无线测温系统在煤矿高压电气设备上的应用

程瑜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘 要】：随着社会经济的发展，电网正朝着高压、大容量的方向发展，电网中出现了大量的新技术和新设备，电网的输电网容量也在不断地增加。但是，由于高压电器设备所承载的高压电负载，其本身的温升问题也是影响电网稳定性的罪魁祸首，因此，在目前的情况下，设备温度已成为影响电网稳定性的一个重要因素。本文以高压电气设备温升问题产生的原因为基础，对无线测温系统的结构与应用展开了分析，对其应用的优点和缺点进行了剖析，并给出了应用案例，为我国电力系统的稳定运行和发展提供了有价值的参考。

【关键词】：无线测温系统；高压电气设备；优缺点在我国电网中，高压电器的连接方式很多，如绝缘的开关接头和母线节点等。许多设备因为制造或安全方面的原因，会造成接触不佳，在使用时会产生较大的电阻，进而造成温升。

1.高压电气设备升温问题的原因

没有对温度上升问题的成因进行分析，测温系统的实际应用是不可能的。一，高压电器设备本身的质量与安装问题，尤其是设备螺栓的连接，连接点不合格，紧固度不合格，都会影响到电阻的大小。在许多设备连接、安装的时候，都会存在一些不平坦、粗糙的问题。打磨上的不到位，也会造成电阻的增大，接触不良，进而影响到设备的使用，从而引起温升问题。二，高压电器设备在运输时不注重防护，造成磕碰，使连接点或关键部件变形，从而引起接触不良。三，高电压电器的金属表面容易被腐蚀、氧化等，这些缺陷还会对电器的接触产生影响，有些电器的工作环境比较恶劣，比如高温、雨雪、大风等，都会加快电器的老化速度，导致温度升高。四，受外部力量的影响，装置联接部位的接触不佳。许多的设备在运行时，现场的环境较为复杂，在设备安装、使用、维护等各个环节中，都有可能会发生错误，这就造成了许多电缆接头、隔离开关等部位的接触不良，从而产生了严重的温升问题。五，在长时间的高负荷下，高电压电器本身就携带着高电压的传输和使用，当过大的电流超出了设备所能承受的大，再加上电流本身的热量，就会使设备的温度迅速升高。

在实际操作过程中，如断路器、断路器、电缆接头、套管、母线等，其连接部位经常发生以上五种故障。这类部位的故障现象比较多，也容易出现温升现象，因此，在日常巡视与维修时，要优先关注。在设备巡检期间，对设备进行测温，不仅可以了解设备运行情况，而且还可以及时发现由于接触不良或负荷过大造成的过热。在带电的条件下，由于电流和热量的作用，它的内部温度要比外面高，这是一种正常的现象。但是，由于设备本身出现了故障，或者是过大的负荷，所引起的热量变化，就需要对它进行严密的监控，这样的温升问题会加速设备的老化，进而缩短设备的使用寿命，严重的话还会导致设备烧毁，所以，在高压电气设备上使用测温系统是非常有必要的。

目前，我国电网中应用比较广泛的几种测温方法有：示温蜡板法，红外测温，光纤测温，无线测温。目前所使用的示温法和红外线测温仪均为人工操作，无法实现对温度的实时采集，而利用光纤进行检测，虽然可以实现对温度的实时检测，但在高低电压条件下，并不能全部隔离外界的影响，无法达到对高电压设备的电力设备的规范要求，另外，在机箱中安装时，光纤的耐热性差，布线的难度等问题，给机箱的安装带来了很大的障碍。当前现有的无线测温技术，主要依靠现有的无线传输方式，克服了一次、二次环路的连接和附着问题，提高了高压电力的使用安全性。

2.无线测温系统结构与设备应用分析

无线测温系统的构成包括了温度传感器部分和温度监测结果显示与分析部分，还包括了系统的硬件与软件。如图1所示，高压电力设备无线测温系统的构造，一般在开关柜、电缆接头、熔断器等的交界处都装有温度传感器，为保证测量精度，传感器一般与被测对象处于同一电压位置，然后通过无线技术将采集到的信号传送并显示出来。为保证测温的安全，高压、低压工作元件均应采取绝缘措施，以避免泄露或发生其它意外。一般情况下，工作设备的外表面上会设置多个通道，以便对多个位置进行实时监测和数据处理，之后，接收机接收到的数据会通过串行或并行端口传输到计算机，再通过事先编写好的程序对其进行分析和加工。

图 1 高压电力设备无线测温系统的结构示意图

3.无线测温系统在高压电气设备的应用优点与不足

3.1 无线测温系统在电气设备中应用的技术优势

随着技术的发展，无线测温技术已经被不断地改进和完善，它的功能和测量精度都在不断地提高。目前，电力工程对无线测温系统的要求越来越高，尤其是对高压电器的要求越来越高，因此，在高压电器的使用过程中，无线测温系统也在不断地进行调整。在信号接收上，根据高压电器的特性，该无线温度测量系统可以延伸出更高的信号频率，且稳定度高，不容易受到外部环境的影响。在信号传输方面，使用了无线通信技术，该技术相对简单，能耗、费用较低，并且能够对收到的数据进行分析、处理，并能够对仪表的工作状况进行实时监控，不受气象条件的影响。实现了对仪表温度的实时监控，防止了漏检现象的发生。该系统可根据使用者的要求，设置相应的超温报警装置，并以语音及信号向操作者提示具体的设备位置。

3.2 无线测温系统在电气设备中应用的不足

将无线测温系统应用于高压电器设备的温度检测，减轻了变电站运行人员的巡视工作强度，同时也提高了设备的安全性。然而，在应用过程中，无线温度计也有其不足之处。首先，这种无线测温技术属于主动式，定要有一块电池作为电源，一旦电量用完，便会自动熄火，不会让工作人员查看到仪器的温度，只有切断电源才能重新启动，这就大大增加了变电站中因开关故障导致的停电次数。而要解决这一问题，我们可以通过技术手段，将传统的无源电源替换为无源电源，并通过在固定位置的电流来产生电磁波，从而提高系统的可靠性。其次，在实际工作中，供电设备的某些温度控制指标经常发生失效，初步判定是由于无线温度传感器电池电量不足造成的，即使在断电后进行了更换，该现象仍持续存在。为了解决这一问题，定要在现场进行测试，在接收端进行安装调试，拉近与测温点和无线测温系统的距离。此外，采用内置电源技术的无线温度传感器无法更换电池，一旦发现电池电量不足，定要重新更换，这不仅增加了维护成本，也增加了设备资源的浪费。

4.应用场景

电气接点在线测温装置适合用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监控，防止它们在运行过程中，因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热，从而变成安全隐患，提升设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

5.系统硬件配置

温度在线监测系统主要包括了以下几个部分，分别是：设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通信层的边缘计算网关，以及站控层的测温系统主机，它们共同构成了该系统，从而实现了对变配电系统中关键电气部位的温度的在线监测。

6.结语

随着传感器技术、无线通讯技术和数据挖掘技术的发展，对高压电力设备的温度进行实时监控将更加具有科学性。随着无线温度计在电力行业中的广泛使用与推广，使电力行业的运行更加平稳与安全，对国家经济的发展起到了积极的作用。

审核编辑 黄宇