GIS測溫

福州華光天銳提供GIS測溫-氣體絕緣開關裝置變電站測溫系統.

由于GIS設備具有占地面積小、運行可靠、設備檢修維護周期長等優(yōu)點，近年來在電力系統各電壓等級中得到大力應用和推廣.

隨著GIS設備數量的不斷增多以及運行年限的日益增長，各類缺陷逐漸增多，主要表現為發(fā)熱型缺陷、放電型缺陷和機械型缺陷。發(fā)熱性缺陷主要包括導電回路接觸不良、絕緣整體受潮、老化等引起的發(fā)熱，是GIS設備的主要缺陷類型，由于發(fā)熱引起的設備故障近幾年屢見不鮮，已造成多起設備停運甚至爆炸等事故，因此加強GIS設備熱缺陷的檢測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（GIS）被廣泛應用于電力系統中GIS設備加工工藝嚴格、技術先進，且絕緣介質為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、維護費用少、占地面積小等優(yōu)點。正是由于GIS設備的這些突出優(yōu)點，其在變電站中的應用日益廣泛。

當GIS設備觸頭接觸不良時，由于接觸電阻變大，在負載電流流過時會產生過熱現象。觸頭、母線過熱會引起絕緣老化甚至擊穿，從而引發(fā)短路，形成重大事故，造成巨大的經濟損失據不完全統計，國內的眾多發(fā)電公司、電力公司所采用的GIS設備均不同程度地出現過封閉母線、隔離開關、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)事故的現象因此，實現對GIS設備的在線溫度監(jiān)測，提前發(fā)現并消除熱故障隱患，對GIS的安全可靠運行具有非常重要的意義。目前，在現場中應用的預防GIS設備觸頭過熱的措施主要有3種：人工觀察觸頭表面顏色GIS設備結構的特點，提出了一種基于紅外傳感的適用于GIS設備觸頭溫度在線監(jiān)測的方法，并對影響紅外測溫精度的因素進行了實驗研究。該方法具有較強的實用性，對提高電氣設備運行可靠性和電力系統運行可靠性都具有重要的意義

氣體絕緣開關裝置（gas insulated switch-gear,GIS）以其占地面積小、絕緣性能優(yōu)良等特點在國內外得到廣泛應用。在設備運行過程中，由于開合不到位、導電桿插入深度不足等缺陷引起的 GIS 隔離開關過熱性故障時有發(fā)生，導致觸頭燒毀并引發(fā)設備閃絡，嚴重威脅了電力系統的安全穩(wěn)定運行。因此，開展 GIS 隔離開關過熱性故障的研究分析具有重要意義。準確獲取 GIS 隔離開關觸頭溫升特性以及觸頭溫升與外殼測點溫升的對應關系，是開展GIS隔離開關溫升監(jiān)測的重要前提在進行 GIS 隔離開關溫升監(jiān)測時，可在三相觸頭對應的外殼表面分別設置溫度監(jiān)測點，對隔離開關三相觸頭的溫度進行監(jiān)測。

氣體絕緣開關 GIS（Gas Insulated Switchgear）設備理論上故障率低，但一旦發(fā)生故障其后果較普通電氣設備更加嚴重。 2007 年 7 月 12 日，佛山供電局轄區(qū)荷城變電站 GIS 母線對地擊穿；2010 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生過高的溫升導致母線觸頭表面熔焊，熔焊產生的金屬微粒致使電場畸變，進而引發(fā)電弧。 因此，如果能夠對 GIS 母線溫度進行在線監(jiān)測，實時監(jiān)控母線溫度及其發(fā)展趨勢，在母線過熱時進行超溫預警并組織檢修，將有利于降低 GIS母線過熱性故障的發(fā)生幾率，對電力系統的安全運行具有現實意義。目前，GIS 母線溫度在線監(jiān)測主要難度在于傳感器性能不能滿足實際需要，表現在傳感器靈敏度及測溫精度不夠，不能快速響應 GIS 母線溫度變化。常用的非在線監(jiān)測手段如紅外測溫方法，主要采用手持式紅外熱像儀對 GIS 母線溫度進行定期檢測，其分辨率與測溫精度較高，但價格昂貴，測試的 有效性易受到環(huán)境等因素的影響，而且難以實現在線監(jiān)測系統的一體化集成利用光纖光柵作為溫度傳感元件，設計并研制了 GIS 母線溫度在線監(jiān)測系統，對佛山供電局某 110 kV 變電站室內 GIS 母線各間隔三相母線及其對應環(huán)境溫度進行實時監(jiān)測。 與手持式紅外熱像儀測溫結果的對比以及現場試運行情況表明，該 GIS 母線溫度在線監(jiān)測系統具有較高的測溫精度及靈敏度，能夠實時、有效監(jiān)測母 線 的 發(fā) 熱 狀況，提高了GIS 的安全運行水平.

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、故障率低、安裝維護方便、占地空間小等優(yōu)點，在國內外電力系統中得到了廣泛應用。然而GIS設備具備上述優(yōu)點的同時，因其密封嚴、體積小、電流大等結構與工況特點，也導致導體損耗發(fā)熱問題日益突出。尤其當GIS導體觸頭接觸不良時，其接觸電阻變大，導體流過負載電流時產生的焦耳熱將引發(fā)觸頭過熱現象。觸頭過熱會導致GIS設備內部局部溫度過高，引起絕緣老化甚至擊穿，進而引發(fā)重大事故。據不完全統計，國內外眾多電力公司所采用的GIS設備，均不同程度地出現過封閉母線、隔離開關、電纜頭等部件因絕緣老化或接觸不良而造成的溫度異常現象及并發(fā)事故。因此，實現對GIS設備溫度的在線監(jiān)測，提前發(fā)現并消除熱故障隱患，對GIS安全可靠運行具有非常重要的意義。目前，針對GIS設備觸頭過熱問題，運行現場主要采用的預防措施有以下三種：人工觀察觸頭表面顏色、定期測量回路電阻和使用紅外成像儀對固定監(jiān)測點定期進行溫度監(jiān)測。前兩種均需要停電檢修GIS設備，且測量回路電阻的方法無法獲知接觸不良部位的準確位置，后者紅外成像技術的分辨率和精度都難以達到要求。此外，以上使用的監(jiān)測方法均難以實現對GIS設備溫度的持續(xù)測量，即不能實現在線監(jiān)測。行業(yè)內目前主要采用紅外技術和光柵光纖技術兩種方法對電氣設備的溫度進行在線監(jiān)測。紅外測溫方法能夠不擾動破壞GIS設備內部的溫度場和熱平衡，也可以解決了高壓隔離和強磁場干擾的問題，但需要在GIS外殼開孔以安裝紅外溫度傳感器，且其測量準確度受導體金屬表面發(fā)射率和SF6氣體濃度等因素影響非常大。光纖光柵技術采用光波長作為監(jiān)測量，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，目前已廣泛應用于變壓器、電機、開關柜、架空輸電線路、電纜等電力設備，技術較為成熟。將光纖光柵溫度傳感器應用于GIS導體觸頭溫度監(jiān)測中，可在不破壞GIS內部電場及溫度場情況下，實現對其溫度的準確測量，應用前景十分廣泛。

將熒光光纖溫度傳感器應用于GIS母線溫度監(jiān)測中，并設計了相應的在線監(jiān)測系統，能夠有效監(jiān)測母線溫度及其變化趨勢，利用監(jiān)測結果獲得母線導體的確切溫度。