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摘要：本文主要介绍了伴热带对于高寒地区特高压变电站的重要作用，借此说明特高压伴热带在线监测系统的重要性，介绍了3种特高压伴热带在线监测系统的回路设计方案，分析了各个方案的原理、优点及不足，综合评定选出了更为合理、更为经济适用的设计方案。该系统能及时监测到伴热带故障并上送后台，可以就地选相锁定故障位置，以便检修人员及时更换故障伴热带。通过实际应用积累经验，以便全面推广，该系统具有巨大的经济效益和社会效益，可为高寒地区特高压事业的发展提供宝贵经验。
关键词：特高压；伴热带；回路设计；就地选相
0引言
特高压变电站全站大部分的电气设备为GIS设备或HGIS设备，中国北方冬季漫长而严寒，不采取任何措施的话，SF6气体就会发生部分液化，SF6气体浓度降低，灭弧能力极大的减弱，如果这个时候分合开关的话，就有可能发生内部局部放电或击穿等故障，严重的话还可能造成爆炸[1]。伴热带的作用就是通过给GIS设备或HGIS设备的罐体加热，使罐体内的温度升高，避免SF6的液化，以此来减少事故的发生[2]。因此伴热带能够正常工作对于高寒地区的变电站很是重要，所以我们要掌握伴热带的实际状态，以便及时处理更换故障伴热带。
1特高压伴热带在线监测系统的必要性
SF6只有在温度高于45度以上时才能一直保持气体状态，在通常使用条件下，它也具有液化的可能性，因此SF6不能在低温度和过高压力下使用[3]。某特高压变电站地处高纬度、高海拔地区，海拔可达1300米左右，年平均气温为1.6℃，冬季平均气温为—32℃，极端最低气温可达—39.8℃。
该特高压变电站开关气室压力在0.6Mpa左右，GIS中除断路器气室外其余气室的充气压力一般不超过0.5Mpa。查找资料获悉，如果20℃时的充气压力为0.6MPa，则对应的液化温度约为—25℃，如果20℃时的充气压力为0.5MPa，则对应的液化温度约为—35℃。可想而知该特高压变电站在漫长而严寒的冬季，为了防止SF6的液化，伴热带是必须投入的。对于伴热带的实际工作状态必须进行有效的监测，以便及时发现故障伴热带，所以伴热带在线监测系统就显得尤为重要。
2特高压伴热带在线监测系统的回路设计方案
查阅特高压变电站运行专用规程、咨询伴热带厂家并结合现场运行实际，确定了伴热带在线监测系统信号回路中继电器的选型及温度控制器的温度参数设定。
伴热带在线监测系统回路中的温度控制器温度参数设定成启动温度为—15℃，停止温度为—10℃。当温度低于—15℃时，温度控制器驱动电磁接触器KC励磁，其常开辅助触点KC闭合，其主触点闭合导通三相加热器回路；当温度高于—10℃时，电磁接触器KC不励磁，其常开辅助触点KC打开，其主触点打开切断三相加热器回路，以实现温度控制器的自动调节功能，并且电磁接触器KC的常开辅助触点串联在信号回路中，以实现信号的发送。
2.1方案1介绍
方案1的设计主要是在N相的位置串联了一个电流继电器，通过电流继电器的常开辅助触点与电磁接触器的常开辅助触点串联构成信号发送回路。加热器正常工作时，电流继电器不励磁，其常开辅助触点KA1断开，报警信号回路不导通，无报警信号。
当某个加热器回路因为过热烧断或其他原因断开时，就会有电流流经电流继电器，电流继电器励磁，其常开辅助触点KA1就会闭合，KC也在合位，导通信号告警回路。此时会给智能故障报警装置GB一个开入信号,点亮面板上“加热器故障”告警灯LD1，然后智能故障报警装置GB通过20芯扁平电缆传输数据至故障报警继电器GJ，使报警接点Q1闭合，给测控装置一个加热器故障的硬接点信号，测控装置通过网线将报警信号传至后台，弹出报文并点亮伴热带故障的光字牌。
2.1.1原理简述
三相加热器正常工作时，没有零序电流，电流继电器不励磁，不报警。当一相或者两相或者三相不同时故障时会产生零序电流，在零序N相的位置串联的电流继电器就会励磁，其常开辅助触点闭合导通信号发送回路，点亮面板告警灯，发送信号至监控后台。但是当三相加热器同时故障断线时，由于此时不存在零序电流，电流继电器不励磁，所以面板指示灯不会点亮，也不会发送信号至监控后台。
2.1.2优点所在
巧妙地利用单个继电器实现了对三相加热器的监视，能够检测出一相或者两相断线，及三相不同时断线，而且经济性也比较好。
2.1.3不足之处
1)方案1的接线方式不能反映三相同时断线的故障情况，存在监视死区；
2)发送故障报警信号后，检修人员不能直观看出是哪相断线，即不能就地选相，不便于检修人员及时更换故障伴热带，耽误故障处理速度。
2.2方案2介绍
方案2的设计主要是在每相加热器回路串联了一个电流继电器，通过电流继电器的常闭辅助触点三相并联后与电磁接触器的常开辅助触点串联构成信号发送回路。加热器正常工作时，电流继电器三相都励磁，其常闭辅助触点KA1断开，报警信号回路不导通，无报警信号。
当某个加热器回路因为过热烧断或其他原因断开时，该相的电流继电器就会失去励磁，其常闭辅助触点KA1就会闭合，KC也在合位，导通信号告警回路。此时会给智能故障报警装置GB一个开入信号,点亮面板上对应相的告警灯。然后智能故障报警装置GB通过20芯扁平电缆传输数据至故障报警继电器GJ，使报警接点Q1或Q2或Q3闭合，给测控装置一个加热器故障的硬接点信号，测控装置通过网线将报警信号传至后台，弹出报文并点亮伴热带故障的光字牌。
2.3方案3介绍
方案3的设计主要是在N相的位置串联了一个电流继电器，又在A相的位置串联了一个电流继电器，通过电流继电器的常开辅助触点与常闭辅助触点的串联组合，然后一起并联后再与电磁接触器的常开辅助触点串联构成信号发送回路。加热器正常工作时，电流继电器KA1励磁，其常开辅助触点闭合，常闭辅助触点断开，电流继电器KA2不励磁，其常开辅助触点断开，常闭辅助触点闭合，报警信号回路不导通，无报警信号。下面对三种辅助触点配合方式进行简要介绍：
1）当A相加热器回路因为过热烧断或其他原因断开时，A相的电流继电器就会失去励磁，其常闭辅助触点KA1就会闭合，因为此时有零序电流，所以电流继电器KA2会励磁，其常开辅助触点KA2就会闭合，KC也在合位，导通信号告警回路。此时会给智能故障报警装置GB一个开入信号,点亮面板上“A相加热器故障”告警灯LD1，然后智能故障报警装置GB通过20芯扁平电缆传输数据至故障报警继电器GJ，使报警接点Q1闭合，给测控装置一个加热器故障的硬接点信号，测控装置通过网线将报警信号传至后台，弹出报文并点亮伴热带故障的光字牌。
2）当三相相加热器回路因为过热烧断或其他原因断开时，A相的电流继电器就会失去励磁，其常闭辅助触点KA1就会闭合，因为此时没有零序电流，所以电流继电器KA2不会励磁，其常闭辅助触点KA2就会闭合，KC也在合位，导通信号告警回路。此时会给智能故障报警装置GB一个开入信号,点亮面板上“三相加热器故障”告警灯LD2，然后智能故障报警装置GB通过20芯扁平电缆传输数据至故障报警继电器GJ，使报警接点Q2闭合，给测控装置一个加热器故障的硬接点信号，测控装置通过网线将报警信号传至后台，弹出报文并点亮伴热带故障的光字牌。
3）当B相或C相（除了A相）加热器回路因为过热烧断或其他原因断开时，因为此时有零序电流，所以电流继电器KA2会励磁，其常开辅助触点KA2就会闭合。因为A相无故障，所以电流继电器KA1处于励磁状态，其常开辅助触点闭合，KC也在合位，导通信号告警回路。此时会给智能故障报警装置GB一个开入信号,点亮面板上“B/C相加热器故障”告警灯LD3，然后智能故障报警装置GB通过20芯扁平电缆传输数据至故障报警继电器GJ，使报警接点Q3闭合，给测控装置一个加热器故障的硬接点信号，测控装置通过网线将报警信号传至后台，弹出报文并点亮伴热带故障的光字牌。
2.3.1原理简述
三相加热器正常工作时，A相的电流继电器KA1都励磁，N相的电流继电器KA2不励磁，通过辅助触点构成的信号回路没有导通，不报警。当一相、两相或者三相故障断线（同时或不同时）时，通过电流继电器辅助触点的组合导通信号回路，点亮面板对应告警灯，并发送信号至监控后台。
2.3.2优点所在
1）方案3的接线方式能够反映一相、两相或者三相断线（同时或不同时）的故障情况；
2)故障报警后，检修人员能够通过面板告警灯实现就地选相，便于检修人员及时更换故障伴热带，提高了故障处理的速度，减少了因伴热带故障罐体内SF6液化的可能；
3）和方案2对比，实现了在线监测和就地选相功能的同时，经济性比较好，节约了电流继电器。
2.3.3不足之处
当报“B/C相加热器故障”时，需要检修人员到现场进一步确认故障相别。通过告警虽然无法断定B相、C相故障，但是此时还是缩小了检修的故障排查范围。
图3方案3
3特高压伴热带在线监测系统回路设计方案的选择
按照科学合理、节约资源、优化配置的原则，从方案的科学性、合理性及经济性的方面考虑，方案3是比较好的选择，既实现了继电器的节约，又极大地满足了就地选相的要求，优化了回路的设计。采用方案3的回路设计，既能够反映各种类型的故障情况，又能让检修人员通过面板告警灯就地选相判断故障相别，缩小了故障的排查范围，提高了更换处理故障伴热带的速度，减少了因伴热带故障罐体内SF6液化的时间，降低了事故发生的可能性。
4结论
特高压伴热带在线监测系统在伴热带不正常工作时能够及时发现，辅助检修人员判断故障位置以便尽快处理，保证了特高压变电站的安全稳定运行。按照方案3的回路设计在某特高压变电站进行实际应用，通过实际应用积累经验，以便全面推广，该监测系统具有巨大的经济效益和社会效益，可为高寒地区特高压事业的发展提供丰富的宝贵经验。
参考文献：
[1]王永光.SF6断路器运行中气体低温液化解决方案[J].电力技术,2009,4:35-37.
[2]赵建沛,田刚领.严寒地区SF6断路器安全运行的应对措施[J].电力安全技术,2011,10:4-7.
[3]崔少勇.浅谈低温环境下六氟化硫断路器的运行[J].科技与经济,2014,21:146-147.
作者简介：
张振伟（1992－），男（满族），黑龙江省海伦市，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站二次保护的运行维护及检修工作。
张旖珊（1992－），女（汉族），河南省南阳市，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站二次保护的运行维护及检修工作。
穆欢乐（1985－），男（汉族），内蒙古自治区赤峰市，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站运行维护管理工作。
范超杰（1992－），男（汉族），河北省邢台市，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站运行维护工作。