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浅析无线测温装置在低压大电流断路器上的应用及产品选型

文章更新时间:2023-10-21 点击量:194

摘要:讨论了无线温度测量技术在低压大电流断路器中的应用,通过安装无线温度测量预警系统解决了大电流设备故障给电厂安全生产带来的问题,在确保电厂安全运行方面发挥了重要作用。


关键词:无线测温;低压电器大电流断路器;电厂安全

引言

在电厂,低压大电流供电设备随处可见。在长期运行过程中,由于低压母线表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动、断路器插件老化、制造、运输、安装不良等问题,接触电阻过大,设备过热。如果不能监测这些加热部位的温度,使其不能及时维护,则加热情况将进一步恶化,可能导致断路器爆炸、火灾、开关柜烧毁,造成恶性事故,造成重大经济损失。及时测量母线接头与断路器接头的接触温度,为采取有效措施提供准确的信息,将是电厂实现长期安全运行的重要保证。

洪江电厂配备6台单机45MW灯泡贯流机组,总装机容量270MW,投产时为国内单机容量灯泡贯流机组。电厂电压为400V,原厂400V低压断路器柜为河南新乡豫北电器厂生产的低压GCY组合抽出开关柜,已运行13年。随着运行寿命的延长和设备的老化,近年来断路器插件与母线接触不良,导致断路器插件在大负荷下烧焦变形。此前,电厂没有专门的400V大电流断路器测温设备。上述缺陷是通过每天3次的人工测温发现的。由于不是24小时不间断监测,这些缺陷的发现有一定的滞后时间。此外,检测点多,检测位置复杂,人工测温费时费力,甚至威胁到测温人员的人身安全。

2014年下半年,洪江电厂决定对公共工厂进行400V低压系统改造。为提高设备自动化水平,实现24小时不间断在线监测和自动报警,减少人工测温工作量,防范人工检查测温过程中触电安全风险,采用“温度在线监测装置”+实现工厂400V低压系统温度实时监测的无线测温技术。

一无线测温系统的组成和安装位置

1无线测温系统总体介绍

无线温度测量系统整体分为采集层、采集层和监测层。采集层由无线温度传感器组成;采集层为本地集中显示装置,通过无线与采集层连接,通过网络或光纤与监测层连接;监测层为温度测量背景,可选择10/100M局域网、光纤网络等通信方式连接。系统管理采集的数据,定期存储在数据库中,根据用户要求记录实时数据库中的信息,形成历史数据库,可提供分、时、日曲线显示、报表打印、超温记录,并及时发出报警信号;支持数据共享,向第三方提供温度测量数据,将温度测量数据放入综合管理平台。系统框图如图1所示。

图1.jpg

图1系统框架

2无线测温系统主要设备设备

(1)无线温度传感器。在每个需要监测温度的节点上安装一个无线温度传感器。传感器每隔一段时间自动测量节点的温度,并发送到集中显示装置。

(2)集中显示装置。自动收集和显示无线温度传感器发送的温度数据,并在收到温度测量后台的读取命令后将收到的数据上传到温度测量后台。

(3)温度测量背景。温度测量背景是一台工业控制计算机,用于定期读取和存储从集中显示装置中收集的温度数据。

二无线测温系统的主要功能

1无线温度传感器

(1)每个温度探头的ID号需要记录每个无线温度传感器的安装位置,并与号码一起存储在温度测量背景数据库和集中显示装置中。无线温度传感器每隔一定时间自动发射一次监测点的温度数据,由集中显示装置收集记录区域的温度数据,通过光纤传输到温度测量背景,发现异常立即报警,避免人工温度测量方法滞后、工作量大、不安全等问题,非常适合监测点大的电厂,提高电厂自动化程度,减少人工温度测量的繁琐工作。

(2)无线温度数据传输。无线温度传感器与温度测量终端之间的无线连接,不仅方便了系统的安装和维护,而且减少了对电厂安全运行的影响,大大提高了系统的安全性和灵活性。无线通信选择在ISM工作频率,对人体无害,对周围设备无电磁干扰,符合FCC标准和国家无线管理规定。

(3)无线温度传感器技术指标。①测量温度范围为-40-+125℃。②测量精度:0-80℃精度误差为±80-150℃精度误差为1℃±2℃。③探头的使用寿命为5-8年。④传感器的绝缘强度为AC2KV1min。⑤阻燃性能:无线温度传感器250℃耐高温,绝缘阻燃型。⑥外观尺寸:传感器箱部分为80mm(长)×40.5mm(宽)×14.8mm(高)电池盒部分为68.5mm(长)×23mm(宽)×22mm(高)。⑦工作频率为2.4GHZ~433MHZ。⑧传输距离为250m(无阻挡)。

2集中显示装置

(1)集中显示装置的功能特性。①高精度无线传输不仅方便了系统的安装和维护,而且减少了对电厂安全运行的影响,大大提高了系统的安全性和灵活性,在高温高湿环境下具有很强的长期稳定性。②可扩展性,每个温度测量接收通信终端接收容量为100个温度测量电路(每个电路包含3个温度测量传感器),为未来扩展留下足够的空间,无需添加新的接收装置。③仪器内部有EEPROM,设定参数不丢失;Watchdog芯片,程序运行自动复位;RTC实时钟;以太网接口。④测量值由高亮度TFT液晶显示屏直接显示,报警温度设定值直接设置在面板上。⑤当没有传感器信号时,自动检测传感器并自动关闭控制元件。⑥安装方便,可安装在开关柜上,也可固定在墙壁或其他物体上。⑦在不受其他设备影响的情况下,能准确识别和接收探头发出的温度信号。

(2)集中显示装置技术指标。①每个接入测温点数为每个接入100个电路(每个电路包含3个测温传感器)。②通信方式为RS485接口(光电隔离)1个,433M无线接口1个,网络接口1个,通信协议为Modbus-tcp,300米可有效接收同一配电室(无墙壁阻挡)。④接收间隔为1s。⑤IO端口容量为2路继电器输出(报警、预警输出)。⑥工作电源为AC/DC220V,功耗不超过10W,工作温度为-20~85℃。⑦事件记录为循环记录报警事件。⑧温度门限为每个柜可单独设置报警值和预警值。

3测温后台功能特点

温度测量后台为工业控制计算机。温度测量系统采用B/S结构,使用浏览器直接检查温度测量点的温度。除了安装浏览器显示插件外,还不需要安装额外的客户端程序。

(1)可通过后台实时直观地观察开关柜内断路器插头、电缆接头等电气接头的运行温度变化。

(2)通过收到的所有现场检测数据,可自动生成开关柜内一次插头和电缆接头zhi定时间段的温度变化趋势、历史事件统计、所需的曲线图和图表。

(3)报警温度可根据用户实际情况设置,到达预警值和报警值的监测点可弹出报警窗口,并提示语音报警。设置报警值的方法如下:预警温度(超过上限)、报警温度(超上限)、某点温度超三相温差大(横向对比超限)、温度突然变化(趋势超限)。

(4)可保存温度数据、报警温度、时间等参数,实现历史数据查询。

三无线测温技术的优点

1温度传感器采用无线传输技术传输数据,比传统的接线方式更安全。传统的硬接线通信不仅接线复杂,而且带来干扰、高压击穿等危险。电厂选择无线传输技术收集断路器温度数据,可简化现场硬接线,提高系统安全性能。

2现场设置集中显示装置,每个温度测量通道可单独设置预警和报警固定值,并输出干接头。为了方便断路器温度的收集,在各配电室安装集中显示装置。该装置具有超温声光报警、干接头报警、检查等功能,可独立设置各组测量点的名称和温度阀值。当检测到的温度超过设定的阀值时,自动发出温度报警信息,并可根据不同的报警状态调整报警水平(报警和应急报警),快速通知维修人员及时处理故障。

3实现远程服务器与计算机监控系统的通信,方便上位机的实时监控、查询和分析。通过开发配置后台服务器与计算机监控系统的通信,实现计算机监控系统上位机的实时监控、查询和分析功能。通过比较,及时掌握设备的运行趋势,发现隐患并处理,有效避免电气设备绝缘老化造成的短路、烧毁事故和开关柜火灾。

四安科瑞无线测温监测系统及产品在开关柜中的应用

1应用场景

Acrel-2000T无线温度测量监测系统是我公司根据电力设备安全要求,总结国内外研究生产的先进经验,专门开发的新一代无线温度测量监测系统。该系统具有超温报警等功能,可帮助值班人员尽快发现问题,消除隐患,确保电力系统的安全运行。为电力设备的安全、经济、可靠运行提供了新的解决方案。

 

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2主要功能

电气接触在线温度测量装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器接头、闸门开关、高压电缆中间头、干变压器、低压大电流等设备的温度监测,防止氧化、松动、灰尘等因素导致接触电阻过大,提高设备安全,及时、持续、准确地反映设备运行状态,降低设备事故率。

数据采集与处理(模拟量、开关量、电度、SOE、定值)

控制操作(断路器、隔离开关、分接头、复归)

报警处理功能(设备状态异常或故障、测量值越限、声音、颜色、闪烁)

SOE事件顺序记录(分开关闭记录、保护和自动装置动作顺序记录)

远动功能(为调度中心提供相关运行数据和设备状态)

时钟同步(北斗GPS纳秒级,满足间隔层子系统标准时钟误差不大于1ms)

人机联系与运行管理(控制、查看、数据库定义修改、报警确认、二次开发、事故记录检索、在线设备管理)

与其他设备接口(微机保护、电力仪表、DC屏、故障录波仪、模拟屏、调度)

3现场图片

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4测温产品选型

5结束语

洪江电厂厂用400V低压系统改造中,建成了一套400V低压大电流断路器无线测温系统,实现了对洪江电厂大部分大负荷断路器的24小时不间断监测,可及时发现厂用400V低压系统重要断路器的关键部位老化、插接不良、接头松动、表面氧化、电化腐蚀、过负荷等不安全运行状态,提高了厂用400V低压系统安全运行水平。目前,该测温系统运行稳定,多次及时发现机旁动力屏及直流盘室动力盘断路器发热现象并进行处理,确保了电厂的安全稳定运行。


 

参考文献

[1]耿宇涛,李刚,信明贵.无线测温计数在变电站中的应用[J].硅谷,2011(4):24.

[2]何葵东,简孝林,吴杰.无线测温技术在低压大电流断路器上的应用.

[3]安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2020.01月版.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.5月版.