程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘 要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)正朝著高壓、大容量的方向發(fā)展，電網(wǎng)中出現(xiàn)了大量的新技術(shù)和新設(shè)備，電網(wǎng)的輸電網(wǎng)容量也在不斷地增加。但是，由于高壓電器設(shè)備所承載的高壓電負(fù)載，其本身的溫升問題也是影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的罪魁禍?zhǔn)祝虼?，在目前的情況下，設(shè)備溫度已成為影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。本文以高壓電氣設(shè)備溫升問題產(chǎn)生的原因?yàn)榛A(chǔ)，對無線測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用展開了分析，對其應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了剖析，并給出了應(yīng)用案例，為我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展提供了有價(jià)值的參考。

【關(guān)鍵詞】：無線測溫系統(tǒng)；高壓電氣設(shè)備；優(yōu)缺點(diǎn)在我國電網(wǎng)中，高壓電器的連接方式很多，如絕緣的開關(guān)接頭和母線節(jié)點(diǎn)等。許多設(shè)備因?yàn)橹圃旎虬踩矫娴脑?，?huì)造成接觸不佳，在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電阻，進(jìn)而造成溫升。

1.高壓電氣設(shè)備升溫問題的原因

沒有對溫度上升問題的成因進(jìn)行分析，測溫系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用是不可能的。一，高壓電器設(shè)備本身的質(zhì)量與安裝問題，尤其是設(shè)備螺栓的連接，連接點(diǎn)不合格，緊固度不合格，都會(huì)影響到電阻的大小。在許多設(shè)備連接、安裝的時(shí)候，都會(huì)存在一些不平坦、粗糙的問題。打磨上的不到位，也會(huì)造成電阻的增大，接觸不良，進(jìn)而影響到設(shè)備的使用，從而引起溫升問題。二，高壓電器設(shè)備在運(yùn)輸時(shí)不注重防護(hù)，造成磕碰，使連接點(diǎn)或關(guān)鍵部件變形，從而引起接觸不良。三，高電壓電器的金屬表面容易被腐蝕、氧化等，這些缺陷還會(huì)對電器的接觸產(chǎn)生影響，有些電器的工作環(huán)境比較惡劣，比如高溫、雨雪、大風(fēng)等，都會(huì)加快電器的老化速度，導(dǎo)致溫度升高。四，受外部力量的影響，裝置聯(lián)接部位的接觸不佳。許多的設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場的環(huán)境較為復(fù)雜，在設(shè)備安裝、使用、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)中，都有可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，這就造成了許多電纜接頭、隔離開關(guān)等部位的接觸不良，從而產(chǎn)生了嚴(yán)重的溫升問題。五，在長時(shí)間的高負(fù)荷下，高電壓電器本身就攜帶著高電壓的傳輸和使用，當(dāng)過大的電流超出了設(shè)備所能承受的大，再加上電流本身的熱量，就會(huì)使設(shè)備的溫度迅速升高。

在實(shí)際操作過程中，如斷路器、斷路器、電纜接頭、套管、母線等，其連接部位經(jīng)常發(fā)生以上五種故障。這類部位的故障現(xiàn)象比較多，也容易出現(xiàn)溫升現(xiàn)象，因此，在日常巡視與維修時(shí)，要優(yōu)先關(guān)注。在設(shè)備巡檢期間，對設(shè)備進(jìn)行測溫，不僅可以了解設(shè)備運(yùn)行情況，而且還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于接觸不良或負(fù)荷過大造成的過熱。在帶電的條件下，由于電流和熱量的作用，它的內(nèi)部溫度要比外面高，這是一種正常的現(xiàn)象。但是，由于設(shè)備本身出現(xiàn)了故障，或者是過大的負(fù)荷，所引起的熱量變化，就需要對它進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，這樣的溫升問題會(huì)加速設(shè)備的老化，進(jìn)而縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備燒毀，所以，在高壓電氣設(shè)備上使用測溫系統(tǒng)是非常有必要的。

目前，我國電網(wǎng)中應(yīng)用比較廣泛的幾種測溫方法有：示溫蠟板法，紅外測溫，光纖測溫，無線測溫。目前所使用的示溫法和紅外線測溫儀均為人工操作，無法實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)采集，而利用光纖進(jìn)行檢測，雖然可以實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)檢測，但在高低電壓條件下，并不能全部隔離外界的影響，無法達(dá)到對高電壓設(shè)備的電力設(shè)備的規(guī)范要求，另外，在機(jī)箱中安裝時(shí)，光纖的耐熱性差，布線的難度等問題，給機(jī)箱的安裝帶來了很大的障礙。當(dāng)前現(xiàn)有的無線測溫技術(shù)，主要依靠現(xiàn)有的無線傳輸方式，克服了一次、二次環(huán)路的連接和附著問題，提高了高壓電力的使用安全性。

2.無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備應(yīng)用分析

無線測溫系統(tǒng)的構(gòu)成包括了溫度傳感器部分和溫度監(jiān)測結(jié)果顯示與分析部分，還包括了系統(tǒng)的硬件與軟件。如圖1所示，高壓電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)的構(gòu)造，一般在開關(guān)柜、電纜接頭、熔斷器等的交界處都裝有溫度傳感器，為保證測量精度，傳感器一般與被測對象處于同一電壓位置，然后通過無線技術(shù)將采集到的信號傳送并顯示出來。為保證測溫的安全，高壓、低壓工作元件均應(yīng)采取絕緣措施，以避免泄露或發(fā)生其它意外。一般情況下，工作設(shè)備的外表面上會(huì)設(shè)置多個(gè)通道，以便對多個(gè)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理，之后，接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)會(huì)通過串行或并行端口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，再通過事先編寫好的程序?qū)ζ溥M(jìn)行分析和加工。

圖 1 高壓電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

3.無線測溫系統(tǒng)在高壓電氣設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)與不足

3.1 無線測溫系統(tǒng)在電氣設(shè)備中應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)勢

隨著技術(shù)的發(fā)展，無線測溫技術(shù)已經(jīng)被不斷地改進(jìn)和完善，它的功能和測量精度都在不斷地提高。目前，電力工程對無線測溫系統(tǒng)的要求越來越高，尤其是對高壓電器的要求越來越高，因此，在高壓電器的使用過程中，無線測溫系統(tǒng)也在不斷地進(jìn)行調(diào)整。在信號接收上，根據(jù)高壓電器的特性，該無線溫度測量系統(tǒng)可以延伸出更高的信號頻率，且穩(wěn)定度高，不容易受到外部環(huán)境的影響。在信號傳輸方面，使用了無線通信技術(shù)，該技術(shù)相對簡單，能耗、費(fèi)用較低，并且能夠?qū)κ盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并能夠?qū)x表的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不受氣象條件的影響。實(shí)現(xiàn)了對儀表溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止了漏檢現(xiàn)象的發(fā)生。該系統(tǒng)可根據(jù)使用者的要求，設(shè)置相應(yīng)的超溫報(bào)警裝置，并以語音及信號向操作者提示具體的設(shè)備位置。

3.2 無線測溫系統(tǒng)在電氣設(shè)備中應(yīng)用的不足

將無線測溫系統(tǒng)應(yīng)用于高壓電器設(shè)備的溫度檢測，減輕了變電站運(yùn)行人員的巡視工作強(qiáng)度，同時(shí)也提高了設(shè)備的安全性。然而，在應(yīng)用過程中，無線溫度計(jì)也有其不足之處。首先，這種無線測溫技術(shù)屬于主動(dòng)式，定要有一塊電池作為電源，一旦電量用完，便會(huì)自動(dòng)熄火，不會(huì)讓工作人員查看到儀器的溫度，只有切斷電源才能重新啟動(dòng)，這就大大增加了變電站中因開關(guān)故障導(dǎo)致的停電次數(shù)。而要解決這一問題，我們可以通過技術(shù)手段，將傳統(tǒng)的無源電源替換為無源電源，并通過在固定位置的電流來產(chǎn)生電磁波，從而提高系統(tǒng)的可靠性。其次，在實(shí)際工作中，供電設(shè)備的某些溫度控制指標(biāo)經(jīng)常發(fā)生失效，初步判定是由于無線溫度傳感器電池電量不足造成的，即使在斷電后進(jìn)行了更換，該現(xiàn)象仍持續(xù)存在。為了解決這一問題，定要在現(xiàn)場進(jìn)行測試，在接收端進(jìn)行安裝調(diào)試，拉近與測溫點(diǎn)和無線測溫系統(tǒng)的距離。此外，采用內(nèi)置電源技術(shù)的無線溫度傳感器無法更換電池，一旦發(fā)現(xiàn)電池電量不足，定要重新更換，這不僅增加了維護(hù)成本，也增加了設(shè)備資源的浪費(fèi)。

4.應(yīng)用場景

電氣接點(diǎn)在線測溫裝置適合用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(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)控，防止它們在運(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，從而變成安全隱患，提升設(shè)備安全保障，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。

5.系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要包括了以下幾個(gè)部分，分別是：設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通信層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)，它們共同構(gòu)成了該系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對變配電系統(tǒng)中關(guān)鍵電氣部位的溫度的在線監(jiān)測。

6.結(jié)語

隨著傳感器技術(shù)、無線通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，對高壓電力設(shè)備的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控將更加具有科學(xué)性。隨著無線溫度計(jì)在電力行業(yè)中的廣泛使用與推廣，使電力行業(yè)的運(yùn)行更加平穩(wěn)與安全，對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極的作用。

審核編輯 黃宇