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浅谈无线测温技术在电厂中的研究和应用

发布时间:2020-07-24   点击次数:102次

摘要:本文介绍由于电气设备运行时间较长、超负荷运行、材料受污染等因素导致的设备发热时,设备温度升高,会引发严重后果,无线测温装置能够实现对电气设备的实时监测,并且能够做到及时发现、及时解决,将各种设备事故隐患消灭在初期,尤其对设备的接头过热现象更为,以保证电厂供电正常进行。

关键词:智能无线测温技术;大型电厂;研究;应用

1、传统测温方式

我国电力系统传统的温度测量方法在应用的过程中有着一定的局限性,如传统红外线温度测温仪对电气设备的监测时,不能实现对开关内部进行监测,无法实现实时监测;对于温度贴片测量仪的使用,由于在出线室的后面有观察窗,只能在接点监测过程中观察电缆的接头是否有温度的变化,无法对断路器的街头温度进行实时观察,贴片在使用的过程中需要观察颜色的变化,无法实现在线监测及预警等。

事故案例:某供电局局110kV变电站2号主变差动保护动作,三侧开关跳闸。

事故原因是2号主变10kv侧闸刀接触面,镀银层没有达到标准厚度,触点压力不足,造成动静触头接触不良,引起发热,发热加重使弹簧失效,然后形成静触头片熔化、坠落,造成单相短路,进而引发相间短路,酿成事故。事故暴露出的问题是闸刀质量差、开关柜没有观察窗,无法观察到闸刀运行工况。(如图1)

 

图1

以上事故案例都是在电力设备运行过程中没有进行在线实时监控所导致的,在电厂庞大的电力设备运行过程中如采用非接触式无源、高精度红外传感技术进行温度监测就能够弥补上述存在的不足,对于设备的维护人员的巡检工作带来很大的方便。

2、无线测温技术的研究

2.1无线监测系统的研究

无线监测系统的结构。(见图2)

 

图2

  无线监测系统的结构包括测温数据采集、通信终端和通信管理三个主要部分构成。

  测温数据采集是基于感应式原理,对电能的获取,并通过传感器实现对重要部位温度的测量,当温度的信号实现数据通讯时,就可以对设备进行温度的实时监测,监测点主要在开关与母线接点等关键部位。

通信终端对测温终端发出命令,将温度值等信息传输到无线通信的主要管理部位。

通信终端是其他两个部分的进行交换的主要机构,能够通过对信息的收集再经过无线将信息发送至测温现场显示终端,受到数据后再转发给通信管理,进而实现数据的转换,也保证了数据的完整与可靠。

2.2 无线监测系统的功能

(1)在发电厂设备的内部,安装一种传感器,主要是非接触式并且无源高精度的红外传感器,例如变压器、开关柜以及封闭母线等等,进而实现对非接触式的系统温度采集。

(2)智能无线监测系统的电缆及其附件的温度测量是通过光线传感器的作用进行的。

(3)通过无线监测系统中的硬件与软件设备能够实现对设备温度的实时监测。

(4)对无线监测系统的后台进行实时监测并且要对趋势进行分析,能够对电气设备的隐患做到及时的发现与预防,进而能够实现在故障出现前对问题进行解决,及时扼杀电气设备故障的萌芽。

2.3 无线监测系统的特点

(1)无线监测系统采用的一般都是本安型的传感器,这样的传感器用起来比较可靠,不会使电气设备遭到破坏,也不会受到电力电压的等级影响,使用起来没有电压等级的限制。

(2)无线监测系统的在计算过程中,计算方法的应用比较科学,对于系统的温度与温升能够做出判断与分析,进而对故障进行准确的预警。

(3)当电厂中的发电设备受到温度影响时,无线监测系统能够的进行分析和预测。设备温度过高的主要原因是流经电流在接点耗损进而释放出一定的热能,流经电流损耗越多释放的热量越大,电厂设备温度也就越高,因此出现故障的几率就会变大。

(4)对电厂发电设备的温度进行实时监测能够实现故障的早发现、早处理,进而能够提前预测出事故的类型,做好防护工作。

(5)当大型电厂的设备出现故障时,无线监测系统能够及时做出警报,并对故障的位置进行准确定位,以便维修人员及时对故障进行检修。

3、无线测温技术在电厂的应用

3.1无线测温技术的测温方法

这种无线测温法对于电力系统的适应程度还需要通过实际的测量得出结论,可以通过对设备的精度、稳定度等方面进行分析,具体如下:

对于高压的电气设备进行温度测量时,需要对其精度进行测量。以红外线测温法为例,这种方法的测量范围比较宽广,但是精度却比较差,同时稳定性也比较差,主要是由于红外线的信号比较弱,进程在对其进行辐射聚焦过程中就会需要更准确,但这在实际应用中却比较难实现。除此之外,温度的补偿方面也会影响精度,各个高压触点的辐射率是不同的,于辐射的路径是不同的,同时也会出现一定的大气衰减,也就使得测量的稳定性较差,但是经过熟练的操作人员对温度的测量,也能对温度实行初步的测量。

3.2 无线测温技术的测量安装点研究

测温的方法有两种分别为接触式与非接触式,其中一种的测量原理就是利用元件与被测设备间的热量交换,实现热平衡,完成对电力设备中的重要部位进行测量。由于在测量的同时也会出现热量的向外传导,因此测量结果也会存在一定的误差。

运用接触式测量方法对设备温度进行测量时,由于对象是不同的,而且会有很多因素导致误差出现,上文提到的两点都是比较常见的,但是也要结合实际进行分析,而且有的误差是可以通过计算进行修正的,但是有的就不能,只能通过实验的方法对数值进行估计。另外,在接触法测量过程中,也要对元件的接触点进行关注,防止对测量的温度准确性产生影响。

3.3 无线温度监测装置关键技术的应用

(1)等电位技术,将设备的温度测量装置在开关、母线接点等部位进行安装,对数据进行采集和传输要保持等电位的状态,这样能够解决终端绝缘和耐压的问题;

(2)抗电磁干扰技术,等电位的温度测量探头都是采用的封闭外壳材料,并且将传感器等模块安装在设备内部;

(3)电源无源技术,将电力设备的供电切断,并且实现供电的方式,对电路进行引入,进而能够保证测量温度的可靠性。

(4)措施,电气设备的温度测量技术在进行设备安装时要实行电气设备的绝缘保护工作,以确保设备的无线终端以及整个设备能够正常的运行。

3.4无线测温技术的应用实例

在炼钢的齿轮箱内应用这种技术进行温度测量,当将设备放置在冷轧卷上时,就会出现高温润滑的失效现象,进而使得设备出现故障,这时在对温度进行测量就能够的对故障隐患进行排查,进而防止设备事故的发生,以确保大型电厂内部的生产。

4、安科瑞无线测温产品介绍

a.电池供电型无线温度传感器

安装于发热部位,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。

目前无线温度传感器有三款:

图3电池供电型无线测温传感器

b.CT感应取电无线温度传感器

安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。

目前无线温度传感器有两款:

图4 感应取电无线测温传感器

安科瑞无线测温就地显示配置:

ASD300/320智能操控装置可连接12路无线温度传感器,ARTM-Pn无线测温装置可以连接18路无线温度传感器,无源(CT取电)方式为ATE300(捆绑式安装),有源(电池供电)方式为ATE100(螺栓式安装,主要用于电缆/铜排等螺丝固定的搭接点)和ATE200(表带式,主要用于断路器触头等接点捆绑安装,因安装较ATE100更方便,电缆/铜排等搭接点也常选用)。

 

图5无线测温带操显功能(就地显示) 

Acrel-2000T/B无线测温壁挂式监控设备,内存4G,硬盘128G,以太网口,显示器12寸,分辨率800*600,可选Web平台/App服务器,柜体尺寸480*420*200(单位mm),配置IPAD,安装ACREL-2000/T软件。就地实时显示温度分布以及报警等详细参数。 

 
 

 图6无线测温采集设备配置方案 

5、总结

在我国的大型电厂中,由于传统的测温方的局限性,已经出现过多次事故,因此对智能无线监测技术的应用,能够较大改善设备的温度测量工作,为设备事故的预防和排查,带来了十分重要的意义,保证了我国电厂的正常运行。

【参考文献】

  • 国大伟.基于ZigBee的无线传感器网络平台[J].微计算机应用,2010,3(31)
  • 王海峰,无线测温技术的研究及应用。
  • 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版。
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