摘 要：作為保證系統(tǒng)安*全運行的重要設(shè)備的壓開關(guān)柜裝置,其內(nèi)部導(dǎo)電連接處過熱會導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞,更嚴(yán)重的是可能還會發(fā)生火災(zāi)等嚴(yán)重事故。因此,電力系統(tǒng)中電器設(shè)備安*全運行的一個重要課題就是對壓開關(guān)柜實施在線監(jiān)測。本文主要研究的是針對壓開關(guān)柜接點的無線測溫技術(shù),闡述了壓開關(guān)柜在無線測溫的技術(shù)特點及工作原理，具有測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠性、絕緣性能好的特點,能很好的適應(yīng)現(xiàn)場需求,可以在壓開關(guān)柜中廣泛應(yīng)用。同時介紹了在某風(fēng)電場項目應(yīng)用操控及無線測溫技術(shù)，并實現(xiàn)及時告警避免了嚴(yán)重事故的發(fā)生。 

關(guān)鍵詞：壓開關(guān)柜；電氣接點；無線測溫

0

概述

我國電力系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展，增加了壓開關(guān)柜的運行壓力，隨著電網(wǎng)的改*革與建設(shè)，壓開關(guān)柜的數(shù)量越來越多，增加了故障的發(fā)生機(jī)率。壓開關(guān)柜內(nèi)存在的電氣連接點主要包括母線銅排連接點，手車動靜觸頭連接點以及銅排和電纜連接點，在這些點位需安裝溫度傳感器進(jìn)行溫度測量。

溫度測量技術(shù)的選用：傳統(tǒng)的測溫方法包括通過熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等測溫，溫度傳感器與測溫儀之間采用金屬導(dǎo)線傳輸溫度信號。電氣設(shè)備測溫檢測，由于溫度傳感器直接安裝于壓接點/觸點上，其信號傳輸金屬導(dǎo)線的絕緣性能無法保證。 同時，對于改造類項目實施難度較大，因此推薦采用無線測溫方法進(jìn)行檢測。目前無線測溫方法包括電磁感應(yīng)供電無線測溫、電池供電無線測溫方式及紅外在線測溫方式。紅外測溫需要鏡頭對準(zhǔn)發(fā)熱點，塵土震動對其影響較大；有源無源測溫較合適，無需布線，易于安裝，但有源測溫需要外供電池，受電池壽命影響，需要更換；電磁感應(yīng)供電無線測溫具有測溫速度快、周期短、免維護(hù)、使用壽命長、故障率低等特點。

無線傳輸技術(shù)選用：無線通信是利用電磁波信號在自*由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，其中應(yīng)用較為廣泛及具有較好發(fā)展前景的短距離無線通信方式包括：Sub-1G技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、工業(yè)無線技術(shù)( WiFi)、超寬帶技術(shù)(UWB)、近場通信技術(shù) (NFC)。藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)屬于一種超短距離的無線傳輸技術(shù)，傳輸距離10m范圍以內(nèi)，至傳輸速率約1 Mb / s，其有效速率約為 723 kb / s；超寬帶技術(shù) (UWB)傳輸速率一般結(jié)余 53 ~ 480 Mb / s 傳輸距離小于40 m；近場通信技術(shù)(NFC)適用于近距離貼近操作。Sub-1G技術(shù)的主要特征包括：傳輸速率較低;通信距離較長；設(shè)備功耗很低，發(fā)射輸出僅為10dBm；通信組網(wǎng)簡潔。這些主要特征使Sub-1G 通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

1

產(chǎn)品方案

某風(fēng)電場項目的對傳感器要求如下：

1）非電池供電（采用感應(yīng)取電方式供電）的無線溫度傳感器

2）無線頻率：470MHz；

3）啟動電流：≥5*A； 

4）測溫范圍：-50 ℃～+125 ℃；

5）采樣頻率：15s；

6）發(fā)射頻率：15s；

7）精    度：±1℃；

8）工作溫度：-40 ℃～+85 ℃；

9）至大工作電流：一次額定電流 5000 A；

10）溫升要求：在額定工作條件下，裝置不應(yīng)達(dá)到可能影響開關(guān)柜一次設(shè)備絕緣及被測點正常工作的溫度，裝置的電流互感器線圈通過1250 A，30 min，環(huán)境溫度為20 ℃時，無線溫度傳感器表面溫升不應(yīng)超過10 K。

11）傳輸距離：空曠距離不大于150米。

該項目的對智能操控及無線測溫一體裝置要求如下：

1）一次動態(tài)模擬圖，斷路器分合位置動態(tài)顯示；接地開關(guān)位置動態(tài)顯示；彈簧儲能動態(tài)顯示；

2）兩路溫濕度控制*器功能，通訊線長4米6米，液晶顯示；

3）語*音防誤提示功能，人體紅外感應(yīng)探*頭；

4）加熱器斷線報*警；

5）柜內(nèi)照明操作；

6）（除PT柜外）分合閘、儲能、遠(yuǎn)方/就地開關(guān)；

7）壓帶電顯示和閉鎖裝置；

8）RS485通訊功能，Modbus 通訊協(xié)議；

9）裝置工作電源應(yīng)滿足*交直流通用，支持AC/DC110、AC/DC220V自適應(yīng)；

10）壓斷路器觸頭6點測溫

根據(jù)上述要求，故此選擇安科瑞的無線測溫產(chǎn)品如下表。

2

項目現(xiàn)場應(yīng)用

某風(fēng)電場項目，對壓柜開關(guān)柜進(jìn)行綜合監(jiān)控，并對斷路器的觸頭進(jìn)行溫度實時監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，一臺壓柜斷路器的下觸頭的C相電流溫度達(dá)116.8℃，智能操控裝置及時進(jìn)行了語*音告警，并對該超溫告警進(jìn)行事件記錄。同時，工作人員斷開壓柜斷路器，推出動觸頭后發(fā)現(xiàn)該相觸頭有損壞，事故原因為斷路器觸頭接觸不*良。由于安科瑞的操控測溫裝置的及時告警，幫助現(xiàn)場及時排查問題避免了事故發(fā)生。

裝置告警界面圖

       現(xiàn)場斷路器事故圖片

3

開關(guān)柜溫升原因分析

目前，電力系統(tǒng)內(nèi)部使用的開關(guān)柜，都要通過型式試驗對入網(wǎng)的開關(guān)柜進(jìn)行處理，在溫升方面，要求比較嚴(yán)格。根據(jù)相關(guān)理論進(jìn)行分析可知，在實際運行過程中，通常情況下，負(fù)荷不會達(dá)到開關(guān)柜的設(shè)計滿容量，更不會引發(fā)開關(guān)柜的溫升問題。但是，實際情況并非如此。根據(jù)實際運行經(jīng)驗可知，隨著負(fù)荷的不斷增加，使得開關(guān)柜的溫升迅速增加。當(dāng)負(fù)荷超過開關(guān)額定電流的75%時，在這種情況下，溫升尤為明顯，此時早已不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)負(fù)荷比較低時，溫升現(xiàn)象不明顯。在實際運行中，與試驗室測出的溫升數(shù)據(jù)相比，開關(guān)柜實際溫升水平普遍比較，并且多數(shù)情況下，當(dāng)溫升超標(biāo)時，開關(guān)柜甚至遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計滿容量。對于壓開關(guān)柜來說，開關(guān)觸頭、母排連接點的實際溫升，通常情況下總是于試驗數(shù)據(jù)，其原因主要表現(xiàn)為：

1.在試驗室完成型式試驗，測得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在持續(xù)時間方面，雖然達(dá)到了穩(wěn)定溫升所需要的試驗時間，但現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，加上試驗過程中，不具備溫升累積效應(yīng)，不能等同現(xiàn)場長期運行并持續(xù)發(fā)熱的設(shè)備。

2.不同金屬在膨脹效應(yīng)方面存在差異。鋼制螺栓的金屬膨脹系要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線的金屬膨脹系數(shù)小得多，對于螺栓型設(shè)備接頭來說表現(xiàn)得尤為突出，在實際運行過程中，隨著負(fù)荷電流、溫度的變化，在膨脹、收縮程度方面，由于鋁、銅與鐵之間存在一定的差異性，在一定程度上造成蠕變，也就是受應(yīng)力作用的影響和制約，導(dǎo)致金屬緩慢發(fā)生塑性變形。實踐證明，當(dāng)接頭處的運行溫度超過80℃時，因過熱使得接頭金屬發(fā)生膨脹，同時受各種因素的影響，進(jìn)一步產(chǎn)生微小的空隙，早成氧化腐蝕。當(dāng)負(fù)荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，造成接觸電阻變大，每次溫度變化的循環(huán)都會使接頭的工作狀況進(jìn)一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。

3.連接部位緊固螺栓壓力不合理。對于導(dǎo)體連接，在部分安裝、檢修人員意識中，在擰緊連接螺栓的過程中，認(rèn)為螺栓擰得越緊越好，實際并非如此。由于鋁質(zhì)母線的彈性系數(shù)較小，當(dāng)螺母壓力達(dá)到臨界值時，如果材料強(qiáng)度比較差，當(dāng)繼續(xù)增加壓力時，將會導(dǎo)致接觸面變形隆起，使得接觸面積進(jìn)一步減少，使接觸電阻變大，進(jìn)而影響導(dǎo)體的接觸效果。

4.由于導(dǎo)體原材料純度不夠，造成導(dǎo)體材料電導(dǎo)率不滿足要求。

5.其它因素，例如在加工、連接、安裝母線過程中，對母線接觸表面處理不到位、不夠平整，進(jìn)而減少有效接觸面積，使接觸電阻變大而產(chǎn)生發(fā)熱。

以上的情況都會造成壓開關(guān)柜的溫升異常，所以加強(qiáng)對運行開關(guān)設(shè)備溫升的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施就變得非常必要。

4

結(jié)語

近幾年隨，著人們對供電質(zhì)量要求逐漸提，壓開關(guān)柜作為配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其本身的安*全性、經(jīng)濟(jì)性也受到了人們的重視。本文介紹的安科瑞無線測溫產(chǎn)品針對壓開關(guān)柜內(nèi)重要電氣節(jié)點的溫度進(jìn)行監(jiān)測，防止在運行過程中因設(shè)備受環(huán)境污染，設(shè)備長期運行，嚴(yán)重超載運行，觸點氧化，接觸不*良等原因造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為隱患，提升設(shè)備安*全保障。安科瑞智能操控區(qū)別于由幾個單獨的電子裝置分別實現(xiàn)帶來的集成度低，配線復(fù)雜，可靠性差的缺點，實現(xiàn)大大提開關(guān)柜操控的集成度和智能化程度，對溫度進(jìn)行在線監(jiān)測，通過溫升、突變、溫和超溫等告警機(jī)制及時、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運行狀態(tài)，避免安*全事故的發(fā)生，降低設(shè)備事故率。

1.       【技術(shù)支持衛(wèi)星：CDD-9888】【公從號：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業(yè)能源管控平臺、遠(yuǎn)程預(yù)付費管控云平臺、宿舍預(yù)付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺；

3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達(dá)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無線測溫系統(tǒng)；

4.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動機(jī)保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護(hù)裝置、電流互感器過電壓保護(hù)器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

5.       電力監(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(jī)(馬達(dá)）保護(hù)器、低壓線路保護(hù)器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費表、多用戶計量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無功發(fā)生器、濾波補(bǔ)償裝置、電力電容補(bǔ)償裝置、集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補(bǔ)償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測裝置、醫(yī)療機(jī)構(gòu)絕緣報警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護(hù)器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

11.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機(jī)、無線通信終端（無線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動機(jī)保護(hù)器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護(hù)器；

13.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；

進(jìn)儲能群、電力群、光伏群；找供應(yīng)商、找客戶、找圈子，

衛(wèi)星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）