石英晶体有X、Y、Z三个结晶轴，如切片平面用X、Y描写，则X轴Z轴的夹角为Φ，Y轴X轴的夹角为φ，则得到：

    f1=f01+A(t-t0)+B(t-t0)2+C(t-t0)3

    式中A、B、C分别为与切割角度有关的常数，与Φ，φ有关。f0是在t0温度下的振荡频率。如果满足Φ＝9.4°，φ＝11.6°，则在-80~250℃范围内：A＝35×10-6/度，B＝C＝0。

    所以上式变为：f1=f01+A(t-t0)，f1与t成正比。

    设t0＝0°c时，f0=28.2MHz，代入A值，得到频率灵敏度为987.3Hz/℃,即温度变化1℃，频率变化近1000Hz，分辨率为0.001℃，石英晶体温度传感器在-80~250℃范围内的基本误差在±（0.04~0.075）℃，稳定性约±0.007°C/每月，故具有相当优越的精度和稳定比，由于所测量的值是频率，很容易和计算机配合。

    ABB公司开发的母线联结处温升在线检测装置装置见图5，其特点如下：

    （1）母线通过电流时，其交变电磁场提供了温度传感器探头所需的工作电源。要求母线中通过电流40A（50Hz）时，传感探头就能正常工作，而短路故障所产生的短路电流不会损坏传感器。

    （2）因为在测量点处有强的电磁场，且处于高电位，所以采用红外调制发射技术。红外发光二极管把高电位处温度值（脉冲值）发送到低电位处的红外接收器上。可以把几个传感器的测量值送到同一接收器上。

    （3）温度传感单元是由石英晶体、辅助电源及讯号输出回路组成。可以方便地安装在母线联结处。石英晶体温度传感器特点是体积小、准确度高，耐老化性好。

    1992年5月ABB提供的新型温度监视系统，在一面中压开关柜12个接点处（母线接触处）的暴露部分安装上这种尺寸极小的温度传感单元，其中三个传感单元安装在母线联结处、三个装在断路器上端的连接线处，另三个在电缆终端。在一般情况下仅使用九个传感器，因为断路器下端接线与电缆终端的距离很近。

    4 故障电弧保护装置

    4．1内部故障电弧

    金属封闭高压开关柜内，由于某种如小动物、过电压、湿度等偶然因素，内部产生电弧，当然也有误入带电间隔、隔离开关误操作等人为原因使内部产生电弧。大约15000~20000℃温度电弧会直接加热周围的绝缘气体，热能迅速通过对流、传导方式传递，引起开关柜隔室内超压。当压力超过允许的压力极限时，灼热气体将会冲出封闭柜体的压力释放装置，灼热气体与瞬间压力波可能会伤害配电室内的工作人员（例如伤害呼吸系统）；也可能会损坏电器设备和建筑物。

    故障电弧的危害程度取决于电弧电流大小及切除时间。例如1985年天津变电所合闸送电时，开关柜发生弧光故障，最后烧毁开关柜8台；在2004年4月某公司配电系统中35kV铠装移开式开关柜产生弧光爆炸,造成开关柜电缆室爆炸变形、其后门、侧板、侧面加强筋炸扭曲，并且配电室木门受冲击波而打开，一扇玻璃窗炸掉。

   因此，对使用在重要场合的金属封闭开关柜，应进行内部故障飞弧试验及安置故障电弧保护装置，故障电弧试验规定可见GB3906—2005，IEC62271—200标准。

    4．2故障电弧防护装置

    ABB公司开发的故障电弧防护装置早已应用于AX1开关柜；德国Moeller公司早已研制出Arcon故障电弧防护装置。

    一般电弧防护装置由三部分组成：保护主单元；过流、弧光检测辅助单元；电弧光传感器。

    4.2.1电弧光传感器

    作为光感应元件，安装在开关柜母线室的几个位置，检测发生故障时突然增加的光强。

    4.2.2过流、弧光检测辅助单元

    弧光检测辅助单元收集来自电弧光传感器的光信息，再传送给主单元。过流检测辅助单元提供过流动作信息，它是动作判据之一，可进一步保证电弧光保护系统的动作准确性、可靠性。

    4.2.3保护主单元

    它是电弧光保护系统的核心，它用于管理和控制整个电弧光保护系统。它接收检测短路电流和来自电弧光传感器的信息，对收集的数据处理、判断，如果确认是电弧故障，则发出跳闸命令，使进线断路器跳闸，即切断进线电源。如进线断路器不能跳闸（拒动），则启动断路器失灵保护逻辑，发跳闸命令给上一级断路器来切断电源。此外根据过流、弧光检测辅助单元送来的信息，提供弧光故障点和报警信号。

    这里还有一种方法：如果确认是电弧故障，则启动快速短接开关，使它迅速合闸，将电弧故障转化成三相短路电流，而使上游断路器分闸，达到迅速熄灭电弧目的。

    故障电弧光保护系统框图示于图6。

    5 结束语

    （1）智能化成套开关设备是新一代电器产品，它溶合了计算机、信息、控制、传感器与微子技术，将每台智能化单元的通信接口与值班室计算机相连，就可构成变电站综合自动化系统，可以就地及远方实现保护，可以实现变电站广域监测和诊断。

    （2）计算机技术及电磁兼容性（EMC）水平提高，使智能化测控装置比传统的机电式测控产品更加可靠，多年来运行已证明了这一点。

    （3）按状态维护技术建立在线监测技术、信息技术的基础上，在线监测项目可按实际需要决定。

    （4）使用于重要场合的开关柜，应配置智能故障电弧防护装置。

    6 参考文献

    1 RandyWachal(加拿大Manitoba高压直流输电研究中心).高压断路器状态的在线监测.Trans&Distr.World，2001,53(13),40~48