摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛躍式發(fā)展,我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與電力增長(zhǎng)形成了一個(gè)**和無縫的連接?,F(xiàn)階段,我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)榇箅娋W(wǎng),這就對(duì)可靠性以及自動(dòng)化水平有了進(jìn)一步的要求,同時(shí)也要求電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)控逐漸向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。開關(guān)柜作為配電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,對(duì)其進(jìn)行研究就顯得尤為重要。因此,文章針對(duì)目前國(guó)內(nèi)開 關(guān)柜發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行了淺要分析,探討了監(jiān)測(cè)溫度變化的重要性,提出了無線測(cè)溫技術(shù)的研究方向,并對(duì)未來開關(guān)柜無線測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一定展望,以期為未來電力系統(tǒng)的良好發(fā)展奠定一定理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:開關(guān)柜;無線測(cè)溫;技術(shù)研制;技術(shù)應(yīng)用
1開關(guān)柜測(cè)溫的必要性
我國(guó)是人口大國(guó),對(duì)于電力有很大的需求,相應(yīng)對(duì)于電氣化設(shè)備的可靠運(yùn)行也有進(jìn)一步的要求。開關(guān)柜作為確保電能質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備,保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。
一般情況下,由于開關(guān)柜通常是密閉空間,當(dāng)負(fù)荷增加以及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí),就發(fā)生內(nèi)部過熱的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致異常溫升。如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取合理的措施進(jìn)行干預(yù),隨著時(shí)間的流逝,其溫升現(xiàn)象會(huì)越來越嚴(yán)重,開關(guān)柜內(nèi)絕緣件等設(shè)備的過熱程度會(huì)持續(xù)增加,不僅會(huì)影響使用壽命,而且會(huì)導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生。此外,開關(guān)柜具有大電流的特點(diǎn),這就引發(fā)了較為強(qiáng)烈的電磁輻射現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)溫系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)的不準(zhǔn)確,從而無法及時(shí)掌握溫度變化情況。另外,由于通常溫度傳感器需要直接安置于高壓被測(cè)物體上,并且保證一定的安全距離,這就容易引起溫度測(cè)量誤差的問題,進(jìn)而埋下安全隱患。
2開關(guān)柜發(fā)生故障原因
開關(guān)柜發(fā)生故障的原因有很多,但究其根本還是由于開關(guān)柜內(nèi)相關(guān)元件及線路長(zhǎng)期處于大電流、高電壓工作狀況,且空間狹小不通風(fēng),強(qiáng)大電流容易導(dǎo)致其內(nèi)部溫升加劇,一旦沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行預(yù)防,很容易發(fā)生火災(zāi)等安全事故。因此,做好開關(guān)柜內(nèi)溫度監(jiān)測(cè),避免發(fā)生過熱的現(xiàn)象,對(duì)于避免火災(zāi)等安全事故的發(fā)生具有十分重要的研究**。
2.1溫度過高
通常情況下,開關(guān)柜在正式應(yīng)用前會(huì)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),檢測(cè)時(shí)間通常為8小時(shí)。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,開關(guān)柜通常需要長(zhǎng)時(shí)間、不間斷運(yùn)行,同時(shí)會(huì)持續(xù)性發(fā)熱,而溫升又是隨著時(shí)間不斷增加的,這就導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)無法滿足實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)變化范圍。另外,雖 然我國(guó)自動(dòng)化水平穩(wěn)步提升,但是對(duì)于開關(guān)柜這種電氣設(shè)備安裝,通常還需要具有較強(qiáng)專業(yè)技術(shù)知識(shí)的工作人員進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝。在一定程度上,現(xiàn)場(chǎng)工作人員的違規(guī)操作也會(huì)導(dǎo)致溫升異常的情況發(fā)生。
2.2接頭故障
開關(guān)柜在輸配電系統(tǒng)中承擔(dān)著重要角色,對(duì)于保護(hù)線路、監(jiān)測(cè)電量運(yùn)行情況具有不可忽視的影響。然而隨著工作時(shí)長(zhǎng)的不斷增加,不可避免地會(huì)出現(xiàn)線路老化的問題,同時(shí)在長(zhǎng)期大電流的作用下,也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致接觸電阻增加,引起局部放電、高壓泄漏現(xiàn)象發(fā)生,這些現(xiàn)象都容易引起開關(guān)柜內(nèi)相關(guān)元件溫升現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重,從而引發(fā)線路、設(shè)備著火現(xiàn)象,導(dǎo)致開關(guān)柜被燒毀,引起重大安全事故的發(fā)生。
3開關(guān)柜常用溫度監(jiān)測(cè)方式對(duì)比
無線測(cè)溫技術(shù)在開關(guān)柜內(nèi)的應(yīng)用具有十分明顯的優(yōu)勢(shì),通過將溫度傳感器直接安裝于需要測(cè)量溫度的關(guān)鍵部分,之后通過溫度傳感器獲取實(shí)時(shí)溫度以及其他工作狀態(tài)信息,通過無線信號(hào)進(jìn)行傳遞,同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)。根據(jù)溫度信息變化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè),一旦發(fā)生問題,可以及時(shí)有效地進(jìn)行報(bào)警,避免重大安全事故的發(fā)生。與此同時(shí),通過對(duì)溫度變化情況進(jìn)行對(duì)比分析,可以形成相關(guān)報(bào)表,以便較好地對(duì)開關(guān)柜的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一方面可以解決開關(guān)柜內(nèi)空間狹小的問題,較好地安裝其他設(shè)備元件;另一方面可以提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度,彌補(bǔ)人工操作的不足,減少人工巡視工作量,降低運(yùn)維成本,對(duì)溫度異常情況進(jìn)行較為及時(shí)的監(jiān)測(cè),避免安全事故的發(fā)生。
3.1無線測(cè)溫技術(shù)與蠟片示溫法的比較
顯而易見,蠟片示溫法就是在被測(cè)物體表面涂抹一層可隨溫度情況進(jìn)行相應(yīng)顏色變化的發(fā)光材料,通過日常巡視,可以大致判斷開關(guān)柜內(nèi)相關(guān)設(shè)備的溫升情況,避免重大安全事故的發(fā)生。然而這種方法精度很低,無法準(zhǔn)確測(cè)量溫度情況,對(duì)于相關(guān)技術(shù)的研發(fā)不具有參考**,且發(fā)生蠟片脫落的現(xiàn)象,需要大量的人力進(jìn)行日常維護(hù)工作,運(yùn)維成本非常高,
不利于對(duì)其進(jìn)行推廣應(yīng)用。與此相比,無線測(cè)溫技術(shù)十分的可靠,且無須進(jìn)行日常巡視,降低了運(yùn)維成本,具有很高的推廣使用**。
3.2 無線測(cè)溫技術(shù)與常規(guī)測(cè)溫方法比較
常見的測(cè)溫方法通常是通過溫度傳感器件進(jìn)行溫度監(jiān)控,比如,熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體等,眾所周知,通過溫度傳感器進(jìn)行信號(hào)的傳輸需要通過金屬導(dǎo)線作為介質(zhì),這就導(dǎo)致無法保證其在開關(guān)柜的正常工作中可以具有穩(wěn)定的絕緣性能,因而無法應(yīng)用于開關(guān)柜的溫度監(jiān)測(cè)。與之相比,無線式測(cè)溫技術(shù)不需要金屬導(dǎo)線傳輸信號(hào),而是通過無線方式傳輸信號(hào)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè),這就避免了金屬導(dǎo)電的問題,很好地保證了開關(guān)柜內(nèi)元件的安全運(yùn)行,因而可以直接應(yīng)用于開關(guān)柜內(nèi),并對(duì)其溫度進(jìn)行準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),避免安全事故的發(fā)生。
3.3 無線測(cè)溫技術(shù)與紅外測(cè)溫方法比較
眾所周知,紅外線的使用通常需要將測(cè)溫裝置與被測(cè)物體間隔一定距離再進(jìn)行測(cè)溫,這就需要一定的空間來安裝其設(shè)備,然而開關(guān)柜內(nèi)通常是密閉狹小空間,因此無法應(yīng)用該技術(shù)。此外,由于該段距離的存在,導(dǎo)致紅外線易受到周外環(huán)境因素的影響,無法確保溫度監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,從而容易出工作疏漏的現(xiàn)象。與之相比,無線測(cè)溫技術(shù)通過將溫度傳感器直接安裝于被測(cè)物體表面,從而確保了溫度監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。
3.4 無線測(cè)溫技術(shù)與光纖測(cè)溫方法比較
光纖測(cè)溫方法通過將溫度傳感器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)光纖傳遞到測(cè)溫設(shè)備上,確保了溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性并避免了導(dǎo)電的問題。然而開關(guān)柜內(nèi)空間狹小,并且設(shè)備元件復(fù)雜,線路多,這就給光纖的安置帶來了大的難度,同時(shí)光纖易受到環(huán)境的影響而發(fā)生斷裂,并且不耐高溫,都給其應(yīng)用帶來了一定的挑戰(zhàn)。與之相比,無線測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用可大限度地減少線路的布置,可以較好地對(duì)開關(guān)柜內(nèi)的空間進(jìn)行應(yīng)用。
3.5 開關(guān)柜測(cè)溫技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀
現(xiàn)階段,我國(guó)電力系統(tǒng)通常嚴(yán)格按照國(guó)家電氣設(shè)備采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范安裝、使用開關(guān)柜,確保開關(guān)柜可以通過試驗(yàn)驗(yàn)證,特別是對(duì)于溫升現(xiàn)象的控制。在日常供電情況下,系統(tǒng)負(fù)荷通常不會(huì)與開關(guān)柜的設(shè)計(jì)滿容量相同,因此其溫升問題不會(huì)影響開關(guān)柜的正常運(yùn)行。然而,在實(shí)際應(yīng)用過程中,開關(guān)柜內(nèi)部溫度變化情況,尤其是母排連接點(diǎn)等部分,其溫升數(shù)值往往**過試驗(yàn)值。
隨著我國(guó)科技化水平不斷提高,雖然開關(guān)柜無線測(cè)溫技術(shù)的研制與應(yīng)用得到了進(jìn)一步的完善與發(fā)展,并且電氣設(shè)備施工水平與施工人員專業(yè)素養(yǎng)也不斷增強(qiáng),但是由于電壓等級(jí)越來越高,供電情況越來越復(fù)雜,開關(guān)柜內(nèi)溫升現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,針對(duì)其測(cè)溫技術(shù)的相關(guān)研究尚不成熟,對(duì)于國(guó)外**技術(shù)的掌握也不盡全,測(cè)溫技術(shù)與相關(guān)專業(yè)人員仍存在缺陷與不足,還遠(yuǎn)未達(dá)到世界**水平的要求。這就需要相關(guān)電力企業(yè)加快無線測(cè)溫技術(shù)的研發(fā),并且結(jié)合工程實(shí)際情況,充分考慮多方面因素,不斷從實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)。一方面推動(dòng)**無線測(cè)溫技術(shù)的研制,使其較好地與開關(guān)柜適配;另一方面鼓勵(lì)電力企業(yè)對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,并在使用過程中對(duì)其不斷改進(jìn),大限度地避免安全事故的發(fā)生,推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的大范圍應(yīng)用。
3.6 開關(guān)柜無線測(cè)溫技術(shù)特點(diǎn)
短距離無線通信技術(shù)主要包括藍(lán)牙、紅外以及無線局域網(wǎng)。無線溫度傳感器采用的何種短距離無線通信技術(shù),需要各電力單位在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、可靠性要求等因素選擇。無線測(cè)溫系統(tǒng)通常由溫度傳感器、顯示器以及監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)組成,通過將無線溫度傳感器測(cè)量的溫度轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),經(jīng)過無線**接收模塊傳遞到溫度顯示器和監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái),后臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一旦發(fā)生溫度**過預(yù)設(shè)溫度的情況,就及時(shí)進(jìn)行預(yù)警,發(fā)出警報(bào)??傊瑹o線測(cè)溫系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)。
由于安裝方式獨(dú)立,絕緣性好,可以大限度地避免大電流、高電壓對(duì)其造成的影響,因此對(duì)開關(guān)柜的安全運(yùn)行沒有影響;可以直接測(cè)量開關(guān)柜內(nèi)元件溫度,且溫度傳感器精度高,因此可以較加準(zhǔn)確地測(cè)量開關(guān)柜內(nèi)溫度變化情況;由于無線測(cè)溫裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于安裝,靈活性高,因此可以依據(jù)工程實(shí)際增加
監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量,進(jìn)一步增加了開關(guān)柜運(yùn)行的可靠性;由于無線測(cè)溫系統(tǒng)研制工作起步較早,因此具有優(yōu)良的操作平臺(tái),且操作簡(jiǎn)單,各功能的模塊化設(shè)計(jì)也方便了與其他裝置的連接,同時(shí)融入大數(shù)據(jù)平臺(tái),可以較好地對(duì)溫度變化情況進(jìn)行匯總收集,以便較好地對(duì)開關(guān)柜的性能進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化,因此具有很好的推廣**;由于無線測(cè)溫系統(tǒng)體積較小,因此運(yùn)行功耗較低,在確保溫度監(jiān)測(cè)水平可靠的前提下,可以較好地延長(zhǎng)開關(guān)柜的使用壽命。
除此之外,針對(duì)開關(guān)柜內(nèi)空間狹小、易發(fā)生溫現(xiàn)象的特點(diǎn),在安裝無線測(cè)溫設(shè)備時(shí)需注意以下幾點(diǎn):一是在安裝溫度傳感器時(shí)需選擇容易發(fā)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(shè)備的正常工作,保證安全距離;三是在安裝溫度接收儀時(shí)也要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用掛壁式或嵌入式,確保開關(guān)柜的供電可靠性。
3.7 開關(guān)柜無線測(cè)溫技術(shù)發(fā)展前景
當(dāng)前,隨著我國(guó)科技水平的迅速提升,無線測(cè)溫技術(shù)的研制與應(yīng)用越來越多地引起國(guó)內(nèi)外*學(xué)者的關(guān)注,同時(shí)也推動(dòng)了電力企業(yè)對(duì)其進(jìn)行較為廣泛的研究與開發(fā),目前已有多種在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于開關(guān)柜的溫度檢測(cè)中。無線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用大多針對(duì)開關(guān)柜中的關(guān)鍵部分,對(duì)其進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),避免發(fā)生溫度過高現(xiàn)象,同時(shí)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),避免發(fā)生重大安全事故。
通常情況下,無線測(cè)溫技術(shù)在開關(guān)柜中的應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢(shì),其緊湊小巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)開關(guān)柜原設(shè)計(jì)的影響非常小,因此安裝方便且施工;其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)又降低了制造成本,因而可以大規(guī)模、廣泛地應(yīng)用于開關(guān)柜中;另外,其可靠的監(jiān)測(cè)性能進(jìn)一步提升了其應(yīng)用前景。保證電網(wǎng)安全運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)工作,需要各個(gè)環(huán)節(jié)緊密配合,做好權(quán)責(zé)分工。同時(shí),電網(wǎng)安全又是社會(huì)生產(chǎn)、人們生活與工作得以順利進(jìn)行的基礎(chǔ),對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展起著不可忽視的影響,因此,提升開關(guān)柜的運(yùn)行穩(wěn)定性,確保用電、供電安全是電力行業(yè)首要考慮的關(guān)鍵問題。由此可見,開關(guān)柜無線測(cè)溫技術(shù)的研制與應(yīng)用具有十分廣泛的前景。
4安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
4.1概述
電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè),防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患,提高設(shè)備安全**,及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),降低設(shè)備事故率。
Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循**標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、、水泥、數(shù)據(jù)中心、、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.4系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:
1)溫度顯示:顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
2)溫度曲線:查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。
3)運(yùn)行報(bào)表:查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)*時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
4)實(shí)時(shí)告警:系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)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(shí)提醒值班人員。
5)歷史事件查詢:能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
4.5系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成,實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。
5.結(jié)束語
綜上所述,開關(guān)柜內(nèi)的導(dǎo)線連接處易發(fā)生溫升問題,影響因素是多方面的,這就要求相關(guān)電力單位做好無線測(cè)溫技術(shù)的研制與應(yīng)用工作,保供電可靠性,降低人工巡視成本,**電力設(shè)備運(yùn)行安全,大限度地避免安全事故的發(fā)生
安科瑞 陳琪
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