程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘 要】：隨著社會經濟的發展，電網正朝著高壓、大容量的方向發展，電網中出現了大量的新技術和新設備，電網的輸電網容量也在不斷地增加。但是，由于高壓電器設備所承載的高壓電負載，其本身的溫升問題也是影響電網穩定性的罪魁禍首，因此，在目前的情況下，設備溫度已成為影響電網穩定性的一個重要因素。本文以高壓電氣設備溫升問題產生的原因為基礎，對無線測溫系統的結構與應用展開了分析，對其應用的優點和缺點進行了剖析，并給出了應用案例，為我國電力系統的穩定運行和發展提供了有價值的參考。

【關鍵詞】：無線測溫系統；高壓電氣設備；優缺點在我國電網中，高壓電器的連接方式很多，如絕緣的開關接頭和母線節點等。許多設備因為制造或安全方面的原因，會造成接觸不佳，在使用時會產生較大的電阻，進而造成溫升。

1.高壓電氣設備升溫問題的原因

沒有對溫度上升問題的成因進行分析，測溫系統的實際應用是不可能的。一，高壓電器設備本身的質量與安裝問題，尤其是設備螺栓的連接，連接點不合格，緊固度不合格，都會影響到電阻的大小。在許多設備連接、安裝的時候，都會存在一些不平坦、粗糙的問題。打磨上的不到位，也會造成電阻的增大，接觸不良，進而影響到設備的使用，從而引起溫升問題。二，高壓電器設備在運輸時不注重防護，造成磕碰，使連接點或關鍵部件變形，從而引起接觸不良。三，高電壓電器的金屬表面容易被腐蝕、氧化等，這些缺陷還會對電器的接觸產生影響，有些電器的工作環境比較惡劣，比如高溫、雨雪、大風等，都會加快電器的老化速度，導致溫度升高。四，受外部力量的影響，裝置聯接部位的接觸不佳。許多的設備在運行時，現場的環境較為復雜，在設備安裝、使用、維護等各個環節中，都有可能會發生錯誤，這就造成了許多電纜接頭、隔離開關等部位的接觸不良，從而產生了嚴重的溫升問題。五，在長時間的高負荷下，高電壓電器本身就攜帶著高電壓的傳輸和使用，當過大的電流超出了設備所能承受的大，再加上電流本身的熱量，就會使設備的溫度迅速升高。

在實際操作過程中，如斷路器、斷路器、電纜接頭、套管、母線等，其連接部位經常發生以上五種故障。這類部位的故障現象比較多，也容易出現溫升現象，因此，在日常巡視與維修時，要優先關注。在設備巡檢期間，對設備進行測溫，不僅可以了解設備運行情況，而且還可以及時發現由于接觸不良或負荷過大造成的過熱。在帶電的條件下，由于電流和熱量的作用，它的內部溫度要比外面高，這是一種正常的現象。但是，由于設備本身出現了故障，或者是過大的負荷，所引起的熱量變化，就需要對它進行嚴密的監控，這樣的溫升問題會加速設備的老化，進而縮短設備的使用壽命，嚴重的話還會導致設備燒毀，所以，在高壓電氣設備上使用測溫系統是非常有必要的。

目前，我國電網中應用比較廣泛的幾種測溫方法有：示溫蠟板法，紅外測溫，光纖測溫，無線測溫。目前所使用的示溫法和紅外線測溫儀均為人工操作，無法實現對溫度的實時采集，而利用光纖進行檢測，雖然可以實現對溫度的實時檢測，但在高低電壓條件下，并不能全部隔離外界的影響，無法達到對高電壓設備的電力設備的規范要求，另外，在機箱中安裝時，光纖的耐熱性差，布線的難度等問題，給機箱的安裝帶來了很大的障礙。當前現有的無線測溫技術，主要依靠現有的無線傳輸方式，克服了一次、二次環路的連接和附著問題，提高了高壓電力的使用安全性。

2.無線測溫系統結構與設備應用分析

無線測溫系統的構成包括了溫度傳感器部分和溫度監測結果顯示與分析部分，還包括了系統的硬件與軟件。如圖1所示，高壓電力設備無線測溫系統的構造，一般在開關柜、電纜接頭、熔斷器等的交界處都裝有溫度傳感器，為保證測量精度，傳感器一般與被測對象處于同一電壓位置，然后通過無線技術將采集到的信號傳送并顯示出來。為保證測溫的安全，高壓、低壓工作元件均應采取絕緣措施，以避免泄露或發生其它意外。一般情況下，工作設備的外表面上會設置多個通道，以便對多個位置進行實時監測和數據處理，之后，接收機接收到的數據會通過串行或并行端口傳輸到計算機，再通過事先編寫好的程序對其進行分析和加工。

圖 1 高壓電力設備無線測溫系統的結構示意圖

3.無線測溫系統在高壓電氣設備的應用優點與不足

3.1 無線測溫系統在電氣設備中應用的技術優勢

隨著技術的發展，無線測溫技術已經被不斷地改進和完善，它的功能和測量精度都在不斷地提高。目前，電力工程對無線測溫系統的要求越來越高，尤其是對高壓電器的要求越來越高，因此，在高壓電器的使用過程中，無線測溫系統也在不斷地進行調整。在信號接收上，根據高壓電器的特性，該無線溫度測量系統可以延伸出更高的信號頻率，且穩定度高，不容易受到外部環境的影響。在信號傳輸方面，使用了無線通信技術，該技術相對簡單，能耗、費用較低，并且能夠對收到的數據進行分析、處理，并能夠對儀表的工作狀況進行實時監控，不受氣象條件的影響。實現了對儀表溫度的實時監控，防止了漏檢現象的發生。該系統可根據使用者的要求，設置相應的超溫報警裝置，并以語音及信號向操作者提示具體的設備位置。

3.2 無線測溫系統在電氣設備中應用的不足

將無線測溫系統應用于高壓電器設備的溫度檢測，減輕了變電站運行人員的巡視工作強度，同時也提高了設備的安全性。然而，在應用過程中，無線溫度計也有其不足之處。首先，這種無線測溫技術屬于主動式，定要有一塊電池作為電源，一旦電量用完，便會自動熄火，不會讓工作人員查看到儀器的溫度，只有切斷電源才能重新啟動，這就大大增加了變電站中因開關故障導致的停電次數。而要解決這一問題，我們可以通過技術手段，將傳統的無源電源替換為無源電源，并通過在固定位置的電流來產生電磁波，從而提高系統的可靠性。其次，在實際工作中，供電設備的某些溫度控制指標經常發生失效，初步判定是由于無線溫度傳感器電池電量不足造成的，即使在斷電后進行了更換，該現象仍持續存在。為了解決這一問題，定要在現場進行測試，在接收端進行安裝調試，拉近與測溫點和無線測溫系統的距離。此外，采用內置電源技術的無線溫度傳感器無法更換電池，一旦發現電池電量不足，定要重新更換，這不僅增加了維護成本，也增加了設備資源的浪費。

4.應用場景

電氣接點在線測溫裝置適合用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監控，防止它們在運行過程中，因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱，從而變成安全隱患，提升設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

5.系統硬件配置

溫度在線監測系統主要包括了以下幾個部分，分別是：設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通信層的邊緣計算網關，以及站控層的測溫系統主機，它們共同構成了該系統，從而實現了對變配電系統中關鍵電氣部位的溫度的在線監測。

6.結語

隨著傳感器技術、無線通訊技術和數據挖掘技術的發展，對高壓電力設備的溫度進行實時監控將更加具有科學性。隨著無線溫度計在電力行業中的廣泛使用與推廣，使電力行業的運行更加平穩與安全，對國家經濟的發展起到了積極的作用。

審核編輯 黃宇