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浅谈无线测温技术在开关柜中应用

2022-11-18 15:13 作者:安科瑞张培  | 我要投稿

张培

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:随着经济和社会的飞速发展,我们国家的经济和电力的发展已经形成了一种有机的、无缝的联系。目前,随着电网向大电网的发展,对可靠性和自动化水平的提高提出了更高的要求,对电网的控制也逐渐向自动化和智能化方向发展。作为配电网络中的核心设备,对其进行深入的研究具有十分重要的意义。本文就当前我国开关柜的发展状况和存在的问题进行了浅显的分析,并就其发展的意义进行了论述,并指出了今后的发展趋势,为今后的发展打下了坚实的理论基础。

关键词:电控柜;无线温度测量;技术开发;技术应用

1开关柜测温的必要性

我国是个人口大国,对电能的需求量很大,因此,对电气化装置的可靠性提出了更高的要求。开关柜是保障电网供电质量的关键设备,它的安全、稳定、可靠地工作有着非常重要的作用。

在正常的环境中,开关柜往往处于封闭的环境中,在负载增大、长时间运转时,很容易出现内部温度过高,造成温度异常升高。若不能及时发现并采取适当的措施,则温度升高将会加剧,从而造成开关柜内部的绝缘元件和其他电器的温度不断升高,不但会降低产品的使用寿命,还会造成重大的安全事故。另外,由于开关柜本身的大电流特性,会产生较强的电磁辐射,从而使测温系统的温度监控不够精确,难以及时掌握。此外,一般情况下,温度传感器必须安装在被测的高压对象上,而且必须保持一定的安全距离,这样很容易造成测量误差,从而造成安全隐患。

2开关柜发生故障原因

开关柜的失效原因多种多样,但归根结底,是因为开关柜中的相关部件和线路长时间处于高电流高电压状态,而且空间狭窄,不通风,电流过大,很容易造成内部温度升高,如果不能及时发现和防止,就会引发火灾和其他安全事故。所以,对开关柜内部的温度进行实时监控,防止出现过热现象,对防止火灾和其他安全事件的发生,是非常有意义的。

2.1高温

在正式使用之前,一般需要在实验室进行测试,测试周期一般为8个小时。但是,在实践中,由于开关柜需要长时间不间断地运行,并且会产生持续的热量,而且温度的升高会随着时间的推移而不断增大,使得实验结果不能满足实际使用中的数据变化。虽然国内的自动化程度在不断提高,但像开关柜这样的电器,一般都是由专业技术人员来完成。从某种意义上讲,工地工人的不当行为也会造成温度的反常。

2.2连接失效

开关柜是电力系统中的一个重要组成部分,它对电力线路的保护和电力运行的监测有着不容忽视的作用。但随着工作时间的延长,线路的老化是不可避免的,长时间的大电流会使接触面电阻增大,从而产生局部放电、高压泄漏等现象,从而使开关柜中的相关部件温度升高,从而引发线路、设备着火现象,导致开关柜被烧毁,引起重大安全事故的发生。

3开关柜常用温度监测方式对比

在开关柜中采用无线测温技术,其优点是:将温度传感器直接安装在需要测温的重要部位,然后利用温度传感器对温度和其它运行状况进行采集和存储。根据温度信息的变化准则,对故障进行快速、高效的预警,防止了重大的安全事故。同时,通过比较和分析不同温度的变化,可以编制相应的报告,从而更好地监控开关柜的工作。一方面能有效地解决开关柜内部空间狭窄的问题,并能更好地安置其它器件;另一方面,它能有效地改善监控精度、弥补手工作业的缺陷、减少人工巡查工作量、降低维护费用、对异常温度的实时监控、防止安全事故。

3.1与蜡片的无线温度测量对比

很显然,蜡片示温法是将一种能随着温度变化的发光物质涂在被测试对象的表面,根据环境的不同,可以根据不同的温度来改变不同的颜色,从而对开关柜内部的设备进行大致的温升,从而防止出现重大的安全事故。但由于该方法的精度较低,不能精确地检测出温度,对相关技术的开发没有借鉴意义,而且很容易出现蜡片脱落等问题,维护保养费用也很高。

这对它的推广和应用是不利的。与之相比,无线温度测量技术更加可靠,无需进行例行的监测,可以减少运行费用,有较高的推广应用价值。

3.2无线温度测量与传统温度测量的对比

传统的测温方式主要是利用热电偶、电阻、半导体等来实现温度的监测,但由于采用了温度传感器,必须要以金属丝为媒介,所以不能保证其在正常工作时的绝缘性,因此不能用于开关柜的温度监测。与此相比,无线测温技术无需金属导线来传递信号,只需无线发送信号即可实现对温度的监控,从而解决了金属导体的传导问题,确保了开关柜内部器件的安全工作,因此可以直接用于开关柜内部,实现对其温度的精确实时监控,从而防止了安全事故。

3.3红外和无线温度测量的对比

众所周知,在红外测温中,一般都要先将测温器与受测物保持一定的距离,这样就要求有足够的空间来安装仪器,但由于开关柜一般都是封闭、狭窄的,所以不能采用这种方法。另外,由于这一段距离,红外线易受外界环境因素的干扰,不能保证温度监控的精确性,很容易出现工作上的疏忽。与此相比较,无线测温技术是将温度传感器直接安装在被测对象的表面,以保证其测量精度。

3.4光纤和无线温度测量的对比

光纤测温技术是利用光纤将温度传感器探测到的数据传输到测温装置上,从而保证了测温精度,避免了导热问题。但由于开关柜内部空间狭窄,器件结构复杂,线路多,使其安装困难,而且容易受外界环境的影响而产生裂缝,而且不能承受较高的温度,这些都对其使用造成了困难。与此相比较,采用无线温度测量技术可以使线路布局最小化,并能更好地利用电冰箱内部的空间。

3.5开关柜温度测量技术的发展状况

目前,我国的电网一般都是严格按照国家的电气设备采购规范和设计规范来安装和使用开关柜,以保证开关柜能够经过实验检验,尤其是在温升方面。在正常的电力供应条件下,系统负载一般不会达到设计的满载能力,所以它的温升问题不会对开关柜的工作产生任何影响。但在使用中,由于开关箱的温度变化,特别是母排接头等部位的温度波动,常常会超出测试值。

随着科技的发展,开关柜的温度测量技术的发展和应用也在不断地改进和发展,电力设备的建设和工人的专业素质也在不断地提高,但随着电压等级的不断提升,电力系统的运行状况也越来越复杂,开关柜内温升现象越来越严重,针对其测温技术的相关研究还不成熟,对国外先进技术的掌握也不全面,测温技术和相关专业技术人员还存在一些问题和不足,离国际先进技术还有很大差距。因此,各电力公司应加强对无线温度测量技术的研究,同时要综合考虑多种因素,在实践中不断积累经验。一边倒地先进的无线温度测量技术,能更好地适应开关柜;同时,也鼓励各发电公司将有关技术推广到实际中,并在实际运用中不断完善,以减少安全隐患,促进相关技术大规模推广。

3.6 开关柜无线测温技术特点

3.6无线电控开关柜温度测量技术特性

短程无线通讯技术主要包括蓝牙技术、红外数据传输技术和 WLAN技术。无线测温仪所使用的短程无线通讯技术,要根据其经济性和可靠性要求,在具体的应用中要根据具体情况来确定。无线温度测温系统一般由温度传感器、显示器和监测预警平台构成,它是将温度传感器所测得的温度转换成数字信号,再由无线发送与接收模块传送至温度显示器和监测预警。

台,后台监控系统会根据数据进行实时监控,如果出现温度超出设定值,就会立刻发出警告。总的来说,无线温度测量系统的主要特征是:

由于其安装方式的独立性和良好的绝缘性能,可以最大程度地避免大电流和高压对它们的冲击,从而不会对开关柜的安全工作产生任何影响;该方法能对开关柜内部的温度进行直接测量,而且具有较高的准确度,使开关柜的温度变化更为精确;无线温度计具有结构简单、安装方便、灵活等特点,可根据工程实际情况增设

多个监测点,使开关柜的操作可靠性得到进一步提高;无线测温系统开发时间较短,操作平台优越,操作简便,各功能模块化,便于与其它设备的联接,并与大数据平台结合,便于采集、整理、优化、提高开关柜的性能,具有广泛的应用前景;该系统具有体积小、运行能耗低的特点,同时保证了温度监控的可靠性,从而大大提高了开关柜的寿命。

另外,由于开关柜空间狭小、易发生温升等特点,在安装时应注意:第一,在安装时应选用易发生温度变化的部位,例如:触电部位或接头部位;二是不影响其它设备的使用,并确保一定的安全距离;三是在安装温度接收器时,应按现场实际条件选用挂壁式或嵌入式,以保证开关柜的供电可靠性。

3.7 开关柜无线测温技术发展前景

近年来,随着我国科学技术的飞速发展,无线测温技术的发展和应用受到了越来越多的专家和学者的重视,也促使了各大电力公司对其进行了更加深入的研究和开发。目前,大多数的无线测温系统都是以开关柜为核心部件,对其进行实时、长时间的温度监控,以防止出现过热,并对其运行状况进行监控。

监控,防止重大的安全事件的发生。

由于其结构紧凑、体积小,对原有的开关柜设计影响不大,安装简单,造价低廉;由于其结构简单,生产成本低,可以大规模、广泛地应用于开关柜;此外,它具有良好的监控性能,使它的应用前景更加广阔。确保电力系统的安全稳定,是一个系统的工作,要求各部门密切合作,明确职责。电网安全是保障社会生产、生活和工作安全的重要保障,关系到国家经济的持续稳定发展,提高安全可靠度是电力工业的当务之急。因此,开发和应用开关柜的无线温度测量技术是非常有前途的。


4安科瑞温度在线监测系统

4.1概述

用于高压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备进行温度监控,以避免因氧化、松动、灰尘等因素引起的接触面电阻过大而发热,从而提高设备安全保障,及时、持续、准确反映设备运行状况,降低设备事故率。

该系统采用 RS 485或以太网方式与隔离层的设备进行通信,采用国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等通信协议,提高了安全性、可靠性和开放性。本系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥测、事件报警、曲线、棒图、报表、用户管理等多种功能。

4.2应用场所

适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

4.3系统功能

在值班监控室中装有测温主机Acrel-2000T,它能对系统中的各种开关和装置的工作温度进行实时监控。该系统的基本功能如下:

1)温度显示:对配电系统各测温点进行实时监测,并可通过 PC/移动 APP进行远程监测。

2)温度图:观察各测点的温度变化趋势。

3)作业报告:在规定的时间内对各个温度点进行查询和打印。

4)实时报警:该系统可对各个温度点的异常温度进行报警。该系统具备语音报警、语音报警、弹窗报警、语音报警等多种报警方式,并通过手机短信/APP向值班人员发送告警信息。

5)历史事件查询:可储存、管理诸如温度越界等事件的记录,便于使用者查询、统计、事故分析等。


5结束语

总之,在开关柜中,线路接头容易出现温度升高的问题,其影响因素很多,因此,有关部门要积极开发和应用无线测温技术,以确保供电可靠性、减少人工监测费用、确保电力设备运行安全、最大限度地避免安全事故的发生


参考文献

[1] 崔金奇.10kV高压开关柜无线测温技术分析[J].通信电源技术,2020,37(5):45-46.

[2] 崔士刚,郝建国,刘忠洋.开关柜无线测温技术研制与应用

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

作者简介:

张培,男,现任职于安科瑞电气股份有限公司。


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