電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)研究

劉航 王宇 張成濤 張婉蓉 劉靜楠 丁雨瀟 陶霖茂 任婁春 張小樂

保障電氣電網(wǎng)安全運(yùn)行平穩(wěn)生產(chǎn)一直是我國智能電網(wǎng)升級更新工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。電氣設(shè)備作為需要長期運(yùn)行的機(jī)械化設(shè)備，在其運(yùn)行過程中存在著許多危險(xiǎn)性問題，近年來，我國有關(guān)電氣設(shè)備引發(fā)事故的案件頻發(fā)，國內(nèi)多地出現(xiàn)由線路接頭老化、電纜頭接觸不良、隔離開關(guān)、封閉母線溫度出現(xiàn)異常等問題而引發(fā)變電站起火的情況，所以為了應(yīng)對這一問題，我們針對電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)這一技術(shù)進(jìn)行深入研究，從研究電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的意義入手，結(jié)合現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)的問題，希望能夠?qū)ΡＵ想姎怆娋W(wǎng)安全運(yùn)行起到一定促進(jìn)作用并有效預(yù)防電氣設(shè)備因溫度過高而造成的起火問題。

電氣設(shè)備;設(shè)備溫度;在線監(jiān)測系統(tǒng);在線檢測技術(shù)

我國目前在電氣設(shè)備溫度監(jiān)測中主要運(yùn)用三種測溫方法，溫度傳感器測溫、光纖測溫和紅外測溫法，這三種方法需要與人工巡檢相配合運(yùn)用，工作人員需要定期到各個(gè)電氣設(shè)備生產(chǎn)線進(jìn)行巡檢和排查，對電氣設(shè)備溫度進(jìn)行記錄，這個(gè)過程不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，會大大降低生產(chǎn)的效率，還可能會出現(xiàn)工作人員的工作錯(cuò)誤如漏記錯(cuò)記，數(shù)值誤差大，更有時(shí)，如果工作人員過于懶惰或者忘記進(jìn)行巡檢，沒有到現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)填報(bào)，那么很有可能會造成電氣設(shè)備溫度過高但無人知曉，最后引起嚴(yán)重的不可挽回的電力事故。而電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)和運(yùn)用則能夠大大降低這種事件的發(fā)生率。

電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)電氣設(shè)備溫度監(jiān)測方式和技術(shù)的不足，能夠全程自動化電子化，定時(shí)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)傳送，巡檢工作人員設(shè)定好日常巡檢時(shí)間后，電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)時(shí)將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)用無線傳遞模塊投送給巡檢員，巡檢員即使不能到達(dá)現(xiàn)場抄數(shù)據(jù)也可以得到準(zhǔn)確的溫度信息，降低了巡檢員的出錯(cuò)率和誤差率，大大提高了巡檢電氣設(shè)備溫度的工作效率。并且，電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠在電氣設(shè)備溫度過高或供電電壓異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，及時(shí)警示巡檢員電氣設(shè)備出現(xiàn)異常，巡檢員能夠在第一時(shí)間排除設(shè)備險(xiǎn)情，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的因電氣設(shè)備溫度異常而產(chǎn)生的事故和故障。

二、一些常見的電氣設(shè)備溫度異常故障

1.開關(guān)柜里的斷路器動、靜觸頭急速升溫故障

開關(guān)柜是開端和關(guān)合電力線路、進(jìn)行線路故障保護(hù)，和監(jiān)測運(yùn)行電量數(shù)據(jù)的主要設(shè)備件之一。一般情況下如果在制造輸送和安裝的過程中操作行為不規(guī)范，安裝方式不正確就有可能造成斷路器的觸頭接觸不良，整個(gè)電阻會突然增大，電阻增大電流就會產(chǎn)生大量的熱量，觸頭受到熱的刺激進(jìn)行氧化反應(yīng)，再次加大電阻，形成一個(gè)循環(huán)往復(fù)的惡性過程，最后會完全破壞掉斷路器的絕緣部件，嚴(yán)重時(shí)可能會燒毀開關(guān)柜。

2.開關(guān)柜里的母線接頭和電纜端子接頭急速升溫故障

開關(guān)柜的母線接頭和電纜端子接頭有很多用的是螺栓型設(shè)備接頭，這種接頭由于銅質(zhì)和鋁制母線的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)高于鋼制螺栓，在經(jīng)受負(fù)荷電流和溫度變化時(shí)很容易發(fā)生塑性變形。據(jù)實(shí)際測驗(yàn)報(bào)告得出，如果接頭附近的溫度在工作時(shí)大于80℃，那么接頭處的金屬部件將會進(jìn)行受熱膨脹，整個(gè)接頭的表面會發(fā)生錯(cuò)位，發(fā)生氧化反應(yīng)，如果再將溫度降低到正常水平，金屬部件會有一定的恢復(fù)但因?yàn)楸砻娑嗔艘粚友趸?，所以不能夠還原到安裝時(shí)金屬間的直接接觸，在這一原理的前提下，后續(xù)的每一次運(yùn)行都會發(fā)生氧化，氧化后進(jìn)行更嚴(yán)重的錯(cuò)位，造成惡性循環(huán)。

電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯總單元組成，一個(gè)簡單的電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)通常擁有六個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)數(shù)據(jù)匯總單元。其中，傳感器節(jié)點(diǎn)用來進(jìn)行電氣設(shè)備溫度數(shù)據(jù)的采集和記錄，然后將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移給無限傳遞模塊投送給數(shù)據(jù)的匯總單元，匯總單元相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)處理器，將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合在特定時(shí)間通過發(fā)送手機(jī)短信傳遞給巡檢員的手機(jī)，當(dāng)電氣設(shè)備溫度或電壓出現(xiàn)問題，比如溫度異常升高和供電電壓缺壓時(shí)，匯總單元將第一時(shí)間給巡檢員的手機(jī)發(fā)送手機(jī)短信，巡檢員收到短信了也能夠第一時(shí)間向電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送提前設(shè)置好的固定格式短信，對電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，降低危險(xiǎn)發(fā)生概率，及時(shí)調(diào)整電器設(shè)備狀態(tài)，使電氣設(shè)備溫度恢復(fù)正常水平。這樣，電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了與巡檢員之間的雙向聯(lián)系，巡檢員既能夠從電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)中得到實(shí)時(shí)溫度參數(shù)，又能夠向電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出操作指令，方便快捷。

1.安全可靠。電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)多采用本安型傳感器，傳感器性能較穩(wěn)定，對電氣設(shè)備系統(tǒng)無害，不會在運(yùn)行時(shí)增加電氣設(shè)備負(fù)擔(dān)，也不受制于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電壓等級。

2.科學(xué)準(zhǔn)確。電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)采用科學(xué)的測量計(jì)算方法，能夠?qū)υO(shè)備的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和測量，并且可以同時(shí)分析溫度與溫度的提升幅度即溫度提高規(guī)律，通過對溫升曲線的分析來決定是否需要進(jìn)行溫度異常警告，防止發(fā)生錯(cuò)誤警告造成不必要的麻煩和損失，達(dá)到科學(xué)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。

3.維修幫助。電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)﹄娖髟O(shè)備的維修和檢修工作提供幫助。在發(fā)生溫度異常時(shí)，電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅能及時(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)，還能夠準(zhǔn)確迅速找到問題發(fā)生的位置，找出損壞點(diǎn)，幫助檢修人員快速找到問題的所在地，提高維修檢修效率，精準(zhǔn)維修。

4.自我診斷。電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)還擁有自我診斷能力，能夠定時(shí)對自身系統(tǒng)進(jìn)行自我排查，從檢修通道著手掃描系統(tǒng)軟件，及時(shí)掃清內(nèi)部故障，提高系統(tǒng)使用壽命，保障電氣設(shè)備正常運(yùn)行。

針對近年來我國電網(wǎng)運(yùn)行中電氣設(shè)備因溫度過高等異常情況而電力事故頻發(fā)的情況，我們進(jìn)行了電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)的研究。我們發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)能夠較大的彌補(bǔ)傳統(tǒng)巡檢式測溫的短板和缺陷，能夠快速準(zhǔn)確的對設(shè)備溫度異常進(jìn)行分析和檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)與巡檢員的雙向聯(lián)系，擁有安全可靠、科學(xué)準(zhǔn)確、維修幫助和自我診斷等先進(jìn)特點(diǎn)，在電氣設(shè)備存在溫度異常或電力電壓不足等情況時(shí)能夠?qū)崟r(shí)對危險(xiǎn)進(jìn)行警報(bào)，防患于未然，對維護(hù)和保障電網(wǎng)運(yùn)行，電力設(shè)備安全生產(chǎn)具有相當(dāng)高的現(xiàn)實(shí)意義，是一種先進(jìn)的電氣設(shè)備溫度檢測技術(shù)。

[1]成曙，趙春紅，劉政波等.電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及智能診斷系統(tǒng)[J].電力自動化設(shè)備，2018，20（3）：45-47.

[2]楊武，王小華，榮命哲，等.基于紅外測溫技術(shù)的高壓電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測傳感器的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，22（9）：114-118.

[3]李敏，張鵬鶴，孔凡勝，等.非接觸式高精度紅外測溫終端的設(shè)計(jì)[J].自動化與儀器儀表，2016（3）：111-114

[4]周金龍. 電氣設(shè)備溫度在線臨測系統(tǒng)技術(shù)方案[J]. 電氣工程應(yīng)用， 2012（3）：19-25.