聊聊开关柜无源无线测温系统的应用

钱琪明

安科瑞电气股份有限公司  上海市 

 

摘要：高压开关柜是发电厂重要的系统设备之一，其主触头导体是需重点关注的易发热部位，受其全 封闭结构限制无法进行人工测温，不易实现设备状态实时监测。本应用方案结合电厂设备实际情况，基技术的无源无线传感器，配套接收器及采集器，实现对带电导体进行实时温度测量，具有传感 器无源无线、安全可靠、直接接触导体精准测温等优点。

关键词：开关柜；无源无线；测温；

0. 引言

1. 开关柜断路器动触头在长期运行过程中，紧固弹簧容易发生疲劳，导致触片松动、接触 压力不足、接触电阻上升，进而形成触头发热，对开关柜的安全运行构成极大威胁，甚至造 成火灾或全厂停电事故。根据国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》13.3.12 项规定：“开展开关柜温度检测，对温度异常的开关柜强化监测、分析和处理，防止导电回 路过热引发柜内短路故障”。传统检查手段仅能依靠停电检修时从触头压痕、划痕等外观进 行判断，存在较大的不确定性，而传统测温方式在高压开关柜的应用方面均存在一定的局限 性，如热元件测温、蜡片测温存在运行中脱落、绝缘击穿的运行风险，远红外测温仅能测量 可视范围测点，无法测量内部触头温度，光纤测温成本较高，存在光纤沿面放电风险，、无 线感应测温需采用电池供电或CT取电，定期维护量大，测量精度受电流波动影响。）。本文针对上述情况，对一种专门用于接触带电导体的无源无线测温系统应用方案进行了研究设 计。

1. 测温设备选择 某电厂高压厂用电系统采用 6kV 电压等级，每台机组配置两段 6kV 工作母线，高压开 关柜采用上海通用广电产品，真空断路器（VCB）柜选用 P/VII-12 型中置式交流金属封闭 铠装开关柜，高压接触器（F-C）柜选用 P/VII-12（J.R）型中置式交流金属封闭铠装开关柜， 额定热稳定电流为 40kA（4s），额定动稳定电流为 100kA（峰值）。根据设备运行特点对 开关柜触头造成过热的可能性，选择负荷电流高及频繁启停设备的进行测温点配置，对 8 台开关柜主触头安装无源无线测温装置。

2. 系统整体方案 因测温开关柜在配电室内并列布置，各单元测温装置采用分散布置形式，系统适用电压 等级为 99kV 以下，测温点安装在开关上下三相静触头，共 48 个温度测点，配置数据采集 器 4 只、数据接收器 8 只、数据传感器 48 只，后台终端 1 套。 因电厂属长期有人值班模式，集控制室布置有 NCS 系统、DCS 系统、五防系统、平衡 调度系统等多套终端设备。结合电厂设备实际情况，考虑设备有效利用的原则，采用“硬件 共用、软件并行”的方式，最终采用测温数据接入集控室内五防系统后台终端的方案。五防 系统仅在倒闸操作时与 NCS 系统进行数据关联单向读取，系统运行相对独立，日常 220kV 设备无倒闸操作时基本处于休眠待机状态；测温系统应用程序同样基于 Windows 平台，接 入后 CPU、内存、缓存等占用率低，可与五防系统应用程序实现并行进程运行，无相互运 行影响和系统冲突。达到降低系统设备运维成本的目的，利用原有设备无后期费用追加且利 于运行人员监视。

3.  系统可实现的功能 基于无源无线测量到的温度数据，系统可以实现以下功能：

（1）在开关柜断路器动触头等传统技术无法监测的盲区部位均安装无源传感器，实现对上述重点电气部位的实时温度采集，并在后台上实时显示。

（2）后台可对测温点位名称、电气设备名称、所在区域名称等进行设置。

（3）设置报警温度阈值，但温度超限后，系统可通过弹窗方式报警，并对报警及后续 处理进行存档记录。

（4）历史温度数据在数据库中长期保存，可通过报表、曲线、图表等方式供人员进行 查询和分析。 系统安装试后，测温数据实时精准，误差小于 0.2℃，该无源无线测温传感器微小安全， 安装简易快捷，可直接接触动触头测温，扫除了以往开关柜温度监测的盲区。通过光纤将测 温数据传输至集控室，并在集控室五防服务器并行安装温度监测软件，实现对温度测点的实 时监视。系统运行两年来一起很稳定，对电气五防系统未形成任何系统冲突，未出现掉线、 误报等异常故障，提升了电厂电气设备运维检修工作的信息化智能化水平。

 

4.应用场景

 

功能

电气接点在线测温装置适用于高低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、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触

电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

图片

  

产品选型

 

型号

认证

图片

证书

无源无线测温传感器

ATE400

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

表带式无线测温传感器

ATE200

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

磁吸式无线测温传感器

ATE100M

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

无线温湿度传感器

AHE100

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

有线温度传感器

PT100

/

 

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NTC

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无线收发器

ATC600

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

智能温度巡检仪

ARTM-8

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

智能温度巡检仪

ARTM-24

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

无线测温装置

ARTM-Pn

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

触摸屏

ATP007

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

无线测温采集设备

Acrel-2000

T/A

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

无线测温监控设备

Acrel-2000

T/B

CMA、ILAC-MR

A、CNAS

 

 

 

6. 结语本文提出的无源无线测温技术，具有传感器无需供电、结构简单、体积微小、安全稳定、 系统组网灵活等特点，弥补了传统技术在带电导体测温方面的缺陷，能够为电厂的电气检修 在状态监测方面提供强有力的信息化保障，具有非常广阔的应用前景、较高的经济效益和社 会价值。

参考文献

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[2]石蕾,陈敏雅．RFID 系统中阅读器的设计与实现[J]. 电脑开发与应用, 2008,21(07)： 54-56.

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[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

[5]开关柜无源无线测温系统的应用方案，刘浪，李建红