電氣設備溫度在線監測系統技術研究

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

保障電氣電網安全運行平穩生產一直是我國智能電網升級更新工作中的重點和難點。電氣設備作為需要長期運行的機械化設備，在其運行過程中存在著許多危險性問題，近年來，我國有關電氣設備引發事故的案件頻發，國內多地出現由線路接頭老化、電纜頭接觸不良、隔離開關、封閉母線溫度出現異常等問題而引發變電站起火的情況，所以為了應對這一問題，我們針對電氣設備溫度在線監測系統這一技術進行深入研究，從研究電氣設備溫度在線監測系統技術的意義入手，結合現實出現的問題，希望能夠對保障電氣電網安全運行起到一定促進作用并有效預防電氣設備因溫度過高而造成的起火問題。

電氣設備;設備溫度;在線監測系統;在線檢測技術

我國目前在電氣設備溫度監測中主要運用三種測溫方法，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用，工作人員需要定期到各個電氣設備生產線進行巡檢和排查，對電氣設備溫度進行記錄，這個過程不僅費時費力，會大大降低生產的效率，還可能會出現工作人員的工作錯誤如漏記錯記，數值誤差大，更有時，如果工作人員過于懶惰或者忘記進行巡檢，沒有到現場進行數據填報，那么很有可能會造成電氣設備溫度過高但無人知曉，最后引起嚴重的不可挽回的電力事故。而電氣設備溫度在線監測系統技術的出現和運用則能夠大大降低這種事件的發生率。

電氣設備溫度在線監測系統技術能夠彌補傳統電氣設備溫度監測方式和技術的不足，能夠全程自動化電子化，定時進行溫度數據傳送，巡檢工作人員設定好日常巡檢時間后，電氣設備溫度在線監測系統能夠準時將實時溫度數據用無線傳遞模塊投送給巡檢員，巡檢員即使不能到達現場抄數據也可以得到準確的溫度信息，降低了巡檢員的出錯率和誤差率，大大提高了巡檢電氣設備溫度的工作效率。并且，電氣設備溫度在線監測系統能夠在電氣設備溫度過高或供電電壓異常時發出警報，及時警示巡檢員電氣設備出現異常，巡檢員能夠在第一時間排除設備險情，避免出現嚴重的因電氣設備溫度異常而產生的事故和故障。

二、一些常見的電氣設備溫度異常故障

1.開關柜里的斷路器動、靜觸頭急速升溫故障

開關柜是開端和關合電力線路、進行線路故障保護，和監測運行電量數據的主要設備件之一。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，整個電阻會突然增大，電阻增大電流就會產生大量的熱量，觸頭受到熱的刺激進行氧化反應，再次加大電阻，形成一個循環往復的惡性過程，最后會完全破壞掉斷路器的絕緣部件，嚴重時可能會燒毀開關柜。

2.開關柜里的母線接頭和電纜端子接頭急速升溫故障

開關柜的母線接頭和電纜端子接頭有很多用的是螺栓型設備接頭，這種接頭由于銅質和鋁制母線的熱膨脹系數遠高于鋼制螺栓，在經受負荷電流和溫度變化時很容易發生塑性變形。據實際測驗報告得出，如果接頭附近的溫度在工作時大于80℃，那么接頭處的金屬部件將會進行受熱膨脹，整個接頭的表面會發生錯位，發生氧化反應，如果再將溫度降低到正常水平，金屬部件會有一定的恢復但因為表面多了一層氧化膜，所以不能夠還原到安裝時金屬間的直接接觸，在這一原理的前提下，后續的每一次運行都會發生氧化，氧化后進行更嚴重的錯位，造成惡性循環。

電氣設備溫度在線監測系統主要由傳感器節點和數據匯總單元組成，一個簡單的電氣設備溫度在線監測系統通常擁有六個傳感器節點和一個數據匯總單元。其中，傳感器節點用來進行電氣設備溫度數據的采集和記錄，然后將溫度數據轉移給無限傳遞模塊投送給數據的匯總單元，匯總單元相當于一個數據處理器，將所有數據進行整合在特定時間通過發送手機短信傳遞給巡檢員的手機，當電氣設備溫度或電壓出現問題，比如溫度異常升高和供電電壓缺壓時，匯總單元將第一時間給巡檢員的手機發送手機短信，巡檢員收到短信了也能夠第一時間向電氣設備溫度在線監測系統發送提前設置好的固定格式短信，對電氣設備進行遠程操控，降低危險發生概率，及時調整電器設備狀態，使電氣設備溫度恢復正常水平。這樣，電氣設備溫度在線監測系統就實現了與巡檢員之間的雙向聯系，巡檢員既能夠從電氣設備溫度在線監測系統中得到實時溫度參數，又能夠向電氣設備溫度在線監測系統發出操作指令，方便快捷。

1.安全可靠。電氣設備溫度在線監測系統多采用本安型傳感器，傳感器性能較穩定，對電氣設備系統無害，不會在運行時增加電氣設備負擔，也不受制于電力網絡系統的電壓等級。

2.科學準確。電氣設備溫度在線監測系統采用科學的測量計算方法，能夠對設備的實時溫度進行準確的計算和測量，并且可以同時分析溫度與溫度的提升幅度即溫度提高規律，通過對溫升曲線的分析來決定是否需要進行溫度異常警告，防止發生錯誤警告造成不必要的麻煩和損失，達到科學精準預報。

3.維修幫助。電氣設備溫度在線監測系統能夠對電器設備的維修和檢修工作提供幫助。在發生溫度異常時，電氣設備溫度在線監測系統不僅能及時進行預報，還能夠準確迅速找到問題發生的位置，找出損壞點，幫助檢修人員快速找到問題的所在地，提高維修檢修效率，精準維修。

4.自我診斷。電氣設備溫度在線監測系統還擁有自我診斷能力，能夠定時對自身系統進行自我排查，從檢修通道著手掃描系統軟件，及時掃清內部故障，提高系統使用壽命，保障電氣設備正常運行。

針對近年來我國電網運行中電氣設備因溫度過高等異常情況而電力事故頻發的情況，我們進行了電氣設備溫度在線監測系統技術的研究。我們發現電氣設備溫度在線監測系統技術能夠較大的彌補傳統巡檢式測溫的短板和缺陷，能夠快速準確的對設備溫度異常進行分析和檢測，能夠實現與巡檢員的雙向聯系，擁有安全可靠、科學準確、維修幫助和自我診斷等先進特點，在電氣設備存在溫度異常或電力電壓不足等情況時能夠實時對危險進行警報，防患于未然，對維護和保障電網運行，電力設備安全生產具有相當高的現實意義，是一種先進的電氣設備溫度檢測技術。

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