無線測溫技術的研究及應用

摘 要：本文重點介紹由于電氣設備運行時間較長、超負荷運行、材料受污染等因素導致的設備發熱時，設備溫度升 高，會引發嚴重后果，無線測溫裝置能夠實現對電氣設備的實時監測，并且能夠做到及時發現、及時解決，將各種設備事故隱患消滅在初期，尤其對設備的接頭過熱現象更為有效，以保證電廠供電的安全、正常進行。

關鍵詞：智能無線測溫技術；大型電廠；研究；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.130

1 傳統測溫方式

我國電力系統傳統的溫度測量方法在應用的過程中有著一定的局限性，如傳統紅外線溫度測溫儀對電氣設備的監測時，不能實現對開關內部進行監測，無法實現實時監測；對于溫度貼片測量儀的使用，由于在出線室的后面有觀察窗，只能在接點監測過程中觀察電纜的接頭是否有溫度的變化，無法對斷路器的街頭溫度進行實時觀察，貼片在使用的過程中需要觀察顏色的變化，無法實現在線監測及預警等。

事故案例：某供電局局110kV變電站2號主變差動保護動作，三側開關跳閘。

事故原因是2號主變10kv側閘刀接觸面，鍍銀層沒有達到標準厚度，觸點壓力不足，造成動靜觸頭接觸不良，引起發熱，發熱加重使彈簧失效，最后形成靜觸頭片熔化、墜落，造成單相短路，進而引發相間短路，釀成事故。事故暴露出的問題是閘刀質量差、開關柜沒有觀察窗，無法觀察到閘刀運行工況。（如圖1）

以上事故案例都是在電力設備運行過程中沒有進行全天候在線實時監控所導致的，在電廠龐大的電力設備運行過程中如采用非接觸式無源、高精度紅外傳感技術進行溫度監測就能夠有效彌補上述存在的不足，對于設備的維護人員的巡檢工作帶來極大的方便。

2 無線測溫技術的研究

2.1 無線監測系統的研究

無線監測系統的結構。（見圖2）

無線監測系統的結構包括測溫數據采集、通信終端和通信管理三個主要部分構成。

測溫數據采集是基于感應式原理，對電能的獲取，并通過傳感器實現對重要部位溫度的測量，當溫度的信號實現數據通訊時，就可以對設備進行溫度的實時監測，監測點主要在開關與母線接點等關鍵部位。

通信終端對測溫終端發出命令，將溫度值等信息傳輸到無線通信的主要管理部位。

通信終端是其他兩個部分的進行交換的主要機構，能夠通過對信息的收集再經過無線將信息發送至測溫現場顯示終端，受到數據后再轉發給通信管理，進而實現數據的轉換，也保證了數據的完整與可靠。

2.2 無線監測系統的功能

（1）在發電廠設備的內部，安裝一種傳感器，主要是非接觸式并且無源高精度的紅外傳感器，例如變壓器、開關柜以及封閉母線等等，進而實現對非接觸式的系統溫度采集。

（2）智能無線監測系統的電纜及其附件的溫度測量是通過光線傳感器的作用進行的。

（3）通過無線監測系統中的硬件與軟件設備能夠實現對設備溫度的實時監測。

（4）對無線監測系統的后臺進行實時監測并且要對趨勢進行分析，能夠對電氣設備的隱患做到及時的發現與預防，進而能夠實現在故障出現前對問題進行解決，及時扼殺電氣設備故障的萌芽。

2.3 無線監測系統的特點

（1）無線監測系統采用的一般都是本安型的傳感器，這樣的傳感器用起來比較安全、可靠，不會使電氣設備遭到破壞，也不會受到電力電壓的等級影響，使用起來沒有電壓等級的限制。

（2）無線監測系統的在計算過程中，計算方法的應用比較科學，對于系統的溫度與溫升能夠做出判斷與分析，進而對故障進行準確的預警。

（3）當電廠中的發電設備受到溫度影響時，無線監測系統能夠有效的進行分析和預測。設備溫度過高的主要原因是流經電流在接點耗損進而釋放出一定的熱能，流經電流損耗越多釋放的熱量越大，電廠設備溫度也就越高，因此出現故障的幾率就會增大。

（4）對電廠發電設備的溫度進行實時監測能夠實現故障的早發現、早處理，進而能夠提前預測出事故的類型，做好防護工作。

（5）當大型電廠的設備出現故障時，無線監測系統能夠及時做出警報，并對故障的位置進行準確定位，以便維修人員及時對故障進行檢修。

3 無線測溫技術在電廠的應用

3.1 無線測溫技術的測溫方法

這種無線測溫法對于電力系統的適應程度還需要通過實際的測量得出結論，可以通過對設備的精度、穩定度等方面進行分析，具體如下：

對于高壓的電氣設備進行溫度測量時，需要對其精度進行測量。以紅外線測溫法為例，這種方法的測量范圍比較寬廣，但是精度卻比較差，同時穩定性也比較差，主要是由于紅外線的信號比較弱，進程在對其進行輻射聚焦過程中就會需要更精確，但這在實際應用中卻比較難實現。除此之外，溫度的補償方面也會影響精度，各個高壓觸點的輻射率是不同的，由于輻射的路徑是不同的，同時也會出現一定的大氣衰減，也就使得測量的穩定性較差，但是經過熟練的操作人員對溫度的測量，也能對溫度實行初步的測量。

3.2 無線測溫技術的測量安裝點研究

測溫的方法有兩種分別為接觸式與非接觸式，第一種的測量原理就是利用元件與被測設備間的熱量交換，實現熱平衡，完成對電力設備中的重要部位進行測量。由于在測量的同時也會出現熱量的向外傳導，因此測量結果也會存在一定的誤差。

運用接觸式測量方法對設備溫度進行測量時，由于對象是不同的，而且會有很多因素導致誤差出現，上文提到的兩點都是比較常見的，但是也要結合實際進行分析，而且有的誤差是可以通過計算進行修正的，但是有的就不能，只能通過實驗的方法對數值進行估計。另外，在接觸法測量過程中，也要對元件的接觸點進行關注，防止對測量的溫度準確性產生影響。

3.3 無線溫度監測裝置關鍵技術的應用

（1）等電位技術，將設備的溫度測量裝置在開關、母線接點等部位進行安裝，對數據進行采集和傳輸要保持等電位的狀態，這樣能夠有效解決終端絕緣和耐壓的問題；

（2）抗電磁干擾技術，等電位的溫度測量探頭都是采用的封閉外殼材料，并且將傳感器等模塊安裝在設備內部；

（3）電源無源技術，將電力設備的供電切斷，并且實現供電的方式，對電路進行引入，進而能夠保證測量溫度的可靠性。

（4）安全措施，電氣設備的溫度測量技術在進行設備安裝時要實行電氣設備的絕緣保護工作，以確保設備的無線終端以及整個設備能夠正常的運行。

3.4 無線測溫技術的應用實例

在煉鋼的齒輪箱內應用這種技術進行溫度測量，當將設備放置在冷軋卷上時，就會出現高溫潤滑的失效現象，進而使得設備出現故障，這時在對溫度進行測量就能夠有效的對故障隱患進行排查，進而防止設備事故的發生，以確保大型電廠內部的生產安全。

4 總結

在我國的大型電廠中，由于傳統的測溫方的局限性，已經出現過多次事故，因此對智能無線監測技術的應用，能夠大大改善設備的溫度測量工作，為設備事故的預防和排查，帶來了十分重要的意義，保證了我國電廠的正常與安全運行。

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作者簡介：王海峰（1982-），遼寧葫蘆島人，學士，工程師，主要從事繼電保護工作。endprint