高压电力技术篇(1)

关键词：电力变压器；高压试验；技术

作者简介：樊晓芹（1981-），女，陕西西安人，茂名市粤能电力股份有限公司，工程师。（广东 茂名 525000）

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0220-02

因为对电力变压器进行高压试验存在一定的风险性，因此在进行试验之前必须对试验过程中所涉及的各方面因素进行整体综合考虑，既要考虑试验的安全合理性又要保证试验顺利完成，这就必须对电力变压器高压试验的试验条件、试验方法、试验内容甚至试验安全性进行全面详细的了解和认识，并对电力变压器的相关数据进行有效研究和分析，作出科学合理的判断，争取在最安全、有效的环境下对电力变压器进行高压试验。

一、电力变压器高压试验的试验条件

在对电力变压器进行高压试验的过程中，为了尽可能提高高压试验流程的规范度以及高压试验结果的精确度，需要对高压试验中所用到的不同的额定条件进行一定程度的参考，并对额定条件中所包含的工行条件进行最大化的合理的有效提取，否则，难以保证电力变压器高压试验的规范化、合理化。

1.有效控制高压试验的温度和湿度

在户内进行试验时，应该根据电力变压器高压试验的相关数据要求对其环境进行严格有效的控制，电力变压器进行高压试验的温度不可过高，最高不能超过40℃，同样也不能很低，不得低于-20℃。由此可见，其温度大致徘徊在-20℃～40℃之间，这是进行电力变压器高压试验的最佳温度范围。如果对电力变压器进行高压试验时温度徘徊在25℃～30℃之间就应该对周围空气的相对湿度进行有效控制，使相对湿度保持在85%以下最为适宜。只有高压试验的温度范围和相对湿度符合电力变压器高压试验的指标才能提高试验效率，得出最精确的结论。

对于户外的试验来说，对其温度、湿度进行控制则较为困难，一般来说应该等其气候条件能够满足试验要求时再进行试验。

2.保证电力变压器的绝缘性

在户外对电力变压器进行高压试验时，需要对电力变压器的绝缘性进行有效保证，首先应该保证试验环境温度、湿度的合适性，并对影响电力变压器绝缘性能的污垢、化学性质的积尘以及相关气体等因素进行合理有效的控制，避免电力变压器绝缘性能受到损害，进而影响试验效果。

3.严格控制额定容量与电压，保持其充分散热

在对电力变压器进行高压试验时，除了要考虑试验环境、电力变压器的绝缘性之外，最重要的是应该对变压器的额定容量与电压进行严格控制，并保持其充分散热，避免因额定容量与电压超标，给电力变压器造成伤害。

二、电力变压器高压试验的试验方法

在进行电力变压器高压试验时，为了确保试验效果的规范化和准确性，必须采取科学合理、有效的试验方法。电力变压器高压试验的基本流程主要包括以下内容：

1.常规试验

按照相关试验仪器的接线原理进行接线，接线完成之后由相关责任人进行全面细致的检查，保证接线的安全性和准确性。

其次接通电源，按照相关试验仪器的操作方法进行试验操作，并记录试验数据。

试验完成后关掉试验仪器，并切断试验电源。

2.交流耐压试验

首先应该按照相关接线原理图来进行接线，接线完成之后由相关责任人进行全面细致的检查，保证接线的安全性和准确性。

其次应该对控制箱中调压器的规范度进行检查，保证其调到“零”位，并检查电力变压器与控制箱对接线的接触是否良好。

再次，当电力变压器电源接通后，亮起绿色指示灯时，试验人员就按下启动按钮，在红色指示灯亮起之后等待升压。

在升压过程中，试验人员必须严格按照顺时针方向匀速旋转控制箱中的调节器，保证升压缓慢进行。在升压的过程中，还要密切关注相关仪表的变化情况和调压器运转情况。

最后，当电力变压器高压试验完成后，试验人员必须迅速将电压调为“零”位，按下停止按钮后立即切断电源，最后不要忘了将电力变压器与控制箱的引线解开，清除掉一切安全隐患。

三、电力变压器高压试验的试验内容

电力变压器高压试验的试验内容主要包括：测量绝缘电阻、直流电阻、变压比、泄漏电流、测试介质损耗因数及交流耐压试验等项目。为了确保电力变压器高压试验的真实性、可靠度，必须严格按照相关规定，慎重选择试验内容。

1.测量绝缘电阻

测量绝缘电阻大小的目的是为了检查电力变压器绝缘的过热老化程度、整体受潮程度及污秽情况，属于高压试验中最简单方便的试验。如果温度过高，在35℃以上，受潮绝缘的吸收会发生不规则变化，而干燥绝缘的吸收在达到极限后就会下降，严重影响高压试验效果，因此一定要在周围环境的温度、湿度适宜的情况下进行该项试验。

2.直流电阻的测量

测量变压器绕组直流电阻的目的是能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段，是变压器试验的一个重要检查项目。

3.变压比的测量

电力变压器变压比的测量方法主要有变压比电桥法、双电压表法等。测量变压比的目的是为了检查绕组各个分接的电压比是否在技术允许的范围之内，检查绕组匝数的正确性，判定绕组各分接的引线和分接开关连接是否正确等。另外，在变压器变压比试验中还能够同步进行接线组别的试验，有着相同的接线组别是变压器实现并联运行的必备条件，因此对电力变压器接线组别进行判断也是高压试验中必备的一项，其中常用的方法有相位法、交流电压表、直流感应、组别表等方法。

4.泄露电流的测量

测量泄露电流是为了检查电力变压器本身是否存在质量问题，通过采取加直流高压的试验方法，如果在高压状态下电力变压器的泄露电流低于低压状态下电力变压器的泄露电流，则说明电力变压器的高压绝缘电阻低于低压绝缘电阻，说明电力变压器的防漏功能存在质量缺陷，无法满足高压试验需求，同时也说明电力变压器本身存在质量问题，不能够参加高压试验。

5.介质损耗因数测试

测量变压器的介质损耗角正切值tanδ主要用来检查变压器整体受潮、釉质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷等，是判断31.5MVA以下变压器绝缘状态的一种较有效的手段。测量变压器的介质损耗角正切值是将套管连同在一起测量的，但是为了提高测量的准确性和检出缺陷的灵敏度，必要时可进行分解试验，以判明缺陷所在位置。

6.交流耐压试验

对电力变压器进行交流耐压试验是鉴定绝缘强度最有效的方法，特别对考核主绝缘的局部缺陷，如绕组主绝缘受潮、开裂、绕组松动、绝缘表面污染等具有决定性作用。查看电力变压器绝缘强度是否存在缺陷，从而避免因电力变压器的绝缘性能老化，引起不必要的安全事故。

四、电力变压器高压试验的安全技术措施

1.严格遵循相关法律规定，做好防护工作

在进行电力变压器高压试验前一定要做好充分的准备工作，严格遵循国家的相关法律规定，在不违反国家法定范围的前提下进行高压试验，做好全面的防护工作，谨防意外事故的发生。

在高压试验场所、高压引线和高压试验设备四周，要严格按照《电力安全工作规程》的有关规定拉好安全防护网，树立“高压危险、请勿接近”的警告牌，必要时可以请专人看守，严禁非工作人员接近或进入，杜绝一切安全隐患。

2.选派知识强硬、经验丰富的试验人员

根据电力变压器高压试验的有关规定，参与高压试验的人员必须有两名，甚至在两名以上，选择其中一名知识强硬、经验丰富的试验人员作为负责人，对其他试验人员进行合理有序的工作安排，使每名试验人员明确自己的工作内容，熟悉自己的工作流程，同时还要加强自身的安全意识和法律意识。

在高压试验中一般会选择经验较浅的试验人员作为接线员，因为这项工作比较简单、科技含量较低，等接线员完成接线工作后总负责人则负责对接线进行全面检查，检查接线是否接好、安全措施是否无误，检查完毕后令所有人员撤离，确保试验人员的安全。

3.对工作人员进行相应的电力教育

在电力变压器高压试验中，为了保证工作人员的人身安全，需要对工作人员加强技术培训，学习安全知识。对员工进行培训时，需要着重加强员工的技术水平，对员工进行专业知识的教育，他们需要对高压试验的原理熟练掌握，熟悉顺试验的过程，结合试验的情况对数据进行分析，进而作出相应的判断。员工的安全意识也是需要加强的。变压器试验工作比较细致，在进行实际试验的过程中需要做一定的准备。在工作之前应该仔细制订工作计划，合理选择试验设备，检查被试设备的连接状态，保证试验有序进行。

五、结语

综上所述，电力变压器的高压试验是一项繁琐复杂、科技含量高的试验项目，因此在高压试验过程中一定要慎重选择电力变压器高压试验的试验条件、试验方法和试验内容，并做好全方位的防护准备工作，选择高素质的试验人员，相信在这些综合因素的共同努力下电力变压器高压试验一定会安全、顺利的完成，获得最精确的试验数据，科学判断出电力变压器的综合性能。

参考文献：

[1]游书均.电力变压器高压试验浅析[J].中国新技术新产品，2012，（17）.

高压电力技术篇(2)

关键词: 高压电力电缆; 高压输电线路; 避雷线; 避雷器; 护层; 载流量

中图分类号：TM247文献标识码： A

随着城镇市区电力需求的不断扩大, 市内变电所的规模呈现扩大趋势, 变电所的出线回路数不断增加, 同时, 城市建筑物的密度也在不断增大, 造成架空输电线路路径问题很难解决, 因此, 在城镇电力负荷增长较快的城市内, 选择高压电缆代替架空输电线路的送电方案大量涌现。高压电缆与架空线路相比具有以下优点。首先, 高压电缆具有输电线路路径宽度小的特点, 所以线路路径选择相对容易; 其次,高压电缆为隐蔽工程, 建成后, 电缆设施会被道路、草坪、人行道等城市基础设施所覆盖,不会影响城市景观;另外,高压电缆不易受周围环境和污染的影响。同时, 高压电缆线路也存在不足之处。 高压电缆的投资较高, 对高压电缆设计的要求也相应提高;建成后不容易改变, 故障测寻与维修较难。

1高压电缆线路与电力系统的连接及绝缘配合要求

1. 1在系统中应用的 3 种方式

a. 电缆进线段方式。 是指变电站出线间隔采用高压电缆, 敷设一段电缆后, 再采用架空线的方式与对端变电站相连, 这是一种非常常见的电缆应用方案。接线图如图 1 所示。

图 1具有 35 kV 及以上电缆段的变电所进线保护接线

b. 高压电缆线路作为电力线路中间的一部分。

是指在城市中的高压电力线路, 由于受到架空线路路径选择困难的影响, 架空线路中间的一段采用电力电缆, 即电缆的两端均为架空线路。

c. 变电所之间, 全线采用高压电缆。

1. 2对系统绝缘的配合要求

为防止雷电波损坏电缆设施, 一般从 2 方面采取保护措施: 一是使用避雷器, 限制来波的幅值; 二是在距电缆设施适当的距离内, 装设可靠的进线保护段, 利用导线高幅值入侵波所产生的冲击电晕, 降低入侵波的陡度和幅值, 利用导线自身的波阻抗限制流过避雷器的冲击电流幅值。

1. 2. 1对避雷线的配置要求

对于电缆进线段方式, 与电缆线路相连的架空线路, 如果与高压电缆相连的 66 kV 及以上变电所为组合电器 GIS 变电所, 则架空线路应架设 2 km避雷线; 如果与高压电缆相连的 35 kV 及以上变电所为敞开式配电装置的变电所, 则架空线路应架设1km 避雷线。 这是高压电缆设计的一个重要的外部条件。在DL/ T5092—1999《 110～500 kV 架空送电线路设计技术规程》 中说明了架空线路防雷保护方式, 但未提到高压电缆应用的此项要求, 因此, 在电缆的设计中, 必须按照绝缘配合的要求, 在架空线路上架设满足长度要求的避雷线。尤其对于改扩建工程, 发现原架空线路未架设避雷线时, 应改造相应线

路, 架设避雷线。

1. 2. 2对避雷器的配置要求

对于电缆进线段的 10～220 kV 电力电缆线路, 电缆线路与架空线相连的一端应装设避雷器, 这一原则在 DL/ T 5221—2005《 城市电力电缆线路设计技术规定》 中被确定下来。根据 DL/ T620—1997《 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 , 对于发电厂、 变电所的 35 kV 及以上电缆进线段, 如电缆长度不超过 50 m 或虽超过 50 m, 但经校验, 装设一组阀式避雷器即能符合保护要求时( 见图 1) , 可只装避雷器F1 或F2。

对于 10～220 kV 高压电缆线路两端均与架空线相连的情况, 应在电缆线路两端分别装设避雷器,这是DL/ T5221—2005的要求。 而DL/ T620—1997中明确规定, 与架空线路相连接的长度超过 50 m的电缆, 应在其两端装设阀式避雷器或保护间隙; 长度不超过 50 m 的电缆, 只在任何一端装设即可。工程实践中, 对于两端连接架空线路的电缆, 其长度大多超过 50 m, 可见, 两条文的工程意义基本一致。

电缆线路一端与架空线相连, 且电缆长度小于其冲击特性长度时, 电缆线路应在两端分别装设避雷器。当进入波电压与电缆非架空线侧的最大脉冲电压相等时, 其相应的电缆长度称为冲击特性长度,或称为脉冲波特性长度, 也称为临界长度。

根据 110 kV 电缆波阻抗 30Ω、 架空线波阻抗500Ω和变压器波阻抗∞计算, 此时电缆冲击特性长度 l0= 380 m。同理可计算出 220 kV 电缆波阻抗30Ω、 架空线波阻抗 350Ω和变压器波阻抗∞时, 电缆冲击特性长度 l0= 430 m; 500 kV 电缆波阻抗30Ω, 架空线波阻抗 280Ω和变压器波阻抗∞时, 电缆冲击特性长度 l0= 554 m。根据上述 110 kV 电缆的计算, 图 2l/ l0 表示电缆实际长度与其特性长度之比和电压之比的关系,Uim为电缆中受到最大的冲击电压( 即架空线上入射波幅值) ,UBm表示B 点最大冲击电压。

图 2l/l0和 UBm/Uim关系曲线

据此, 在长度小于其冲击特性长度的电缆线路中, 脉冲波的入射波和反射波的叠加作用,会使电缆的非架空线一侧的电压高于进入波, 因此, 不仅架空线侧, 也要在电缆线路的非架空线一侧配置避雷器。电缆的冲击特性长度的计算参数中包括波阻抗、冲击波沿电缆线芯的传播速度和冲击波陡度, 涉及线路杆塔形式、电缆截面及电缆敷设方式等等, 由此可以看出,电缆的冲击特性长度不是电缆的物理特性参数, 而是一个工程特性参数, 它随着不同的工程条件而不同。对于全线采用电力电缆的变电所内是否需装设避雷器, 应视电缆另一端有无雷电过电压波侵入的可能, 经校验确定。

高压电缆的主要设计技术指标是指, 在确定电缆截面的情况下, 保证电缆的运行可靠性, 并尽量提高电缆的载流量。影响电缆可靠性及载流量的因素非常多, 其中电缆护层的接地方式是其中的核心因素。

2. 1电缆金属护套或屏蔽层接地方式

对于三芯电缆, 应在线路两终端直接接地, 如在线路中有中间接头者, 应在中间接头处另加设接地。而对于单芯高压电缆的接地方式则较为复杂, 包括一端接地方式、 线路中间一点接地方式、 交叉互联接地方式及两端直接接地方式。

电缆终端头、 中间接头、 绝缘接头之间的距离是由金属护层上任一点非接地处的正常满载情况下的感应电压确定的, 即金属护层上任一点非接地处的正常感应电压, 在未采取不能任意接触金属护层的安全措施时, 不得大于 50 V; 除这一情况外, 不得大于 100V。 在图 3 中, 是一个完整交叉互联单元的金属套感应电压随电缆长度而变化的典型曲线图。可见, 对于电缆金属套交叉互联并两端直接接地的接地方式, 计算金属套感应电压时, 只需计算一个分段。

图 3交叉互联金属护套的对地电压

2. 2电缆金属护套或屏蔽层接地方式选择分析

城市内布置接头工作井一般比较困难, 例如,110 kV 双回电缆接头井的长度约 12 m, 宽约 2 m,布置难度可想而知, 同时, 由于过多的电缆接头会降低电缆的运行可靠性, 因此, 推荐在现场条件允许的情况下, 电缆的中间接头和绝缘接头尽量少, 提高电缆可靠性。

为降低 110 kV 及以上电缆外护套绝缘所承受的工频过电压, 抑制对邻近弱电线路和设备的电磁干扰, 宜沿电缆线路装设平行的回流线。

交叉互联方式适用于较长的电缆线路, 且将线路全长均匀地分割成 3 段或 3 的倍数段。使用绝缘接头把电缆金属护套隔离, 并使用互联导线把金属护套连接成开口三角形, 电缆线路在正常运行状态下流过 3 根单芯电缆金属护套的感应电流矢量和为零, 就能避免电缆负载能力受流过金属护套的循环电流引起发热的影响。 在雷电或操作过电压作用下,绝缘接头两端会出现很高的感应电压, 为保护电缆外护层免遭击穿, 因此需在绝缘接头部位设金属护套电压限制器。 另外, 由于在每个交叉互联段的两端是直接接地, 当系统发生单相接地故障时, 电缆金属护套中的电流能抵消或降低由电缆产生的磁场对周边弱电线路的干扰。

3结论

高压电缆输电线路系统应用涉及到输、 变电两个专业, 相关规程规范、 技术条件繁多。这就要求在高压电缆应用的过程中, 对避雷器、 避雷线、 护套接地方式及载流量等主要技术原则方面给予充分关注, 使高压电缆系统的设备配置合理, 参数选择正确, 保证高压电缆的可靠运行。

参考文献：

[1] 周剑谋.浅谈电力系统高压电缆输电技术[J]. 科学之友. 2011(02)

[2] 曹志强.高压电缆烧毁事故的分析及处理[J]. 水泥. 2009(01)

高压电力技术篇(3)

关键词：高压；电缆设计；接地方式；技术研究

作者简介：阮勇（1981-），男，安徽合肥人，中国能源建设集团安徽省电力设计院，工程师。（安徽 合肥 230601）

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）33-0235-02

某新建撮镇变至冷板变电缆线路所经地区地下管网密集，该路段为市区繁华地段，含原有水管、高压电缆、有线电视管线、通讯管线、煤气管等等。为了更好地设计出电力电缆，在设计过程中就需要根据实际情况，结合运行维护、投资以及施工等，设计出一套科学合理的方案。本文主要是根据电力电缆设计原则对范例进行分析和探讨。

一、电缆型式与截面的选择

根据《电力工程电缆设计规范》和《高压电缆选用导则》，对于那些需保持连接、具有高可靠性回路的电力电缆应采用铜芯。考虑本工程需将电缆敷设在管中或细沙中，当地温取30℃，埋深取1.0m，土壤热阻系数取2.1K·m/W，电缆水平排列间距为0.225m时，此时选用的铜导体电缆为XLPE-800mm2，这时双回路敷设时每相的最大载流量将会达到690A左右，因此，本工程主要采用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆（单芯）。

当选用此电缆型号后，本线路的输送容量将达到13万千伏安，完全满足输送容量的要求。系统输送容量决定高压电缆截面大小和线芯材质的选择。电缆载流量的大小计算比较复杂，因为它不仅仅与缆芯结构及截面有关，还与护层的接地方式、敷设方式及电缆的布置有关，因此，在实际工程设计中，一般可以直接将电缆制造厂所提供的载流量作为设计依据。[1]

二、电缆的分段及护层的接地方式

电缆的分段需要综合多方面因素来考虑，电缆的段数一般都是3的倍数，但其需要根据电缆周围的地理环境合理选择接头工井的位置以及护层感应电压的大小。在完成分段之后就需要将护层进行交叉互联连接。[1]

电缆运行数值与负荷电流和电缆长度成正比，但是电缆在正常运行情况下需要在铝护套上产生感应电势，其PVC外护套（电缆外护套）要耐受这感应电势，当感应电势比较高就会造成电缆外护套绝缘损坏，导致多点接地，此时电能损耗会随着铝护套上的感应环流增大而增加，电缆上的温度也随之会增高，电缆输送容量则会降低。为了让电缆运行时达到最经济最安全的目的，就需要将铝护套上的感应电势控制在安全值范围之内，并尽可能减少电缆铝护套上的环流损失，此时就需要采用交叉互联连接的接地方式并将其进行分段。[2]电缆护层接地方式有很多种，本文重点介绍的是本工程所选取的护层接地方式：

（1）三相护层交叉互联两端接地。它主要是用于电缆的线路比较长而其中一端接地不能满足要求时。

（2）三相护层一端接地（或两端）经接地保护器接地，其中另一端（或中间一处）互联接地。

（3）三相护层两端分别并联接地。

护层接地方式的选择需要科学合理，因为它的合理选择不仅可以降低电缆及线损绝缘层的老化，还能保证整条线路安全可靠运行。根据相关经验，不能完全划分出一个交叉互联单元的3段电缆，但只要各段之间的相差长度在15%之内还是可以的。当单根电缆长度小于800米时，一般是不需要分段的。[3]

三、电缆护层感应电压计算

计算电缆正常工作时护层感应电压，需要参照《电力工程电气设计手册》表17-52进行。由于篇幅有限，本文就不在此详细列举计算过程了。

四、电力电缆的敷设

常用的电力电缆敷设方式主要有五种：排管、电缆桥架、电缆隧道、电缆沟以及直埋等。为了保证电力电缆能顺利通过，电力电缆敷设的选择就不仅仅要科学合理，而且还需要综合考虑现场的实际情况。如果电缆路径比较长，那么此时的电缆敷设就可以采用多种方式组合。[4]

本工程一般的电缆沟槽均采用的是隐蔽式设计，但撮镇变出口除外，它主要采用的是砖砌电缆综合沟。一般的砖砌电缆沟槽是在人行道及绿化带下，在敷设好电缆之后再将原有的土进行回填，恢复到原有绿地。其中在设计盖板时所考虑的商业堆载为1t/m2，沟槽盖板采用的都是预制钢筋混凝土盖板。盖板设计荷载应随着局部荷载的增加而增加，例如局部地段铺人行道方砖。电缆顶管处两端和过路埋管的地方需要设置工井，在完成敷设之后需要在工井内充沙。工井采用预制梁板结构，砖砌井沟壁，活动顶盖，一般情况下是不行车，只考虑行人。[4]本工程电缆在通过主干道路时，穿越方式采用的是导向钻进非开挖铺设MPP电力电缆护套管的方法，这主要是因为市政不允许进行封路和大开挖埋管作业；如果是通过非主干道时，采用的就是破路开挖埋管。

五、高压电缆及其附件的布置与安装

1.电缆排列方式

单芯电缆三相排列一般可以分为三种排列方式：等边三角形、垂直排列、水平排列排列。等边三角形排列三相对称。而垂直和水平排列三相都存在阻抗不对称、互感不等的问题，故线路较长时需换位。等边三角形排列一般很少采用，主要是因为施工难固定等其他因素。垂直或水平排列一般是用在电缆沟、排管、直埋等长距离敷设方式下。[4]

2.固定要求

（1）在斜坡或垂直的高位侧，应该要有大于2个或者2个以上的刚性固定。

（2）电缆上的转弯、终端或接头处紧邻部位，至少要有1个刚性固定。

（3）电缆蛇形敷设的每一个节距部位，应该用挠性固定。而蛇形转换成直线敷设的过渡部位，则需要用刚性固定。

3.电缆保护管

C-PVC保护管、玻璃钢管是电缆保护管中通常采用的两种保护管。选择电缆保护管时，需要满足一定的使用条件，满足所需的机械耐久性和强度的要求。对于一些特殊的情况，不得使用未分隔磁路的钢管，比如说使用交流单相电缆以单根的形式穿管时。

4.电缆支架的特殊要求

对于电缆支架的材质是有要求的，一般情况下要求钢制，但当单相工作电流较大时，比如说交流单相大截面电缆工作电流达到1450A时，就会损坏钢制电缆支架，造成铁损。这就不能再使用钢制的电缆支架。目前在国内外玻璃钢化电缆支架的使用也变得比较普遍，此支架的强度和钢制支架相比相差不大，但有极强的无电能损耗、耐腐蚀功能。[5]

5.电缆附件布置及安装

（1）电缆中间接头。电缆中间接头一般采用的是整体预制，它的接头可以分为两种：直通中间接头和绝缘中间接头，这两种接头的外壳都是玻璃钢，可防水。一般在电缆接头的地方都设置了专用的电缆接头工井。接头工井一般规格是20米或10米长，主要是方便电缆的蛇形敷设和伸缩安装。一般电缆接头首先是放在沙袋上固定，在完成施工作业之后再充沙填埋。

（2）电缆终端的选择与连接。电缆终端一般可以分为三种：干式硅橡胶终端、瓷套式终端以及GIS终端。这三种终端方式运用的地方也不同，其中干式硅橡胶终端一般是用在架空线路与电缆相连接时电缆上铁塔，此时就需要采用合理的固定方式固定好终端和电缆，通常采用的方式就是首先用绝缘子串将电缆终端拉直之后再将其固定在铁塔横担的中间。瓷套式终端一般是用在敞开式变电站进线构架的地方，而GIS电缆终端则是用在GIS变电站内。目前我国电缆T接头使用技术还不够成熟，如果几回电缆线路需要T接时，那么就可以直接建一个T接房，然后用干式硅橡胶终端或导线将瓷套式终端进行T接。为了防止导线的动力使硅橡胶终端弯曲，损坏电缆终端和造成安全事故，在使用干式硅橡胶终端进行T接时，就需要采用硬连接方式。[6]

（3）避雷器的选型及安装。避雷器的选型需要根据工程实际情况和避雷器的选型相关规定来选择，在铁塔和高压单芯电缆相连接的地方一般都需要装设避雷器。

六、电缆防火阻燃说明

第一，在变电站电缆竖井出线出口，各楼板、墙体、围墙出口处以及沟道出口处等电缆引出口采用防火堵料封堵。

第二，将防火堵料封堵在变电站电缆竖井出线出口，此外，还需要将防火材料涂刷在孔口两端的电缆各大于2米的区段，其中涂刷需要分3～4次涂刷，其厚度则需要大于1mm。

第三，选用的电缆通常防水性能比较好，其中聚乙烯（PE）护套是防水性能最好的，为了更好地阻燃，还需要选用埋沙的方式进行防火。

第四，将防火涂料涂刷在并列邻近的其他电缆上以及其中间接头两侧各3米区段内。

第五，将防火堵料封堵在电缆穿越各保护管管口处。

七、结束语

要做好高压电力电缆的敷设设计，一定要重视文中提到的一些关键因素，否则便不能达到好的效果，甚至会带来一定的安全隐患。只有做到严格按照相关规定来对设计把关，才能确保工程质量。

参考文献：

[1]宋钢.综述高压电力电缆设计[J].硅谷，2011，（10）：35，73.

[2]孙静.高压电力电缆局部放电检测技术研究[D].上海：上海交通大学，2012.

[3]卞佳音.高压电力电缆故障监测技术的研究[D].广州：华南理工大学，2012.

[4]叶国文.110kV及以上高压电缆线路的接地系统[J].广东科技，2010，（16）：92-94.

高压电力技术篇(4)

关键词：电力变压器；高压试验；技术；故障；处理措施

在工业发展、生活水平都相对提高的时代中，电力变压器在提高生产效率、生活质量中发挥着重要作用，同时电力变压器的安全使用性也已经成为人们所关注的重点。若想提高电力变压器安全与功能，在高压试验过程中，就要不断对试验技术进行优化与改革，对试验过程中存在的故障问题进行有效解决，并对电力变压器高压试验中所需要注意的事项了解。下面文章中则是对电力变压器高压试验过程中具备条件、试验技术以及故障处理措施进行分析。

一、电力变压器高压试验的条件分析

电力变压器高压试验的结果是对决定变压器能否安全使用的重要依据，因此，试验结果要具有一定的准确性。根据以往经验总结出，电力变压器高压试验过程中，特别注意的几点则是：（1）控制试验室内的温度与湿度，由于试验环境以及规范能力是试验过程中取得稳定控制的先决条件，要严格将试验室内温度控制在绝缘材料所能适应的范围内，一般情况下湿度不能高于85%，温度均在-20℃～40℃之间；（2）试验室内的气体、污垢、灰尘等杂物对电力变压器绝缘性能会产生不同程度的影响，所以技术人员要提前做好防范措施，并采用有效控制方法进行对杂物的控制，避免电力变压器绝缘性能受到影响；（3）电力变压器试验中会应用到不同的相关电气设备，其设备的安全使用是试验顺利进行的基本保障，特别是保护电阻能够提高电力变压器安全性，能够有效控制电压过高时电力变压器不会发生运行变化；（4）电力变压器高压试验中电压的稳定性非常重要，电压不稳可以直接造成电力变压器额定容量的破坏，因此需要将电压控制在相应的范围内，并保证电力变压器散热性能好。

二、电力变压器高压试验过程中的安全措施

相关技术人员是电力变压器高压试验流程的主要操控者，因此技术人员要具备极高的专业水平和素质，保证电力变压器高压试验操作规范，同时还要严禁非专业人员参与电力变压器高压试验操作流程，保证电力变压器高压试验安全操作。电力变压器在进行高压试验前必须做好各项准备工作，将操作人员组织、工具设备等均做好准备，并且在高压试验开始前要做好试验场地的防护工作，将醒目的警示标志摆放在指定位置来避免行人误入试验场地，为了确保电力变压器高压试验中的安全措施可以满足要求，可以选派专人担任安全巡查员来负责安全工作。

参与电力变压器高压试验的相关操作人员必须合理进行分工，确保每一个操作人员在高压试验过程中都能协同完成各项工作，这样不仅可以有效提高电力变压器高压试验中的工作效率，同时也对提高高压试验的安全性、完整性有着重要作用。电力变压器高压试验中必须要保证线路的完整性，所以要求操作人员在高压试验开始前要接好变压器线路，并要将电力变压器与操作系统的外壳安全接地，电力变压器的高压绕组尾端及测量绕组尾端在准备阶段也确保安全接地。电力变压器在进行高压试验升压过程中必须要确保升压的均速性，并要仔细观察升压操作中仪表指针以及设备的实时变化情况，一旦出现任何异常则要求操作人员立即断电并进行检查。

三、电力变压器高压试验中的常见故障及处理方法

1、内部声音异常

电力变压器在正常运行中其产生的电磁交流声的频率相对较为稳定，所以电力变压器在高压试验中如果操作人员发现其内部声音异常，则可能是电力变压器过载运行、内部零件松动、贴心最外层硅钢片未夹紧、顶盖螺丝松动、内部电压过高、内部接触不良以及电力变压器短路等故障，或电力变压器绕组中存在较大的电流等，上述多种情况都能导致电力变压器高压试验中出现内部声音异常情况。上述故障发生后操作人员可以通过电力变压器内部声音来判断其是否出现故障，在判定故障发生后操作人员要对电力变压器上述部位进行断电检查，并根据故障原因来采取合理的措施进行解决。

2、自动跳闸

电力变压器在高压试验中如果出现自动跳闸的现象，则需要操作人员通过外部检查来确定故障原因，如果是由于操作人员在高压试验中的操作原因导致其跳闸，则不需要对电力变压器进行外部检查，但是如果不是认为原因导致电力变压器跳闸，则要求操作人员必须彻底、全面的对电力变压器进行内部检查，避免电力变压器在后期使用中发生火灾。如果电力变压器周围出现火灾则其会自动保护动作，通过自动切断断路器来避免电气设备受到损毁，如果电力变压器在火灾时没有自动断开，则要通过手动操作来将断路器断开才能进行火情扑救，这也是火灾情况下针对电力变压器操作的主要前提条件。

3、油位过高或过低

电力变压器正常运行情况下的油位会控制在一定范围内，并且根据当地具体情况来对油位进行适当调整，所以在电力变压器高压试验中如果发现油位明显变化，要求操作人员首先要确定电力变压器是否存在漏油现象，当油位明显上升时则首先要考虑是否环境温度对其产生的影响。如果针对上述情况时可以排除掉环境温度因素，则操作人员要对油标管、呼吸管等部位进行检查，确定其在运行中是否存在堵塞现象，并要根据实际检查结构来对其进行处理，这样才能确保电力变压器在后期使用中的安全性、稳定性。

4、瓦斯保护

电力变压器高压试验中出现瓦斯保护故障的原因有很多，电力变压器内部故障、保护装置二次回路故障以及油位下降过快等，所以当电力变压器发生瓦斯保护故障时，操作人员可以通过对电力变压器的全面检查来确定故障原因，并要及时对故障进行排除，在检验合格后才能将电力变压器再次投入使用。

5、绕组故障

电力变压器在高压试验中发生绕组故障的原因有很多，所以在电力变压器出现绕组故障后，要求操作人员要对电力变压器进行细致检查，将发生故障的相间短路、绕组接地以及匝间短路等故障一一排除，这样才能确保电力变压器运行中的安全性、稳定性，可以在最大程度上满足我国社会各领域对电力供应质量的要求。

结语：高压试验是确保电力变压器安全运行的必要措施，当电力变压器进行高压试验过程中必须对环境因素进行控制，避免环境因素对电力变压器高压试验结果产生影响，操作人员要按照相关标准规定来进行变压器高压试验操作，确保每一个高压试验环节的安全性、完整性，这样才能使电力变压器运行中的安全性、稳定性，可以在最大程度上满足电网运行的各项要求。

参考文献：

高压电力技术篇(5)

【关键词】高低压开关柜 电气性能 检验项目

1 前言

国家标准GB/T11022、GB7251.1等明确规定了高低压开关柜电气性能的检验项目，包括例行检验项目和全面型式检验，其中，例行检验主要是检验开光柜在制造过程中材料、元器件、结构以及工艺等是否符合设计要求，不会对产品的可靠性与性能产生影响；型式检验主要是检验开关柜的性能与额定值是否达到国家标准，是否符合设计要求，但部分型式检验会对产品的可靠性与性能产生影响。高低压开关柜的电气性能直接影响着其正常运行，因此，国家标准不断对电气性能要求进行完善，本文将探讨高低压开关柜的绝缘性能、短路性能以及温升等检验项目。

2 高低压开关柜电气检验项目

2.1 绝缘性能检验

绝缘性能是高低压开关柜电气性能的重要指标，是例行检验与型式检验不可或缺的检验项目。国家标准中的工频耐压实验是例行检验和型式检验都必须做的项目，通过对电压值与施加电压时间进行实验，不仅可以考核及验证产品相间与相对地间和断口间的绝缘性能，而且还能够等效考核及验证在具体应用过程中，产品承受长期通电发热或操作过电压时，以及绝缘件表面受尘埃与水气侵蚀时导致的绝缘下降情况下能够具有的绝缘性能水平。

国家标准规定冲击耐压试验只是型式检验项目，主要由于该试验受到试验条件及设备等因素的制约。在规定的安装类别条件下，冲击耐压试验对产品应能承受的由于操作过电压或雷击而出现的脉冲型高电压进行考核验证。由于除了操作过电压，在电力系统中，谐振过电压的影响越来越严重，类型复杂性增强，一般包括参数谐振过电压、铁磁谐振过电压以及有线性过电压等，此外还需将中性点接地方式考虑在内，且过电幅值日益升高，因此，对比GB/T11022-1999而言，在2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》的规定中，针对额定电压为7.2kV的产品绝缘水平，不仅提高了短时工频耐受电压值，将通用值由23kV变为30kV，将隔离断口28kV提高至34kV，而且不再将系统中性点接地的方式、快波前与缓波前过电压作用的程度以及过电压限制装置的型式等因素考虑在内，将额定雷电冲击的耐受电压值较低值删除，即将通用值40kV、隔离断口46kV删除，分别使用60kV、70kV。

2.2 短路性能检验

短路性能检验主要是检验若电力系统中发生较大过载或短路等非正常状况，高低压开关柜可以接通，在规定时间中承受与断开故障电流的能力，涉及额定短时耐受电流能力与额定短路接通断开能力两项试验。由于接通和断开操作是由内部元件，如断路器等，执行且完成的，因此，本文将着重探析额定短时耐受电流能力。

额定短时耐受电流能力指开关柜能够耐受的不超过额定值的短路电流所产生的焦耳热与由此出现的电动应力及热应力。由于出现短路状况时，电流将高达几十千安倍，并且还将持续一段时间，这将会产生很大的焦耳热，进而会致使绝缘材料加速老化，从而极大程度地降低绝缘水平，因为在高达90摄氏度的温度下，铜材的机械性能会开始降低，故过度发热还将导致导体连接处的接触面发生变形，从而增大接触电阻。此外，短路电流还将产生电动力，电动力将损坏开关柜内部的绝缘件，致使其断裂，同时还会使母排和柜体变形，后果非常严重，将改变爬电距离与电气间隙，大大降低绝缘水平。额定短时耐受电流能力能够使高低压开关柜的安全性得到有效保证，试验条件为模拟供电系统短路状态，并且比实际短路状态更加苛刻。

额定短时耐受电流能力包括短时耐受电流与峰值耐受电流两个指标，短时耐受电流又称为热稳定电流，而峰值耐受电流又称为动稳定电流，国家标准规定若短路电流不小于50kA，低压开关柜的试验电流持续时间是1秒，峰值耐受电流和短时耐受电流的比应为2.2；而高压开关柜试验电流持续时间是4秒，两个电流的比值则更高。额定短时耐受电流性能指标备受电力用户的重视，是短路性能检验极其重要的检验项目，直接影响着高低压供电系统的安全性。

短路性能检验目的是检验在发生短路的极端情况下，高低压开关柜可靠、安全运行的能力，短路性能试验会使产品的可靠性与性能受到损害，且对试验条件与实验设备要求非常高，通常普通的生产企业、检验机构的条件无法达到试验要求，因此，短路性能检验是型式检验项目。

2.3 厣检验

温升检验也是必不可少的检验项目，该试验主要是考核并验证在长期承受额定电流工作情况下，产品规定部位的温升情况，是否满足标准规定的温升极限，同时检验产品铁磁与载流部件损耗产生的发热是否损坏载流部件或相邻部件、是否会使产品绝缘水平降低、是否会对产品性能产生影响。

高低压开关柜长时间进行额定电流工作会出现温升，在温升过程中会产生一定的热量，虽然这是一个相对较缓慢的影响过程，然而若开关柜的温升超出了允许值，则会加快绝缘件的老化速度，导致产品的绝缘水平快速下降，提前降至正常耐受值之下，存在重大隐患。开关柜的结构、载流部件连接以及主电路界面等是温升的主要影响因素，基于开关柜结构、主电路载流界面定型，以及内部元部件的温升达到标准规定，只需要通过型式试验对开关柜整机的温升进行检验，判断其是否达到标准规定。此外，温升试验有多个条件限制，如试验设备、多种标准连接电缆或铜排等，因此，温升试验只能列入型式检验项目，不能列入例行检验项目。

3 总结

电气性能检验是考核并检验开关柜的设计与制造是否达到国家标准规定要求的重要步骤，也是高低压开关柜得以安全运行的重要保障。本文主要对绝缘性能检验、短路性能检验以及温升检验三类电气性能检验项目进行了探析。

参考文献

[1]马宏.高低压开关柜电气检验项目分析[J].电工电气，2015（12）：56-58.

[2]李云忠.浅谈高、低压开关柜的安装[J].电子世界，2014（12）：319.

[3]邹积玉.对于高低压开关柜安装的要点分析[J].科技致富向导，2015（09）：175.

高压电力技术篇(6)

【关键词】高压变频调速；火力发电厂；优缺点；节能效果

1、引言

近年来，随着国家节能减排政策的大力推广，火电厂的设备节能改造也开始逐步进行，而风机、水泵作为火电厂数量最多的辅助设备，具有非常显著的节能空间。同时，火电厂装机容量不断加大，导致机组的调峰力度随之增大，机组的负荷在运行周期内也有较大范围的改变，实现风机、水泵流量的实时调节势在必行。目前，我国火电厂大多采用节流阀对风机、水泵的流量进行调节，虽然可实现流量的变化，但并没有根本改变电动机的输出功率，没有达到节能的效果。但电力电子技术和计算机控制技术的快速发展，火电厂风机等辅助设备的节能改造普遍开始采用变频调速装置，取得了令人满意的效果。

2、高压变频调速系统的主要优缺点

2.1主要优点分析

1）调速效率高。高压变频调速系统可使风机、水泵等设备的电动机在运行频率发生改变后仍保持额定转差率基本不变，也就是使电动机维持在改变后频率的同步转速附近运行，这样的好处是电动机的转差损失不变。同时，当速度发生变化时，只有变频装置中产生能量损耗，但电动机的自身损耗及效率会降低，其原因主要是由于高次谐波的影响。

2）调速范围宽。高压变频调速系统的调速范围可达10：1或20：1，可实现频率在50～5Hz或50～2.5Hz范围内的调节，同时在此调速范围内仍能保持系统具有较高的效率，因此低转速状态下运行的负载应用效果更为显著。

3）在变频调速系统发生故障或者有其他经济运行方案需要时，变频装置可停止运行，此时设备的电能将由电网直接供给，这就确保了再系统故障时，风机、水泵等设备的运行不受影响，或者在更为经济的运行条件下，如设备在额定频率范围状态下工作，此时采用节流等方式调节更为经济，这样既保证了整个电力系统的安全可靠，又使得系统的节能效果更为显著。

4）变频调速装置除了可以调节流量外，还可以同时作为电动机的软启动装置使用。

2.2主要缺点分析

1）虽然理论上变频调速系统可适用绝大部分设备的节能改造，但目前在高压大容量传动设备中还不能普遍推广，其主要原因有两个方面：一方面是火电厂装机容量越来越大，与之相适应的辅助机组供电电压可达到3～10kV，但功率开关器件往往不能承受如此高的电压；另一方面是高压大功率变频调速系统无论是设计、生产还是安装运行，都需要较高的技术，其经济成本也较高，而过高的投入将造成设备改造后无法取得实际的经济和节能效益。

2）变频器分为电流型和电压型两种类型，二者的共同点是产生的电流或电压的波形均为高次谐波，因此设备及其供电电源的运行将受到很多负面影响。较典型的表现是，电动机在运行过程中由于高次谐波的影响将产生更多的附加损耗，温升随之增加，进而导致其效率和功率因数均降低、噪声增大等问题。此外，电动机转矩在高次谐波的影响下降发生脉动现象，脉动的频率可用6kf（k=1，2，3…）表示，当次频率与系统的固有频率相近时，将引发变频装置与设备的共振现象。但采用一定的措施是可以使变频器输出的高次谐波有所降低的，如采用PWM变频器或采用多重化技术的电流型和电压型变频器将大大改善装置的输出波形。

3、各种变频调速方式的节能效果比较

风机、水泵的流量调节方式可分为非变速调节和变速调节两大类，各种调速方式的差别主要表现在对转差功率的处理上，即转差功率消耗型（如液力耦合器调速、液力调速离合器调速、电磁转差离合器调速、鼠笼式异步电动机定子调压调速以及绕线式电动机转子串电阻调速）、转差功率回馈型（绕线式异步电动机的串级调速）以及转差功率不变型（变级调速、变频调速、直流电动机调速），第一种属于低效调速方式，后两种属于高效调速方式。高效调速方式的节能效果相差不大，因此本文着重讨论低效调速方式的节能效果的差异。

如上所述，目前我国采用的低效调速方式共有五种，其差别是采用的变频器类型不同，但它们存在一个共同点，也就是各低效调速方式的调速效率等于转速比（ηv=n2/n1=i），但其节能效果仍存在很大差别。

首先，装配了液力耦合器调速和绕线式电动机转子串电阻调速的风机和水泵等设备的电动机在运行时的转速仍然可以达到未改造时的额定转速，因此其节能效果也是最好的。这两种调速方式下的电动机运行转速为额定转速的2/3时将产生最大的转差损失，其值为0.148，也就是在实际运行中，改造设备达到最高转速时所需的轴功率值。

其次，风机和水泵等设备在装配了液力耦合器调速和电磁转差离合器调速时，其电动机在运行时的转速并不能达到额定转速，因此这两种调速方式的节能效果与上述两种相比较低。在这种调速方式下，水泵和风机与变频装置相连接的主动部分与被动部分之间要存在一定的转速差才能正常运行。风机和水泵的最高转速比为，其中为设备运行时的最高转速，液力耦合器的最高转速比in范围为0.97～0.98，以往的电磁转差离合器最高转速比in范围为0.83～0.87，而目前新产品的 范围为in0.94～0.96。与上述两种方式相同，采用这两种方式改造的设备运行时的最大转差损失也产生在2/3额定转速下，此时转差损失最大，可用计算，设备在非额定转速下的转差损失可用表示，由上式可知，在转速比i一定的条件下，in越小则越大。此外，由于采用这两种变频调速方式的设备达不到额定转速，因此要采取措施加大设备的出力，例如加大风机、水泵等设备的额定容量等。

对于调压调速装置，调速线路的晶闸管要产生换流损失，晶闸管换流产生的高次谐波也会影响到电动机的性能。此外调速调压装置通常配置高转子电阻的鼠笼式电动机，它的效率比普通的鼠笼式电动机要低。因此，它是上述低效调速方式中节能效果最差的。

4、结语

高压变频调速技术在火力发电厂节能改造中得到了广泛的应用，取得了良好的效果，火电厂应积极鉴定新方法的有效性，在正确鉴定的基础上合理开发，把高压变频技术变为改进的表帅，为我国节能减排增效政策的实施贡献力量。

参考文献

[1]张猛.变频调速技术在现代火力发电厂中的应用[J].中国新技术新产品，2009，18.

[2]黄生琪，周菊华.我国节能减排的意义，现状及措施[J].节能技术，2008，2（26）.

高压电力技术篇(7)

关键词：高压测温；SAW；可视化；智能电网

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0107-02

1 概述

随着国民经济和社会的快速发展以及人民生活水平的不断提高，全社会对安全、经济、优质用电的要求越来越高，电力系统的安全和稳定运行关系到整个国民经济的发展和人民生活的稳定。

电力系统中数量众多的电力设备长期工作于高电压和大电流状态，高负荷及一些设备缺陷导致设备部件的温度异常升高。其运行温度如无法实时监测和及时控制很可能最终导致事故发生。据国家电力安全事故通报统计，我国每年仅发生在电站的电力事故，40%是由高压电气设备过热所致。因此，电力设备运行温度在线监测越来越受到认可和重视，实现温度在线监测是保证设备安全运行的重要手段。

设备运行温度是表征电力设备运行状态的重要参数，同时也是设备制造、环境污染、设备老化、触点氧化、内部故障、过电流等各种因素影响的综合反映。因此，通过建立统一的电力设备运行温度数据仓库，以设备运行温度数据为基础，整理电网的其他信息资源，可实现温度监测数据的综合利用，辅助实现设备状态评估及检修、电网负荷分析、运行决策等高级应用。从而更加有力地保障电力系统安全运行，提高电力电网的运营效率。

2 现有温度传感技术分析

电力设备温度异常在线监测的主要困难在于：发热点通常处在高电位的位置，普通的温度传感方法受到限制；电力设备有大量的发热点需要监测，其设备结构、运行环境各异，因此对传感器本身的结构、安装方式、安全性、稳定性和维护性都提出了极高的要求。

目前用于电力系统的测温解决方案有如下三种：

2.1 光纤测温

采用光导纤维传输温度信号，具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜内的高压，因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上。然而，光纤具有易折、易断、不耐高温等特性。灰尘积累后易导致光纤沿面放电从而使绝缘性降低，且受开关柜结构影响，在柜内布线难度较大。

2.2 红外测温

非接触式测温，易受环境及周围的电磁场干扰。探头必须与被测物体保持一定的安全距离，并需要正对被测物体的表面，开关柜内的空间非常狭小，安装难度极大。同时，要求被测量点能够在视野内并无遮掩，也限制了它在一些特定环境中的使用。

2.3 无线测温

采用电池或小CT取能为温度传感器供电。电池供电方式由于电池容量的限制，温度采样周期较长，无法实现真正的实时监测。电池的周期性更换也带来较高的维护成本。电池在夏季抗高温能力较差且存在一定的安全隐患；而小CT取能则存在若接头电流较小，电能无法取出，传感头停止工作，若接头电流较大，则容易烧坏小CT直至烧坏传感头。同时传感器体积较大，安装难度较高。

3 基于SAW的无线无源温度传感技术

本系统SAW传感器的基本原理是利用晶体材料的谐振频率与基片的温度有关，而且谐振频率的改变随温度的改变在一定温度范围内呈非常线性的关系。

传感器的温度采集过程包括如下步骤：

（1）无线采集器通过天线发射无线射频信号作为传感器激励信号。

（2）传感器天线接收该无线射频信号，通过叉指换能器的逆压电效应在基片表面激活一个声表面波。声表面波沿基片传播，被左右两个周期性反射栅反射形成谐振。该谐振器的谐振频率与基片的温度有关。叉指换能器通过压电效应将声表面波转变成应答的无线射频信号输出。

（3）返回的无线射频信号被采集器天线接收，通过测量无线射频信号的频率变化即可得到温度值。

4 系统组成及技术特点

温度在线监测及分析系统由温度传感装置、IED单元及后台监控分析系统组成。

（1）温度传感器无线电源，体积小，可以很方便地安装于设备被测点上，准确地测量设备运行温度的变化。传感器天线与采集器天线之间无线数据传输，空气高压隔离，安全性能好。且由于射频信号具有一定的穿透绕射能力，可广泛用于测量可视范围内、存在障碍物及隔离空间内的各种物体温度。同时，温度传感信号的转换和传输过程都在传感器内部完成，传感器与采集器之间的无线射频信号仅完成转换后的温度数字信号的传输。因此，环境温度变化、光线变化、柜内局部温差引起的热流、空气中水分、被测物表面灰尘堆积、空气中灰尘环境因素不会对无源无线温度传感器的温度测量可靠性造成影响，测量可靠性极高。

（2）IED单元是无源无线温度在线监测系统的核心设备，负责统一进行对本区域内所有被测设备温度信息的采集、分析、存储管理、温度告警、数据转发、参数设置及协议转换。支持IEC61850等标准协议，可以非常方便、直接地接入后台监控系统。

（3）温度在线监控及分析系统。

数据获取及数据管理：获取本系统无源无线温度测量装置测量的温度信息；集成网内所有温度在线监测系统的数据，纳入数据仓库的统一管理；通过数据接口获取其他相关数据，如：电网负荷、设备其他运行状态数据等；对各类离散的原始数据进行必要的清洗、转换、加载，使之成为后续分析的有效数据。

首先，可视化展现。

设备信息展现：对被测电力设备在电网中的位置、外形、内部结构、测温点安装位置提供可视化展现。

温度及其他实时数据展现：对电力设备的运行实时温度数据、历史温度数据、电网负荷、环境温度等相关数据提供可视化展现。如：提供温度热谱图，在线路图上根据热谱图可以很直观地获得电网各个位置上设备的运行温度状况，便于运行管理人员进行全局掌握，同时对运行温度较高的设备进行跟踪观察。

其次，可视化监测预警。

建立温度参数的预警及报警数据库，并自动对采集到的温度信息进行判断，按照系统预定的规则，分不同的级别和类型，以各种方式进行预警和报警，如推屏、声光、短信等。同时利用三维图表、曲线、虚拟仪表、动画等多种形式，实现预警和报警的多维可视化。一种典型的可视化预警展现方式。每台设备运行温度用三维棒图进行表示，总高表示设备温度的最大限值，下部高度表示当前设备运行的温度。一旦运行温度越过最大值一定时间，系统会以特殊颜色表示越限情况。

最后，数据分析及辅助决策。

采用商业智能技术对数据仓库中各类原始数据的关联性、发展变化规律进行分析，结合负荷数据及其他相关在线监测数据，实现设备温升与线路负荷的对比、开关柜内部温度场分析等功能，提供设备运行温度的预测、负荷分析，提供运行控制策略、状态检修策略等辅助决策支持。例如，将设备运行温度异常的处理方案分为继续运行、观察运行、件事运行、停止运行等。

5 结语

高压电力设备运行温度在线监控及分析系统不仅有效地解决了电力设备接触部位无法实时监测的问题，做到对电力设备的在线监测，防止由于多种原因在负荷变化时引起设备过热，造成设备损坏。同时，系统建立了电力设备运行温度数据仓库，实现综合分析和决策支持等高级应用，从而实现温度监测数据更大的价值。在电力系统变电站普遍实行无人值班的新体制下，高压电力设备运行温度在线监测及分析系统有效地提高了电网运行的可靠性、安全性。促进了电力系统在线监测及智能分析技术的完善和发展。

参考文献