張培

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和電力的發(fā)展已經(jīng)形成了一種有機(jī)的、無(wú)縫的聯(lián)系。目前，隨著電網(wǎng)向大電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)可靠性和自動(dòng)化水平的提高提出了更高的要求，對(duì)電網(wǎng)的控制也逐漸向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。作為配電網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行深入的研究具有十分重要的意義。本文就當(dāng)前我國(guó)開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展?fàn)顩r和存在的問(wèn)題進(jìn)行了淺顯的分析，并就其發(fā)展的意義進(jìn)行了論述，并指出了今后的發(fā)展趨勢(shì)，為今后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電控柜；無(wú)線溫度測(cè)量；技術(shù)開(kāi)發(fā)；技術(shù)應(yīng)用

1開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫的必要性

我國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，對(duì)電能的需求量很大，因此，對(duì)電氣化裝置的可靠性提出了更高的要求。開(kāi)關(guān)柜是保障電網(wǎng)供電質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，它的安全、穩(wěn)定、可靠地工作有著非常重要的作用。

在正常的環(huán)境中，開(kāi)關(guān)柜往往處于封閉的環(huán)境中，在負(fù)載增大、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，很容易出現(xiàn)內(nèi)部溫度過(guò)高，造成溫度異常升高。若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取適當(dāng)?shù)拇胧?，則溫度升高將會(huì)加劇，從而造成開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的絕緣元件和其他電器的溫度不斷升高，不但會(huì)降低產(chǎn)品的使用壽命，還會(huì)造成重大的安全事故。另外，由于開(kāi)關(guān)柜本身的大電流特性，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射，從而使測(cè)溫系統(tǒng)的溫度監(jiān)控不夠精確，難以及時(shí)掌握。此外，一般情況下，溫度傳感器必須安裝在被測(cè)的高壓對(duì)象上，而且必須保持一定的安全距離，這樣很容易造成測(cè)量誤差，從而造成安全隱患。

2開(kāi)關(guān)柜發(fā)生故障原因

開(kāi)關(guān)柜的失效原因多種多樣，但歸根結(jié)底，是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)柜中的相關(guān)部件和線路長(zhǎng)時(shí)間處于高電流高電壓狀態(tài)，而且空間狹窄，不通風(fēng)，電流過(guò)大，很容易造成內(nèi)部溫度升高，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和防止，就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和其他安全事故。所以，對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，對(duì)防止火災(zāi)和其他安全事件的發(fā)生，是非常有意義的。

2.1高溫

在正式使用之前，一般需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試周期一般為8個(gè)小時(shí)。但是，在實(shí)踐中，由于開(kāi)關(guān)柜需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷地運(yùn)行，并且會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的熱量，而且溫度的升高會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷增大，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能滿足實(shí)際使用中的數(shù)據(jù)變化。雖然國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化程度在不斷提高，但像開(kāi)關(guān)柜這樣的電器，一般都是由專業(yè)技術(shù)人員來(lái)完成。從某種意義上講，工地工人的不當(dāng)行為也會(huì)造成溫度的反常。

2.2連接失效

開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它對(duì)電力線路的保護(hù)和電力運(yùn)行的監(jiān)測(cè)有著不容忽視的作用。但隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，線路的老化是不可避免的，長(zhǎng)時(shí)間的大電流會(huì)使接觸面電阻增大，從而產(chǎn)生局部放電、高壓泄漏等現(xiàn)象，從而使開(kāi)關(guān)柜中的相關(guān)部件溫度升高，從而引發(fā)線路、設(shè)備著火現(xiàn)象，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜被燒毀，引起重大安全事故的發(fā)生。

3開(kāi)關(guān)柜常用溫度監(jiān)測(cè)方式對(duì)比

在開(kāi)關(guān)柜中采用無(wú)線測(cè)溫技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是：將溫度傳感器直接安裝在需要測(cè)溫的重要部位，然后利用溫度傳感器對(duì)溫度和其它運(yùn)行狀況進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。根據(jù)溫度信息的變化準(zhǔn)則，對(duì)故障進(jìn)行快速、高效的預(yù)警，防止了重大的安全事故。同時(shí)，通過(guò)比較和分析不同溫度的變化，可以編制相應(yīng)的報(bào)告，從而更好地監(jiān)控開(kāi)關(guān)柜的工作。一方面能有效地解決開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部空間狹窄的問(wèn)題，并能更好地安置其它器件；另一方面，它能有效地改善監(jiān)控精度、彌補(bǔ)手工作業(yè)的缺陷、減少人工巡查工作量、降低維護(hù)費(fèi)用、對(duì)異常溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控、防止安全事故。

3.1與蠟片的無(wú)線溫度測(cè)量對(duì)比

很顯然，蠟片示溫法是將一種能隨著溫度變化的發(fā)光物質(zhì)涂在被測(cè)試對(duì)象的表面，根據(jù)環(huán)境的不同，可以根據(jù)不同的溫度來(lái)改變不同的顏色，從而對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行大致的溫升，從而防止出現(xiàn)重大的安全事故。但由于該方法的精度較低，不能精確地檢測(cè)出溫度，對(duì)相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)沒(méi)有借鑒意義，而且很容易出現(xiàn)蠟片脫落等問(wèn)題，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也很高。

這對(duì)它的推廣和應(yīng)用是不利的。與之相比，無(wú)線溫度測(cè)量技術(shù)更加可靠，無(wú)需進(jìn)行例行的監(jiān)測(cè)，可以減少運(yùn)行費(fèi)用，有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3.2無(wú)線溫度測(cè)量與傳統(tǒng)溫度測(cè)量的對(duì)比

傳統(tǒng)的測(cè)溫方式主要是利用熱電偶、電阻、半導(dǎo)體等來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)，但由于采用了溫度傳感器，必須要以金屬絲為媒介，所以不能保證其在正常工作時(shí)的絕緣性，因此不能用于開(kāi)關(guān)柜的溫度監(jiān)測(cè)。與此相比，無(wú)線測(cè)溫技術(shù)無(wú)需金屬導(dǎo)線來(lái)傳遞信號(hào)，只需無(wú)線發(fā)送信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的監(jiān)控，從而解決了金屬導(dǎo)體的傳導(dǎo)問(wèn)題，確保了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部器件的安全工作，因此可以直接用于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)其溫度的精確實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而防止了安全事故。

3.3紅外和無(wú)線溫度測(cè)量的對(duì)比

眾所周知，在紅外測(cè)溫中，一般都要先將測(cè)溫器與受測(cè)物保持一定的距離，這樣就要求有足夠的空間來(lái)安裝儀器，但由于開(kāi)關(guān)柜一般都是封閉、狹窄的，所以不能采用這種方法。另外，由于這一段距離，紅外線易受外界環(huán)境因素的干擾，不能保證溫度監(jiān)控的精確性，很容易出現(xiàn)工作上的疏忽。與此相比較，無(wú)線測(cè)溫技術(shù)是將溫度傳感器直接安裝在被測(cè)對(duì)象的表面，以保證其測(cè)量精度。

3.4光纖和無(wú)線溫度測(cè)量的對(duì)比

光纖測(cè)溫技術(shù)是利用光纖將溫度傳感器探測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y(cè)溫裝置上，從而保證了測(cè)溫精度，避免了導(dǎo)熱問(wèn)題。但由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部空間狹窄，器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路多，使其安裝困難，而且容易受外界環(huán)境的影響而產(chǎn)生裂縫，而且不能承受較高的溫度，這些都對(duì)其使用造成了困難。與此相比較，采用無(wú)線溫度測(cè)量技術(shù)可以使線路布局最小化，并能更好地利用電冰箱內(nèi)部的空間。

3.5開(kāi)關(guān)柜溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

目前，我國(guó)的電網(wǎng)一般都是嚴(yán)格按照國(guó)家的電氣設(shè)備采購(gòu)規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)安裝和使用開(kāi)關(guān)柜，以保證開(kāi)關(guān)柜能夠經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，尤其是在溫升方面。在正常的電力供應(yīng)條件下，系統(tǒng)負(fù)載一般不會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)的滿載能力，所以它的溫升問(wèn)題不會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的工作產(chǎn)生任何影響。但在使用中，由于開(kāi)關(guān)箱的溫度變化，特別是母排接頭等部位的溫度波動(dòng)，常常會(huì)超出測(cè)試值。

隨著科技的發(fā)展，開(kāi)關(guān)柜的溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也在不斷地改進(jìn)和發(fā)展，電力設(shè)備的建設(shè)和工人的專業(yè)素質(zhì)也在不斷地提高，但隨著電壓等級(jí)的不斷提升，電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況也越來(lái)越復(fù)雜，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫升現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，針對(duì)其測(cè)溫技術(shù)的相關(guān)研究還不成熟，對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的掌握也不全面，測(cè)溫技術(shù)和相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員還存在一些問(wèn)題和不足，離國(guó)際先進(jìn)技術(shù)還有很大差距。因此，各電力公司應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無(wú)線溫度測(cè)量技術(shù)的研究，同時(shí)要綜合考慮多種因素，在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)。一邊倒地先進(jìn)的無(wú)線溫度測(cè)量技術(shù)，能更好地適應(yīng)開(kāi)關(guān)柜；同時(shí)，也鼓勵(lì)各發(fā)電公司將有關(guān)技術(shù)推廣到實(shí)際中，并在實(shí)際運(yùn)用中不斷完善，以減少安全隱患，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)大規(guī)模推廣。

3.6 開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫技術(shù)特點(diǎn)

3.6無(wú)線電控開(kāi)關(guān)柜溫度測(cè)量技術(shù)特性

短程無(wú)線通訊技術(shù)主要包括藍(lán)牙技術(shù)、紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和 WLAN技術(shù)。無(wú)線測(cè)溫儀所使用的短程無(wú)線通訊技術(shù)，要根據(jù)其經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求，在具體的應(yīng)用中要根據(jù)具體情況來(lái)確定。無(wú)線溫度測(cè)溫系統(tǒng)一般由溫度傳感器、顯示器和監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)構(gòu)成，它是將溫度傳感器所測(cè)得的溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由無(wú)線發(fā)送與接收模塊傳送至溫度顯示器和監(jiān)測(cè)預(yù)警。

臺(tái)，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果出現(xiàn)溫度超出設(shè)定值，就會(huì)立刻發(fā)出警告?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)的主要特征是：

由于其安裝方式的獨(dú)立性和良好的絕緣性能，可以最大程度地避免大電流和高壓對(duì)它們的沖擊，從而不會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的安全工作產(chǎn)生任何影響；該方法能對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的溫度進(jìn)行直接測(cè)量，而且具有較高的準(zhǔn)確度，使開(kāi)關(guān)柜的溫度變化更為精確；無(wú)線溫度計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、靈活等特點(diǎn)，可根據(jù)工程實(shí)際情況增設(shè)

多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，使開(kāi)關(guān)柜的操作可靠性得到進(jìn)一步提高；無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間較短，操作平臺(tái)優(yōu)越，操作簡(jiǎn)便，各功能模塊化，便于與其它設(shè)備的聯(lián)接，并與大數(shù)據(jù)平臺(tái)結(jié)合，便于采集、整理、優(yōu)化、提高開(kāi)關(guān)柜的性能，具有廣泛的應(yīng)用前景；該系統(tǒng)具有體積小、運(yùn)行能耗低的特點(diǎn)，同時(shí)保證了溫度監(jiān)控的可靠性，從而大大提高了開(kāi)關(guān)柜的壽命。

另外，由于開(kāi)關(guān)柜空間狹小、易發(fā)生溫升等特點(diǎn)，在安裝時(shí)應(yīng)注意：第一，在安裝時(shí)應(yīng)選用易發(fā)生溫度變化的部位，例如：觸電部位或接頭部位；二是不影響其它設(shè)備的使用，并確保一定的安全距離；三是在安裝溫度接收器時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件選用掛壁式或嵌入式，以保證開(kāi)關(guān)柜的供電可靠性。

3.7 開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫技術(shù)發(fā)展前景

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用受到了越來(lái)越多的專家和學(xué)者的重視，也促使了各大電力公司對(duì)其進(jìn)行了更加深入的研究和開(kāi)發(fā)。目前，大多數(shù)的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)都是以開(kāi)關(guān)柜為核心部件，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)、長(zhǎng)時(shí)間的溫度監(jiān)控，以防止出現(xiàn)過(guò)熱，并對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

監(jiān)控，防止重大的安全事件的發(fā)生。

由于其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，對(duì)原有的開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)影響不大，安裝簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉；由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，可以大規(guī)模、廣泛地應(yīng)用于開(kāi)關(guān)柜；此外，它具有良好的監(jiān)控性能，使它的應(yīng)用前景更加廣闊。確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，是一個(gè)系統(tǒng)的工作，要求各部門(mén)密切合作，明確職責(zé)。電網(wǎng)安全是保障社會(huì)生產(chǎn)、生活和工作安全的重要保障，關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，提高安全可靠度是電力工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。因此，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用開(kāi)關(guān)柜的無(wú)線溫度測(cè)量技術(shù)是非常有前途的。

4安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4.1概述

用于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控，以避免因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素引起的接觸面電阻過(guò)大而發(fā)熱，從而提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀況，降低設(shè)備事故率。

該系統(tǒng)采用 RS 485或以太網(wǎng)方式與隔離層的設(shè)備進(jìn)行通信，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等通信協(xié)議，提高了安全性、可靠性和開(kāi)放性。本系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表、用戶管理等多種功能。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。

4.3系統(tǒng)功能

在值班監(jiān)控室中裝有測(cè)溫主機(jī)Acrel-2000T，它能對(duì)系統(tǒng)中的各種開(kāi)關(guān)和裝置的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)的基本功能如下：

1)溫度顯示：對(duì)配電系統(tǒng)各測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可通過(guò) PC/移動(dòng) APP進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

2)溫度圖：觀察各測(cè)點(diǎn)的溫度變化趨勢(shì)。

3)作業(yè)報(bào)告：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)各個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行查詢和打印。

4)實(shí)時(shí)報(bào)警：該系統(tǒng)可對(duì)各個(gè)溫度點(diǎn)的異常溫度進(jìn)行報(bào)警。該系統(tǒng)具備語(yǔ)音報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警、彈窗報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警等多種報(bào)警方式，并通過(guò)手機(jī)短信/APP向值班人員發(fā)送告警信息。

5)歷史事件查詢：可儲(chǔ)存、管理諸如溫度越界等事件的記錄，便于使用者查詢、統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

5結(jié)束語(yǔ)

總之，在開(kāi)關(guān)柜中，線路接頭容易出現(xiàn)溫度升高的問(wèn)題，其影響因素很多，因此，有關(guān)部門(mén)要積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用無(wú)線測(cè)溫技術(shù)，以確保供電可靠性、減少人工監(jiān)測(cè)費(fèi)用、確保電力設(shè)備運(yùn)行安全、最大限度地避免安全事故的發(fā)生

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

張培，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。