 GIS 母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)佛山供電局某 110 kV 變電站室內(nèi) GIS 母線各間隔三相母線及其對(duì)應(yīng)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 與手持式紅外熱像儀測(cè)溫結(jié)果的對(duì)比以及現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行情況表明，該 GIS 母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較高的測(cè)溫精度及靈敏度，能夠?qū)崟r(shí)、有效監(jiān)測(cè)母 線 的 發(fā) 熱 狀況，提高了GIS 的安全運(yùn)行水平.

近年來隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，氣體絕緣金屬封閉組合電器（Gas Insulated Switch-gear，GIS）因其開斷能力強(qiáng)、故障率低、安裝維護(hù)方便、占地空間小等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。然而GIS設(shè)備具備上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，因其密封嚴(yán)、體積小、電流大等結(jié)構(gòu)與工況特點(diǎn)，也導(dǎo)致導(dǎo)體損耗發(fā)熱問題日益突出。尤其當(dāng)GIS導(dǎo)體觸頭接觸不良時(shí)，其接觸電阻變大，導(dǎo)體流過負(fù)載電流時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱將引發(fā)觸頭過熱現(xiàn)象。觸頭過熱會(huì)導(dǎo)致GIS設(shè)備內(nèi)部局部溫度過高，引起絕緣老化甚至擊穿，進(jìn)而引發(fā)重大事故。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)外眾多電力公司所采用的GIS設(shè)備，均不同程度地出現(xiàn)過封閉母線、隔離開關(guān)、電纜頭等部件因絕緣老化或接觸不良而造成的溫度異?，F(xiàn)象及并發(fā)事故。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS設(shè)備溫度的在線監(jiān)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)并消除熱故障隱患，對(duì)GIS安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義。目前，針對(duì)GIS設(shè)備觸頭過熱問題，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)主要采用的預(yù)防措施有以下三種：人工觀察觸頭表面顏色、定期測(cè)量回路電阻和使用紅外成像儀對(duì)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)定期進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。前兩種均需要停電檢修GIS設(shè)備，且測(cè)量回路電阻的方法無法獲知接觸不良部位的準(zhǔn)確位置，后者紅外成像技術(shù)的分辨率和精度都難以達(dá)到要求。此外，以上使用的監(jiān)測(cè)方法均難以實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS設(shè)備溫度的持續(xù)測(cè)量，即不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。行業(yè)內(nèi)目前主要采用紅外技術(shù)和光柵光纖技術(shù)兩種方法對(duì)電氣設(shè)備的溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。紅外測(cè)溫方法能夠不擾動(dòng)破壞GIS設(shè)備內(nèi)部的溫度場(chǎng)和熱平衡，也可以解決了高壓隔離和強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的問題，但需要在GIS外殼開孔以安裝紅外溫度傳感器，且其測(cè)量準(zhǔn)確度受導(dǎo)體金屬表面發(fā)射率和SF6氣體濃度等因素影響非常大。光纖光柵技術(shù)采用光波長作為監(jiān)測(cè)量，具有不受電磁干擾影響、絕緣性能好、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于變壓器、電機(jī)、開關(guān)柜、架空輸電線路、電纜等電力設(shè)備，技術(shù)較為成熟。將光纖光柵溫度傳感器應(yīng)用于GIS導(dǎo)體觸頭溫度監(jiān)測(cè)中，可在不破壞GIS內(nèi)部電場(chǎng)及溫度場(chǎng)情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)其溫度的準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)用前景十分廣泛。

將熒光光纖溫度傳感器應(yīng)用于GIS母線溫度監(jiān)測(cè)中，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠有效監(jiān)測(cè)母線溫度及其變化趨勢(shì)，利用監(jiān)測(cè)結(jié)果獲得母線導(dǎo)體的確切溫度。