淺談35kv高壓開關櫃無線測溫技術的應用

hth下载地址 陳聰

摘要：近年來，隨著電力市場需求的日益增長，高壓開關(guan) 櫃作為(wei) 電力係統的一個(ge) 重要組成部分，其本身的安全性、經濟性也受到了人們(men) 的重視。本文著重介紹了35 kV高壓開關(guan) 櫃無線測溫技術的應用情況﹐介紹了技術特點和工作原理﹐對其在35 kV高壓開關(guan) 櫃中的應用進行歸納，以及變電站的無源無線測溫係統的運用。

關(guan) 鍵詞：高壓開關(guan) 櫃；無線測溫；技術；應用

0引言

隨著電力市場對電力係統的穩定需求不斷增加，對電力供應的質量和可靠性提出了更高的要求。在開關(guan) 櫃中廣泛采用新技術和新工藝，使得其可靠性得到了很大的提高。六氟化硫氣體(ti) 具有良好的絕緣和消弧特性，在高壓開關(guan) 設備中得到了廣泛的應用。全封閉高壓開關(guan) 櫃在長時間的高負載下，其散熱性能不佳，容易導致熱聚集，溫度上升會(hui) 對電器的絕緣性能產(chan) 生不利影響；全封閉高壓開關(guan) 櫃不能觀測到動觸點與(yu) 櫃內(nei) 靜接觸位置連接、接地刀閘分合等情況，不能對櫃體(ti) 內(nei) 部進行溫度測量，存在較大的安全風險。通過對高壓開關(guan) 櫃母排、電纜接頭的直接監控，可以有效地降低由於(yu) 過熱引起的火災和大麵積停電。

1高壓開關(guan) 櫃無線測溫技術應用意義(yi)

電氣設備的導電連接部位鬆動，刀閘、斷路器接觸鬆動等，都會(hui) 使設備的溫度聚集，使有關(guan) 部件的性能惡化，從(cong) 而引發導線的熔融、絕緣擊穿，嚴(yan) 重危害電網的安全。隨著鋼鐵行業(ye) 的不斷發展，電力係統中的無人值守變電站將會(hui) 得到廣泛的應用，對變電站內(nei) 的各種信息進行更嚴(yan) 格的控製，但目前變電站對主要設備的溫度監測還處在初級階段，監控範圍小，尤其是在密閉設備的溫度監測中，更是處於(yu) “盲區”，技術水平也比較落後。目前變電所的高壓設備基本上都是封閉的，傳(chuan) 統的測溫方法是不可能的，有些裝置還采取了開孔和紅外線測溫器的方法，但其缺點是不能實時地收集和發送數據，對電力係統的絕緣性能有很高的要求；不能直接附著在高壓帶電裝置上，精度低需要檢查，還需要人在現場才能顯現效果，並且隻適合於(yu) 裸露的設備；但是，該模型的安全性更高。傳(chuan) 統的測溫方法不能滿足無人值守站對主要設備的關(guan) 鍵位置進行實時監測的要求。研製一套適用範圍廣、安全可靠的測溫係統，對重要設備（尤其是密閉裝置）的關(guan) 鍵部位的溫度進行實時監控，及時發現故障隱患，采取措施，防止事故進一步擴大，對保障電網安全運行意義(yi) 重大。

2 35kV高壓開關(guan) 櫃常用幾種無線測溫傳(chuan) 感器的原理及技術特點

2.1無線測溫的原理

無線測溫的基本原理是：溫度傳(chuan) 感器、紅外溫度傳(chuan) 感器、半導體(ti) 傳(chuan) 感器、表麵溫度傳(chuan) 感器、被動無線傳(chuan) 感器。熱敏傳(chuan) 感器的工作原理是，電阻會(hui) 隨著溫度的變化而變化，熱敏電阻具有高度敏感性，可以很容易地檢測溫度變化；缺點是，阻值非線性，溫度範圍要求嚴(yan) 格，元件易老化，使用壽命相對較短，隨著使用年限的縮短，精度及穩定性也會(hui) 下降。紅外溫度計的特點是無接觸式，不幹擾被測物的狀態；其不足之處在於(yu) 易受溫度、濕度、輻射等因素的影響。半導體(ti) 傳(chuan) 感器的精度較高，但與(yu) 熱敏電阻器相比，它的反應時間要比熱敏電阻器慢。半導體(ti) 傳(chuan) 感器的優(you) 勢在於(yu) 安全性高，識別精度高，可靠性更高。它的特點是采用被動式測溫，采用無線傳(chuan) 輸的方法實現對開關(guan) 櫃溫度的測量。其優(you) 點是體(ti) 積較小，能耗低，但其缺點是訊號傳(chuan) 送距離較短，而且傳(chuan) 送時不能有障礙物，若受測點出現位移或振動，則會(hui) 造成 相位的改變，從(cong) 而影響溫度測量的精度。被動式無線感應器采用能源采集方式來獲取感應器所需的能源，*摒棄了電池與(yu) 常規 CT的取電方式。利用等電位法實現了高壓電網的安全性和可靠性， EH技術具有循環、低能耗等特點，是未來無線溫度測量的發展方向。

2.2該測溫的技術特點

以下是關(guan) 於(yu) 無源無線溫度測量係統的技術特性，即當母排經過交流電時，會(hui) 在母排附近形成一個(ge) 交變磁場，通常這些磁場會(hui) 被釋放到空氣中，不能被利用。現在，主排上安裝一條特殊的金屬條，可以讓磁場中的能量在金屬條流動，而在金屬條上則有一個(ge) 線圈，當電流聚集到一起時， MCU就會(hui) 釋放出足夠的電流，然後再用無線網絡將熱量傳(chuan) 遞給 MCU。該傳(chuan) 感器采用了原來沒用的交流磁場，為(wei) MCU提供能量，使其在不使用電池的情況下，可以長時間的工作，使用壽命超過10年，而且基本不需要維修。與(yu) 一般的矽鋼片不同，矽鋼片有一條直線，一次電流和二次電流呈線性關(guan) 係，當一次電流很大時，二次電流會(hui) 被大量的二次電流所吸收，導致二次電流無法釋放，造成危險。被動式無線傳(chuan) 感器采用一種特別的合金，其線性範圍很小，磁場迅速達到飽和狀態，初級電流持續上升，電流幾乎沒有增長，因此不需要加熱設備，也不會(hui) 產(chan) 生渦流和溫度上升。

被動式無線溫度計，其體(ti) 積較小，安裝完畢後，其高度與(yu) 動接觸鐵環之高﹐基本不會(hui) 對絕緣距離產(chan) 生任何影響，也不會(hui) 影響電力裝置的安全性。被動式無線感應器的訊號要從(cong) 開關(guan) 櫃裏傳(chuan) 出，相隔二十多米遠，所以沒有在開關(guan) 櫃裏裝任何接收裝置，也沒有電纜﹐也沒有天線﹐隻有一個(ge) 感應器，不會(hui) 對電器安全產(chan) 生任何影響。目前，我國的無線傳(chuan) 感設備大多采用高精度的進口數碼傳(chuan) 感元件，且都是采用接觸式溫度測量。該傳(chuan) 感器可以實現對發熱點附近的溫度變化的快速測量，使其精度得到很高的提高。所有的資料傳(chuan) 送程序都要經過檢查﹐檢查出的資料都會(hui) 被刪除﹐所以不會(hui) 由於(yu) 傳(chuan) 送而產(chan) 生有誤差的溫度。小型，可裝於(yu) 動觸頭、靜觸頭、變壓器進出線、刀閘等部位，一種多個(ge) 傳(chuan) 感器的安裝形式，為(wei) 施工提供了便利。

所有的傳(chuan) 感器的出廠號碼都是固定的，隻需要在接收設備上進行匹配就可以，不需要進行前期的協調，也不需要專(zhuan) 門的維修和替換。傳(chuan) 感係統使用頻分多址技術，各感應器使用相同的波段進行通信，所需的波段不會(hui) 超過20 ms。被動式無線測溫傳(chuan) 感器與(yu) 其它環境溫濕度、帶電顯示、抽濕機、位移傳(chuan) 感器等傳(chuan) 感器均使用相同的通訊架構，能共用一個(ge) 單一的接收裝置，方便日後安裝傳(chuan) 感器收集其它物理量。同時，還集成了 MODBUS、61850等標準接口，可實現與(yu) 其它廠商的通信。為(wei) 其它平台的資料分享，提供各種不同的分享界麵。具有RS485通信接口、 TCP/IP通信接口、RS232通信接口。為(wei) 方便用戶使用﹐有多種顯示接口﹐有分別的開關(guan) 櫃和變電所的顯示接口，並能將全省的資料集中在伺服器上。被動式無線溫度計克服了電池供電不足的缺點，提供更多的電力，所以即使是在較高的溫度下，也可以進行數據傳(chuan) 輸。溫度範圍為(wei) -45~125攝氏度，目前廠商仍在不斷改進，未來的溫度將會(hui) 在-45~135攝氏度之間。

3無源無線測溫技術在35kV高壓開關(guan) 櫃中的應用

為(wei) 改善變電所的維修工作，及時解決(jue) 高壓開關(guan) 櫃的發熱問題，選用了無線溫度測量係統。按有關(guan) 規定，結合實際條件對35 kV高壓開關(guan) 櫃進行現場調試、測試，收集資料、分析，驗證了該係統是可靠、實用的。采用無線測溫技術後，變電所對35 kV高壓開關(guan) 櫃的發熱問題進行有效的控製，保證了供電安全。

4hth下载地址無線測溫係統

4.1係統結構

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS485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很大地提高。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。

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、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。

溫度在線監測係統結構圖

4.2係統功能

測溫係統主機Acrel-2000T安裝於(yu) 值班監控室，可以遠程監視係統內(nei) 所有開關(guan) 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(nei) 每個(ge) 測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線：查看每個(ge) 測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

1. 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。

1. 曆史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲(chu) 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。

4.3係統硬件配置

溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳(chuan) 感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關(guan) 以及站控層的測溫係統主機組成，實現變配電係統關(guan) 鍵電氣部位的溫度在線監測。

5結束語

總結了目前35 kV高壓開關(guan) 櫃采用常規無線測溫技術難以滿足要求。而高壓開關(guan) 櫃是電力係統中的關(guan) 鍵設備，如果出現故障，將會(hui) 造成很大的影響。35 kV高壓開關(guan) 櫃使用無線測溫技術進行測量，測量設備的安裝方便、快速測量結果，更符合當今技術的快速發展。在未來的溫度測量技術中，應結合實際的應用狀況，對使用中出現的問題進行總結和研究，並在不斷的學習(xi) 和摸索中完善溫度測量係統。

參考文獻：

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