熱線(xiàn):139-1628-0434
工業(yè)行業(yè)
安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品在某風(fēng)電場(chǎng)項目的超溫事故預警及分析
時(shí)間: 2023-08-09 09:03 發(fā)布人:admin
摘 要:作為保證系統運行的重要設備的高壓開(kāi)關(guān)柜裝置,其內部導電連接處過(guò)熱會(huì )導致電氣設備的損壞,更嚴重的是可能還會(huì )發(fā)生火災等嚴重事故。因此,電力系統中電器設備運行的一個(gè)重要課題就是對高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)施在線(xiàn)監測。本文主要研究的是針對高壓開(kāi)關(guān)柜接點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù),闡述了高壓開(kāi)關(guān)柜在無(wú)線(xiàn)測溫的技術(shù)特點(diǎn)及工作原理,具有測量數據準確、可靠性高、絕緣性能好的特點(diǎn),能很好的適應現場(chǎng)需求,可以在高壓開(kāi)關(guān)柜中廣泛應用。同時(shí)介紹了在某風(fēng)電場(chǎng)項目應用操控及無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù),并實(shí)現及時(shí)告警避免了嚴重事故的發(fā)生。 
 
關(guān)鍵詞:高壓開(kāi)關(guān)柜;電氣接點(diǎn);無(wú)線(xiàn)測溫
 
1 概述
 
我國電力系統的大規模發(fā)展,增加了高壓開(kāi)關(guān)柜的運行壓力,隨著(zhù)電網(wǎng)的改革與建設,高壓開(kāi)關(guān)柜的數量越來(lái)越多,增加了故障的發(fā)生機率。高壓開(kāi)關(guān)柜內存在的電氣連接點(diǎn)主要包括母線(xiàn)銅排連接點(diǎn),手車(chē)動(dòng)靜觸頭連接點(diǎn)以及銅排和電纜連接點(diǎn),在這些點(diǎn)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:傳統的測溫方法包括通過(guò)熱電偶、熱電阻、半導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線(xiàn)傳輸溫度信號。電氣設備測溫檢測,由于溫度傳感器直接安裝于高壓接點(diǎn)/觸點(diǎn)上,其信號傳輸金屬導線(xiàn)的絕緣性能無(wú)法保證。 同時(shí),對于改造類(lèi)項目實(shí)施難度較大,因此推薦采用無(wú)線(xiàn)測溫方法進(jìn)行檢測。目前無(wú)線(xiàn)測溫方法包括電磁感應供電無(wú)線(xiàn)測溫、電池供電無(wú)線(xiàn)測溫方式及紅外在線(xiàn)測溫方式。紅外測溫需要鏡頭對準發(fā)熱點(diǎn),塵土震動(dòng)對其影響較大;有源無(wú)源測溫較合適,無(wú)需布線(xiàn),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;電磁感應供電無(wú)線(xiàn)測溫具有測溫速度快、周期短、免維護、使用壽命長(cháng)、故障率低等特點(diǎn)。
無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)選用:無(wú)線(xiàn)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,其中應用較為廣泛及具有較好發(fā)展前景的短距離無(wú)線(xiàn)通信方式包括:Sub-1G技術(shù)、藍牙技術(shù)(Bluetooth)、工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)( WiFi)、超寬帶技術(shù)(UWB)、近場(chǎng)通信技術(shù) (NFC)。藍牙技術(shù)(Bluetooth)屬于一種超短距離的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù),傳輸距離10m范圍以?xún)?,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)傳輸速率一般結余 53 ~ 480 Mb / s 傳輸距離小于40 m;近場(chǎng)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(cháng);設備功耗低,發(fā)射輸出僅為10dBm;通信組網(wǎng)簡(jiǎn)潔。這些主要特征使Sub-1G 通信技術(shù)傳輸數據穩定可靠。
 
2 產(chǎn)品方案
某風(fēng)電場(chǎng)項目的對傳感器要求如下:
1)非電池供電(采用感應取電方式供電)的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器
2)無(wú)線(xiàn)頻率:470MHz;
3)啟動(dòng)電流:≥5A; 
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)最大工作電流:一次額定電流 5000 A;
10)溫升要求:在額定工作條件下,裝置不應達到可能影響開(kāi)關(guān)柜一次設備絕緣及被測點(diǎn)正常工作的溫度,裝置的電流互感器線(xiàn)圈通過(guò)1250 A,30 min,環(huán)境溫度為20 ℃時(shí),無(wú)線(xiàn)溫度傳感器表面溫升不應超過(guò)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(wú)線(xiàn)測溫一體裝置要求如下:
1)一次動(dòng)態(tài)模擬圖,斷路器分合位置動(dòng)態(tài)顯示;接地開(kāi)關(guān)位置動(dòng)態(tài)顯示;彈簧儲能動(dòng)態(tài)顯示; 
2)兩路溫濕度控制器功能,通訊線(xiàn)長(cháng)4米6米,液晶顯示;
3)語(yǔ)音防誤提示功能,人體紅外感應探頭;
4)加熱器斷線(xiàn)報警;
5)柜內照明操作;
6)(除PT柜外)分合閘、儲能、遠方/就地開(kāi)關(guān);
7)高壓帶電顯示和閉鎖裝置;
8)RS485通訊功能,Modbus 通訊協(xié)議;
9)裝置工作電源應滿(mǎn)足交直流通用,支持AC/DC110、AC/DC220V自適應;
10)高壓斷路器觸頭6點(diǎn)測溫
根據上述要求,故此選擇安科瑞的無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品如下表。
3 項目現場(chǎng)應用
某風(fēng)電場(chǎng)項目,對高壓柜開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行綜合監控,并對斷路器的觸頭進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監測。在監測過(guò)程中,一臺高壓柜斷路器的下觸頭的C相電流溫度高達116.8℃,智能操控裝置及時(shí)進(jìn)行了語(yǔ)音告警,并對該超溫告警進(jìn)行事件記錄。同時(shí),工作人員斷開(kāi)高壓柜斷路器,推出動(dòng)觸頭后發(fā)現該相觸頭有損壞,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(shí)告警,幫助現場(chǎng)及時(shí)排查問(wèn)題避免了事故發(fā)生。
 
       
裝置告警界面圖

現場(chǎng)斷路器事故圖片
 
4 開(kāi)關(guān)柜溫升原因分析
目前,電力系統內部使用的開(kāi)關(guān)柜,都要通過(guò)型式試驗對入網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行處理,在溫升方面,要求比較嚴格。根據相關(guān)理論進(jìn)行分析可知,在實(shí)際運行過(guò)程中,通常情況下,負荷不會(huì )達到開(kāi)關(guān)柜的設計滿(mǎn)容量,更不會(huì )引發(fā)開(kāi)關(guān)柜的溫升問(wèn)題。但是,實(shí)際情況并非如此。根據實(shí)際運行經(jīng)驗可知,隨著(zhù)負荷的不斷增加,使得開(kāi)關(guān)柜的溫升迅速增加。當負荷超過(guò)開(kāi)關(guān)額定電流的75%時(shí),在這種情況下,溫升尤為明顯,此時(shí)早已不符合標準要求。當負荷比較低時(shí),溫升現象不明顯。在實(shí)際運行中,與試驗室測出的溫升數據相比,開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升水平普遍比較高,并且多數情況下,當溫升超標時(shí),開(kāi)關(guān)柜甚至遠沒(méi)有達到設計滿(mǎn)容量。對于高壓開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō),開(kāi)關(guān)觸頭、母排連接點(diǎn)的實(shí)際溫升,通常情況下總是高于試驗數據,其原因主要表現為:
1.在試驗室完成型式試驗,測得相應的數據,在持續時(shí)間方面,雖然達到了穩定溫升所需要的試驗時(shí)間,但現場(chǎng)環(huán)境復雜,加上試驗過(guò)程中,不具備溫升累積效應,不能等同現場(chǎng)長(cháng)期運行并持續發(fā)熱的設備。
2.不同金屬在膨脹效應方面存在差異。鋼制螺栓的金屬膨脹系要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線(xiàn)的金屬膨脹系數小得多,對于螺栓型設備接頭來(lái)說(shuō)表現得尤為突出,在實(shí)際運行過(guò)程中,隨著(zhù)負荷電流、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,也就是受應力作用的影響和制約,導致金屬緩慢發(fā)生塑性變形。實(shí)踐證明,當接頭處的運行溫度超過(guò)80℃時(shí),因過(guò)熱使得接頭金屬發(fā)生膨脹,同時(shí)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。當負荷電流減小溫度降低回到原來(lái)接觸位置時(shí),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(huì )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。對于導體連接,在部分安裝、檢修人員意識中,在擰緊連接螺栓的過(guò)程中,認為螺栓擰得越緊越好,實(shí)際并非如此。由于鋁質(zhì)母線(xiàn)的彈性系數較小,當螺母壓力達到臨界值時(shí),如果材料強度比較差,當繼續增加壓力時(shí),將會(huì )導致接觸面變形隆起,使得接觸面積進(jìn)一步減少,接觸電阻變大,進(jìn)而影響導體的接觸效果。
4.由于導體原材料純度不夠,造成導體材料電導率不滿(mǎn)足要求。
5.其它因素,例如在加工、連接、安裝母線(xiàn)過(guò)程中,對母線(xiàn)接觸表面處理不到位、不夠平整,進(jìn)而減少有效接觸面積,增加接觸電阻而產(chǎn)生發(fā)熱。
以上的情況都會(huì )造成高壓開(kāi)關(guān)柜的溫升異常,所以加強對運行開(kāi)關(guān)設備溫升的監視,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)采取措施就變得非常必要。
 
5 結束語(yǔ)
近幾年隨,著(zhù)人們對供電質(zhì)量要求逐漸提高,高壓開(kāi)關(guān)柜作為配電系統中的重要環(huán)節,其本身的經(jīng)濟性也受到了人們的重視。本文介紹的安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品針對高壓開(kāi)關(guān)柜內重要電氣節點(diǎn)的溫度進(jìn)行監測,防止在運行過(guò)程中因設備受環(huán)境污染,設備長(cháng)期運行,嚴重超載運行,觸點(diǎn)氧化,接觸不良等原因造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為隱患,提升設備安全保障。安科瑞智能操控區別于由幾個(gè)獨立的電子裝置分別實(shí)現帶來(lái)的集成度低,配線(xiàn)復雜,可靠性差的缺點(diǎn),實(shí)現大大提高開(kāi)關(guān)柜操控的集成度和智能化程度,對溫度進(jìn)行在線(xiàn)監測,通過(guò)溫升、突變、高溫和超溫等告警機制及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài),避免事故的發(fā)生,降低設備事故率。
 

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