淺談無(wú)線(xiàn)測溫系統技術(shù)在工業(yè)電纜接頭的應用及產(chǎn)品選型

摘要:隨著(zhù)企業(yè)生產(chǎn)規模的擴張,用電負荷逐步增加,給電纜安全運行帶來(lái)隱患,本文主要通過(guò)現在成熟的無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù),解決實(shí)時(shí)檢測電纜中間接頭溫度的問(wèn)題,保證電纜安全平穩運行。

關(guān)鍵詞:電纜;無(wú)線(xiàn)測溫;中間接頭;傳感器;性能指標

1 電纜中間頭溫度升高故障的后果

近年來(lái),諸多用電設施環(huán)境因為電纜著(zhù)火引起的火災事故頻繁發(fā)生。據統汁,全國近十年來(lái)發(fā)生因電纜著(zhù)火蔓延成災的重大事故逾百起,累計燒毀電纜32萬(wàn)多米,恢復重建工作耗資大,費時(shí)長(cháng),數據損毀,造成不可估量的損失。電纜火災事故還有其特殊的危害,那就是控制回路失效造成事故擴大,甚至損壞主設備,而且修復困難,長(cháng)時(shí)間不能恢復生產(chǎn)。

電纜在企業(yè)供電中充當著(zhù)重要能源輸送角色,電纜中間頭無(wú)處不在,由于電纜中間接頭是由人工在現場(chǎng)安裝完成的,受到施工環(huán)境和運行環(huán)境的影響,可能會(huì )因為安裝失誤、外力破壞、電纜進(jìn)水等原因造成擊穿和爆炸事故。在電纜接頭發(fā)生擊穿和爆炸事故時(shí)會(huì )釋放出大量的能量,對周邊其它電力設施或人員造成危害,會(huì )導致生產(chǎn)系統停電癱瘓,且搶修恢復周期長(cháng),經(jīng)濟損失巨大。

2 電纜中間接頭現狀及存在問(wèn)題

動(dòng)力廠(chǎng)承擔著(zhù)公司電纜線(xiàn)路的運行和維護任務(wù),在長(cháng)時(shí)間的運行維護過(guò)程中,發(fā)現公司新區電纜中間接頭的運行維護存在很大的問(wèn)題:

1. 投運時(shí)間長(cháng),新區現有電纜中間頭投運時(shí)間為2004年,至今已達17年,絕緣老化,故障率增高。

(2)分布廣,新區分布著(zhù)22個(gè)電纜中間接頭室,每個(gè)接頭室之間距離不等,有的近有的遠,巡檢測溫時(shí)間長(cháng),浪費人力較多。

(3)數量多,22個(gè)電纜中間接頭室共有電纜中間接頭383個(gè),平均每個(gè)電纜中間接頭室有17個(gè)電纜中間頭,有36個(gè)電纜中間頭,互相交叉,電纜測溫難度大,不能準確及時(shí)檢測電纜頭溫度,為安全運行埋下隱患。

(4)人員少,電力設施一直在增加,但巡檢人員一直未增加,逐年減少,設備線(xiàn)路多,人員少存在矛盾,對電纜中間接頭室的巡檢頻次減少,不能及時(shí)發(fā)現電纜運行中的溫度變化。

3 電纜中間接頭無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應用

針對存在的問(wèn)題,提出了解決辦法,安裝一套電纜中間頭無(wú)線(xiàn)測溫系統,既可以解決人員少不能保證檢測頻率問(wèn)題,又能實(shí)時(shí)監測每個(gè)電纜中間頭工作溫度,并將檢測結果上傳至長(cháng)鋼站后臺系統,當某個(gè)電纜中間頭溫度達到70度時(shí),報警提醒變電站值班人員,并及時(shí)通知巡檢工到現場(chǎng)檢查處理,必要時(shí)停電更換中間頭,避免了因中間頭溫度過(guò)高,電纜擊穿,導致電纜著(zhù)火停電等重大事故發(fā)生。

(1)電纜中間頭無(wú)線(xiàn)測溫系統的組成。電纜中間頭無(wú)線(xiàn)測溫系統是由溫度傳感器、溫度監測器、通訊網(wǎng)絡(luò )、在線(xiàn)監測軟件平臺四部分組成。

1. 溫度傳感器。數字式溫度傳感器,它體積小,電壓適用范圍寬(3~5V),只有一個(gè)數據輸入/輸出口,屬于單總線(xiàn)專(zhuān)用芯片之一。被測溫度值直接以“單總線(xiàn)"的數字方式傳輸,大大提高了系統的抗干擾能力。一條測溫電纜能帶64個(gè)溫度傳感器,距離為1000米。測溫總線(xiàn)電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線(xiàn),規格型號:RVVSP2?0.75mm2。

溫度傳感器技術(shù)參數:

溫度測量范圍:-40℃~+85℃;

測溫精度:±0.5℃;

封裝:不銹鋼金屬殼封裝,防水,抗電磁干擾;

數據傳輸接口:單總線(xiàn)數字信號傳輸;

外形尺寸:51mm?26mm?12mm。

1. 溫度監測器。溫度監測器具有較高的可靠性和安全性,溫度監測器的LED數碼顯示屏循環(huán)顯示出每個(gè)探測點(diǎn)的溫度值,通過(guò)RS485方式上傳到監控計算機,方便運行人員能夠對電纜溫度進(jìn)行準確地巡檢,對電纜運行狀態(tài)能夠及時(shí)地掌握。一臺溫度監測器可帶兩條測溫電纜,每條測溫電纜可帶64個(gè)溫度傳感器,即一臺監測器可帶128個(gè)溫度傳感器。

溫度監測器的性能指標:

工作電壓:交流220VAC;

工作溫度:-40℃~+85℃;

顯示分辨率:0.1℃;

通訊方式:RS-485串口;

報警輸出:1個(gè)(無(wú)源接點(diǎn))250VAC、0.6A或24VDC、5A。

1. 通訊網(wǎng)絡(luò )。采用RS485通訊方式組網(wǎng),可以直接上傳到后臺計算機。

根據現場(chǎng)情況,采用無(wú)線(xiàn)RS485通訊方式組網(wǎng);

無(wú)線(xiàn)485模塊特點(diǎn):可以直接代替有線(xiàn)的RS485網(wǎng),實(shí)現無(wú)線(xiàn)485組網(wǎng);

無(wú)線(xiàn)傳輸距離可選擇:1公里,2公里,5公里,不同功率模塊可組網(wǎng);

ISM開(kāi)放頻段433MHz,無(wú)需申請頻點(diǎn);具備穿透能力;

通信接口:RS232/RS485,1200/9600/19200/38400bps;

支持多種協(xié)議:透明傳輸協(xié)議、Modbus協(xié)議;

工業(yè)設計:可確保無(wú)線(xiàn)485模塊工作于各種惡劣環(huán)境工業(yè)場(chǎng)合長(cháng)期運行。無(wú)線(xiàn)485模塊沒(méi)有后續費用,后期維護方便,當某一個(gè)模塊故障(比如斷電或損壞),不會(huì )影響其他無(wú)線(xiàn)模塊通信。

1. 在線(xiàn)監測軟件平臺。

2. 無(wú)線(xiàn)監測軟件由實(shí)時(shí)數據采集和顯示、歷史數據和報警數據管理、報警聯(lián)動(dòng)等部分組成,它能對分布在不同地點(diǎn)電站實(shí)現遠程監測、集中管理,對電纜接頭室內電纜中間頭溫度、各種開(kāi)關(guān)量傳感器等進(jìn)行實(shí)時(shí)數據采集和處理,及時(shí)發(fā)現問(wèn)題和隱患,并具有如下優(yōu)點(diǎn):

可以根據現場(chǎng)環(huán)境位置不同配置各個(gè)傳感器位置報警提醒迅速直觀(guān)。

可以對不同地點(diǎn)的機房集中進(jìn)行管理,對機房電纜層內電纜溫度,環(huán)境狀態(tài)、報警信息等進(jìn)行遠程監視,具有良好的擴充性。

系統可以提供聲光、手機短信等多種報警方式,保證警情及時(shí)發(fā)出。

網(wǎng)絡(luò )斷線(xiàn)自動(dòng)報警、設備工作異常引起數據中斷報警。提供精確定位式報警。報警信息查詢(xún)?yōu)橛脩?hù)提供警情的準確位置和狀態(tài)。

系統具歷史數據查詢(xún),報警數據查詢(xún)等各種數據查詢(xún)功能。

4 現場(chǎng)實(shí)施

現場(chǎng)對22個(gè)電纜中間接頭室383個(gè)電纜中間接頭溫度實(shí)時(shí)監測,并在變電站建立后臺監控中心,每個(gè)電纜中間接頭安裝1個(gè)溫度傳感器,實(shí)現電纜中間接頭溫度無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)監測,在每個(gè)電纜接頭室安裝一套電纜溫度監測器,采集各個(gè)電纜中間接頭溫度傳感器數據,并將溫度數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射到監控主機,實(shí)現集中監控,超溫報警,溫度歷史曲線(xiàn)查詢(xún)等功能。超溫報警時(shí),監控主機發(fā)出聲音報警,并彈窗提示窗口。

5 安科瑞溫度在線(xiàn)監測系統解決方案

5.1概述

電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

5.2應用場(chǎng)所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、數據中心、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。

5.3系統結構

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

5.4系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

1. 運行報表：查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

1. 實(shí)時(shí)告警：系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

1. 歷史事件查詢(xún)：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。

5.5系統硬件配置

溫度在線(xiàn)監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

6結語(yǔ)

增加電纜電纜中間頭無(wú)線(xiàn)測溫系統后,達到了預期的效果:能夠在24小時(shí)實(shí)時(shí)監控383個(gè)電纜中間接頭的溫度,溫度信息及時(shí)、準確,并能及時(shí)發(fā)現電纜中間頭異常溫度,及時(shí)搶修處理,避免事故擴大化,保證了383個(gè)電纜中間接頭安全穩定運行。

參考文獻:

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4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022年05版