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淺談無線測溫技術在開關櫃中應用

更新時間:2022-12-13  |  點擊率:700
摘要:隨著我國經濟社會的飛躍式發展,我國經濟增長與電力增長形成了一個有機和無縫的連接。現階段,我國電力係統的發展趨勢逐漸轉向為大電網,這就對可靠性以及自動化水平有了進一步的要求,同時也要求電網運行調控逐漸向自動化、智能化方向發展。開關櫃作為配電網係統中的關鍵設備之一,對其進行研究就顯得尤為重要。因此,文章針對目前國內開 關櫃發展現狀及存在問題進行了淺要分析,探討了監測溫度變化的重要性,提出了無線測溫技術的研究方向,並對未來開關櫃無線測溫技術的發展趨勢進行了一定展望,以期為未來電力係統的良好發展奠定一定理論基礎。
關鍵詞:開關櫃;無線測溫;技術研製;技術應用
1開關櫃測溫的必要性

我國是人口大國,對於(yu) 電力有很大的需求,相應對於(yu) 電氣化設備的可靠運行也有進一步的要求。開關(guan) 櫃作為(wei) 確保電能質量的關(guan) 鍵設備,保證其安全穩定運行具有十分重要的意義(yi) 。

一般情況下,由於(yu) 開關(guan) 櫃通常是密閉空間,當負荷增加以及長時間運行時,就容易發生內(nei) 部過熱的現象,從(cong) 而導致異常溫升。如果沒有及時發現並采取合理的措施進行幹預,隨著時間的流逝,其溫升現象會(hui) 越來越嚴(yan) 重,開關(guan) 櫃內(nei) 絕緣件等設備的過熱程度會(hui) 持續增加,不僅(jin) 會(hui) 影響使用壽命,而且會(hui) 導致重大安全事故發生。此外,開關(guan) 櫃具有大電流的特點,這就引發了較為(wei) 強烈的電磁輻射現象,進而導致測溫係統溫度監測的不準確,從(cong) 而無法及時掌握溫度變化情況。另外,由於(yu) 通常溫度傳(chuan) 感器需要直接安置於(yu) 高壓被測物體(ti) 上,並且保證一定的安全距離,這就容易引起溫度測量誤差的問題,進而埋下安全隱患。

2開關櫃發生故障原因

開關(guan) 櫃發生故障的原因有很多,但究其根本還是由於(yu) 開關(guan) 櫃內(nei) 相關(guan) 元件及線路長期處於(yu) 大電流、高電壓工作狀況,且空間狹小不通風,強大電流容易導致其內(nei) 部溫升加劇,一旦沒有及時發現問題並進行預防,很容易發生火災等安全事故。因此,做好開關(guan) 櫃內(nei) 溫度監測,避免發生過熱的現象,對於(yu) 避免火災等安全事故的發生具有十分重要的研究價(jia) 值。

2.1溫度過高

通常情況下,開關(guan) 櫃在正式應用前會(hui) 在實驗室內(nei) 進行試驗檢測,檢測時間通常為(wei) 8小時。然而,在實際應用中,開關(guan) 櫃通常需要長時間、不間斷運行,同時會(hui) 持續性發熱,而溫升又是隨著時間不斷增加的,這就導致試驗數據無法滿足實際應用中的數據變化範圍。另外,雖 然我國自動化水平穩步提升,但是對於(yu) 開關(guan) 櫃這種電氣設備安裝,通常還需要具有較強專(zhuan) 業(ye) 技術知識的工作人員進行設計與(yu) 安裝。在一定程度上,現場工作人員的違規操作也會(hui) 導致溫升異常的情況發生。

2.2接頭故障

開關(guan) 櫃在輸配電係統中承擔著重要角色,對於(yu) 保護線路、監測電量運行情況具有不可忽視的影響。然而隨著工作時長的不斷增加,不可避免地會(hui) 出現線路老化的問題,同時在長期大電流的作用下,也會(hui) 在一定程度上導致接觸電阻增加,引起局部放電、高壓泄漏現象發生,這些現象都容易引起開關(guan) 櫃內(nei) 相關(guan) 元件溫升現象愈發嚴(yan) 重,從(cong) 而引發線路、設備著火現象,導致開關(guan) 櫃被燒毀,引起重大安全事故的發生。

3開關櫃常用溫度監測方式對比

無線測溫技術在開關(guan) 櫃內(nei) 的應用具有十分明顯的優(you) 勢,通過將溫度傳(chuan) 感器直接安裝於(yu) 需要測量溫度的關(guan) 鍵部分,之後通過溫度傳(chuan) 感器獲取實時溫度以及其他工作狀態信息,通過無線信號進行傳(chuan) 遞,同時實現數據的采集與(yu) 存儲(chu) 。根據溫度信息變化標準進行檢測,一旦發生問題,可以及時有效地進行報警,避免重大安全事故的發生。與(yu) 此同時,通過對溫度變化情況進行對比分析,可以形成相關(guan) 報表,以便更好地對開關(guan) 櫃的運行情況進行監測。一方麵可以解決(jue) 開關(guan) 櫃內(nei) 空間狹小的問題,更好地安裝其他設備元件;另一方麵可以提高監測準確度,彌補人工操作的不足,減少人工巡視工作量,降低運維成本,對溫度異常情況進行更為(wei) 及時的監測,避免安全事故的發生。

3.1無線測溫技術與蠟片示溫法的比較

顯而易見,蠟片示溫法就是在被測物體(ti) 表麵塗抹一層可隨溫度情況進行相應顏色變化的發光材料,通過日常巡視,可以大致判斷開關(guan) 櫃內(nei) 相關(guan) 設備的溫升情況,避免重大安全事故的發生。然而這種方法精度很低,無法準確測量溫度情況,對於(yu) 相關(guan) 技術的研發不具有參考價(jia) 值,且容易發生蠟片脫落的現象,需要大量的人力進行日常維護工作,運維成本非常高,不利於(yu) 對其進行推廣應用。與(yu) 此相比,無線測溫技術十分的可靠,且無須進行日常巡視,降低了運維成本,具有很高的推廣使用價(jia) 值。

3.2 無線測溫技術與常規測溫方法比較

常見的測溫方法通常是通過溫度傳(chuan) 感器件進行溫度監控,比如,熱電偶、熱電阻、半導體(ti) 等,通過溫度傳(chuan) 感器進行信號的傳(chuan) 輸需要通過金屬導線作為(wei) 介質,這就導致無法保證其在開關(guan) 櫃的正常工作中可以具有穩定的絕緣性能,因而無法應用於(yu) 開關(guan) 櫃的溫度監測。與(yu) 之相比,無線式測溫技術不需要金屬導線傳(chuan) 輸信號,而是通過無線方式傳(chuan) 輸信號進行溫度監測,這就避免了金屬導電的問題,很好地保證了開關(guan) 櫃內(nei) 元件的安全運行,因而可以直接應用於(yu) 開關(guan) 櫃內(nei) ,並對其溫度進行準確地實時監測,避免安全事故的發生。

3.3 無線測溫技術與紅外測溫方法比較

紅外線的使用通常需要將測溫裝置與(yu) 被測物體(ti) 間隔一定距離再進行測溫,這就需要一定的空間來安裝其設備,然而開關(guan) 櫃內(nei) 通常是密閉狹小空間,因此無法應用該技術。此外,由於(yu) 該段距離的存在,導致紅外線易受到周外環境因素的影響,無法確保溫度監測的準確性,從(cong) 而容易出工作疏漏的現象。與(yu) 之相比,無線測溫技術通過將溫度傳(chuan) 感器直接安裝於(yu) 被測物體(ti) 表麵,從(cong) 而確保了溫度監測的準確性。

3.4 無線測溫技術與光纖測溫方法比較

光纖測溫方法通過將溫度傳(chuan) 感器檢測到的信號經光纖傳(chuan) 遞到測溫設備上,確保了溫度測量的準確性並避免了導電的問題。然而開關(guan) 櫃內(nei) 空間狹小,並且設備元件複雜,線路多,這就給光纖的安置帶來了大的難度,同時光纖易受到環境的影響而發生斷裂,並且不耐高溫,都給其應用帶來了一定的挑戰。與(yu) 之相比,無線測溫技術的應用可大限度地減少線路的布置,可以更好地對開關(guan) 櫃內(nei) 的空間進行應用。

3.5 開關櫃測溫技術研發現狀

現階段,我國電力係統通常嚴(yan) 格按照國家電氣設備采購標準及設計規範安裝、使用開關(guan) 櫃,確保開關(guan) 櫃可以通過試驗驗證,特別是對於(yu) 溫升現象的控製。在日常供電情況下,係統負荷通常不會(hui) 與(yu) 開關(guan) 櫃的設計滿容量相同,因此其溫升問題不會(hui) 影響開關(guan) 櫃的正常運行。然而,在實際應用過程中,開關(guan) 櫃內(nei) 部溫度變化情況,尤其是母排連接點等部分,其溫升數值往往超過試驗值。

隨著我國科技化水平不斷提高,雖然開關(guan) 櫃無線測溫技術的研製與(yu) 應用得到了進一步的完善與(yu) 發展,並且電氣設備施工水平與(yu) 施工人員專(zhuan) 業(ye) 素養(yang) 也不斷增強,但是由於(yu) 電壓等級越來越高,供電情況越來越複雜,開關(guan) 櫃內(nei) 溫升現象越來越嚴(yan) 重,針對其測溫技術的相關(guan) 研究尚不成熟,對於(yu) 技術的掌握也不盡全,測溫技術與(yu) 相關(guan) 專(zhuan) 業(ye) 人員仍存在缺陷與(yu) 不足,還遠未達到水平的要求。這就需要相關(guan) 電力企業(ye) 加快無線測溫技術的研發,並且結合工程實際情況,充分考慮多方麵因素,不斷從(cong) 實踐中積累經驗。一方麵推動先進無線測溫技術的研製,使其更好地與(yu) 開關(guan) 櫃適配;另一方麵鼓勵電力企業(ye) 對相關(guan) 技術進行應用,並在使用過程中對其不斷改進,大限度地避免安全事故的發生,推動相關(guan) 技術的大範圍應用。

3.6 開關櫃無線測溫技術特點

短距離無線通信技術主要包括藍牙、紅外數據傳(chuan) 輸以及無線局域網。無線溫度傳(chuan) 感器采用的何種短距離無線通信技術,需要各電力單位在實際應用中根據經濟性、可靠性要求等因素選擇。無線測溫係統通常由溫度傳(chuan) 感器、顯示器以及監測預警平台組成,通過將無線溫度傳(chuan) 感器測量的溫度轉變為(wei) 數字信號,經過無線發射接收模塊傳(chuan) 遞到溫度顯示器和監測預警平台,後台監測設備根據信息進行實時監測,一旦發生溫度超過預設溫度的情況,就及時進行預警,發出警報。總之,無線測溫係統具有如下特點。

由於(yu) 安裝方式獨立,絕緣性好,可以大限度地避免大電流、高電壓對其造成的影響,因此對開關(guan) 櫃的安全運行沒有影響;可以直接測量開關(guan) 櫃內(nei) 元件溫度,且溫度傳(chuan) 感器精度高,因此可以更加準確地測量開關(guan) 櫃內(nei) 溫度變化情況;由於(yu) 無線測溫裝置結構簡單,易於(yu) 安裝,靈活性高,因此可以依據工程實際增加

監測點的數量,進一步增加了開關(guan) 櫃運行的可靠性;由於(yu) 無線測溫係統研製工作起步較早,因此具有優(you) 良的操作平台,且操作簡單,各功能的模塊化設計也方便了與(yu) 其他裝置的連接,同時融入大數據平台,可以更好地對溫度變化情況進行匯總收集,以便更好地對開關(guan) 櫃的性能進行升級優(you) 化,因此具有很好的推廣價(jia) 值;由於(yu) 無線測溫係統體(ti) 積較小,因此運行功耗較低,在確保溫度監測水平可靠的前提下,可以更好地延長開關(guan) 櫃的使用壽命。

除此之外,針對開關(guan) 櫃內(nei) 空間狹小、易發生溫現象的特點,在安裝無線測溫設備時需注意以下幾點:一是在安裝溫度傳(chuan) 感器時需選擇容易發生溫度變化的部分,比如,觸電或接頭位置;二是在安裝過程中要避免影響其他設備的正常工作,保證安全距離;三是在安裝溫度接收儀(yi) 時也要根據現場實際情況采用掛壁式或嵌入式,確保開關(guan) 櫃的供電可靠性。

3.7 開關櫃無線測溫技術發展前景

當前,隨著我國科技水平的迅速提升,無線測溫技術的研製與(yu) 應用越來越多地引起國內(nei) 外專(zhuan) 家學者的關(guan) 注,同時也推動了電力企業(ye) 對其進行更為(wei) 廣泛的研究與(yu) 開發,目前已有多種在線檢測係統應用於(yu) 開關(guan) 櫃的溫度檢測中。無線測溫係統的應用大多針對開關(guan) 櫃中的關(guan) 鍵部分,對其進行溫度的實時檢測與(yu) 長期監測,避免發生溫度過高現象,同時對其工作狀態進行監測,避免發生重大安全事故。

通常情況下,無線測溫技術在開關(guan) 櫃中的應用具有很大的優(you) 勢,其緊湊小巧的結構設計對開關(guan) 櫃原設計的影響非常小,因此安裝方便且施工成本低;其簡單的結構又降低了製造成本,因而可以大規模、廣泛地應用於(yu) 開關(guan) 櫃中;另外,其可靠的監測性能進一步提升了其應用前景。保證電網安全運行是一個(ge) 係統工作,需要各個(ge) 環節緊密配合,做好權責分工。同時,電網安全又是社會(hui) 生產(chan) 、人們(men) 生活與(yu) 工作得以順利進行的基礎,對國民經濟的穩定發展起著不可忽視的影響,因此,提升開關(guan) 櫃的運行穩定性,確保用電、供電安全是電力行業(ye) 首要考慮的關(guan) 鍵問題。由此可見,開關(guan) 櫃無線測溫技術的研製與(yu) 應用具有十分廣泛的前景。

4安科瑞溫度在線監測係統
4.1概述

電氣接點在線測溫裝置適用於(yu) 高低壓開關(guan) 櫃內(nei) 電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guan) 、高壓電纜中間頭、幹式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測,防止在運行過程中因氧化、鬆動、灰塵等因素造成接點接觸 電阻過大而發熱成為(wei) 安全隱患,提高設備安全保障,及時、持續、準確反映設備運行狀態,降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS 485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊,係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約,安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該係統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能,可以監控無線測溫係統的設備運行狀況,實現快速報警響應,預防嚴(yan) 重故障發生。

4.2應用場所

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

4.3係統結構
溫度在線監測係統結構圖
4.4係統功能
測溫係統主機Acrel-2000T安裝於值班監控室,可以遠程監視係統內所有開關設備運行溫度狀態。係統具有以下主要功能:
1)溫度顯示:顯示配電係統內每個測溫點的實時值,也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。
2)溫度曲線:查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
3)運行報表:查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。
4)實時告警:係統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。係統具有實時語音報警功能,能夠對所有事件發出語音告警,告警方式有彈窗、語音告警等,還可以短信/APP推送告警消息,及時提醒值班人員。
5)曆史事件查詢:能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯,查詢統計、事故分析等。
4.5係統硬件配置
溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫係統主機組成,實現變配電係統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
5.結束語

綜上所述,開關(guan) 櫃內(nei) 的導線連接處易發生溫升問題,影響因素是多方麵的,這就要求相關(guan) 電力單位做好無線測溫技術的研製與(yu) 應用工作,保證供電可靠性,降低人工巡視成本,保障電力設備運行安全,大限度地避免安全事故的發生