產(chǎn)品分類(lèi)品牌分類(lèi)
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淺談高中壓配電盤(pán)無(wú)線測(cè)溫的應(yīng)用及產(chǎn)品選型
閱讀:635 發(fā)布時(shí)間:2023-4-11
摘 要:本文介紹了一種針對(duì)高中壓配電盤(pán)無(wú)線測(cè)溫與局部放電測(cè)量系統(tǒng),利用該系統(tǒng)在中海油秦皇島32-6油田海上平臺(tái)35kV配電盤(pán)和10.5kV 配電盤(pán)進(jìn)行應(yīng)用,通過(guò)母排無(wú)線測(cè)溫及局部放電監(jiān)測(cè)等功能,實(shí)現(xiàn)了配電盤(pán)內(nèi)母排溫度和盤(pán)內(nèi)局部放電狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),該技術(shù)能夠代替人工進(jìn)行帶電母排溫度及局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),大幅降低人員頻繁檢測(cè)的勞動(dòng)強(qiáng)度及電氣安全風(fēng)險(xiǎn)。
關(guān)鍵詞:海上油田 母排溫度 局部放電 無(wú)線監(jiān)測(cè)
0 引言
海上油田電力系統(tǒng)是海上石油平臺(tái)的動(dòng)力命脈和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的基礎(chǔ),在整個(gè)供配電系統(tǒng)中,配電盤(pán)是重要的環(huán)節(jié)之一。由于配電盤(pán)一般為密閉系統(tǒng),散熱條件差,再加上用電設(shè)備長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行,導(dǎo)致發(fā)熱量過(guò)大,熱積累加劇,從而引發(fā)破壞柜內(nèi)設(shè)備絕緣部件短路、火災(zāi)等重大安全生產(chǎn)事故。另外,高、中壓設(shè)備絕緣不佳、安裝缺陷及安全距離等原因,將會(huì)造成局部放電的發(fā)生,隨著局部放電的發(fā)展,如不及時(shí)發(fā)現(xiàn),很有可能造成盤(pán)柜損毀。相較于陸地電力系統(tǒng),海上采油平臺(tái)因空間限制,配電系統(tǒng)無(wú)法按照陸地電網(wǎng)配電架構(gòu)配置足夠的備用設(shè)備,特別是在35 KV及以下的中低壓系統(tǒng),無(wú)法實(shí)現(xiàn)周期性的倒閘停電檢查與維護(hù),因此實(shí)施在線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)分析就顯得尤為重要。同時(shí),通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,可以為配電系統(tǒng)開(kāi)展計(jì)劃性檢修提供必要的數(shù)據(jù)指導(dǎo),從而使得停電檢修更有針對(duì)性,減少非必要的停產(chǎn)對(duì)海上油田穩(wěn)定生產(chǎn)尤為重要。
該系統(tǒng)在中海油秦皇島32-6油田海上平臺(tái)35 kV 配電盤(pán)和10.5 kV 配電盤(pán)進(jìn)行應(yīng)用,系統(tǒng)包含了母排無(wú)線測(cè)溫及局部放電監(jiān)測(cè)等功能,能夠便捷、有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電盤(pán)內(nèi)母排溫度和盤(pán)內(nèi)局部放電情況,能夠及時(shí)判斷威脅開(kāi)關(guān)盤(pán)的安全隱患,降低設(shè)備事故率,*大限度避免直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。
1 系統(tǒng)組成與原理簡(jiǎn)介
安裝在配電盤(pán)無(wú)線測(cè)溫及局部放電監(jiān)測(cè)裝置主要分為三部分:控制箱、無(wú)線測(cè)溫傳感器、局部放電監(jiān)測(cè)傳感器。以本次安裝的中海油海上平臺(tái)為例,總計(jì)在4面35 kV和25面10.5 kV 配電盤(pán)母排和電纜進(jìn)出線銅排上各設(shè)置3個(gè)無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器,通過(guò)不銹鋼扎帶和螺紋膠固定,防止松脫脫落而造成短路風(fēng)險(xiǎn);每面 35 kV 和 10.5 kV 配電盤(pán)內(nèi)都配有一個(gè)有源無(wú)線局部放電傳感器,局部放電傳感器安裝貼柜側(cè)壁板,由柜內(nèi)AC220 轉(zhuǎn) DC12 V 電源模塊供電??刂葡鋬?nèi)安裝有溫度無(wú)線接收模塊,用以接收各盤(pán)柜內(nèi)溫度傳 感器傳送的數(shù)據(jù),控制箱內(nèi)配有PLC模塊,PLC通過(guò)對(duì)各模塊尋址讀取各盤(pán)柜母排溫度,并通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示??刂葡鋬?nèi)裝有無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)用以接收局部放電傳感器的數(shù)據(jù),再通過(guò) SIS413 將 RS232 協(xié)議轉(zhuǎn)換為 RS485 協(xié)議,由控制箱內(nèi) PLC 對(duì)局部放電傳感器尋址讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,將局部放電相關(guān)數(shù)據(jù)、報(bào)警等數(shù)據(jù)在顯示器上進(jìn)行顯示。如下圖 1 所述關(guān)系:

圖 1 線溫度及局部放電測(cè)量系統(tǒng)示意圖
1.1無(wú)線測(cè)溫
無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般包括測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集、通信終端和通信管理三個(gè)主要部分構(gòu)成。測(cè)溫?cái)?shù) 據(jù)采集是基于感應(yīng)式原理,通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)母排重要部位溫度的測(cè)量。通信終端對(duì)測(cè)溫終端發(fā)出命令,將溫度值等信息傳輸?shù)綗o(wú)線通信的主要管理部位。通信終端是其他兩個(gè)部分的進(jìn)行交換的主要機(jī)構(gòu),能夠通過(guò)對(duì)信息的收集再經(jīng)過(guò)無(wú)線將信息發(fā)送至測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)顯示終端,受到數(shù)據(jù)后再 轉(zhuǎn)發(fā)給通信管理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,也保證了數(shù)據(jù)的完整與可靠。
無(wú)線溫度傳感器主要是指放置在各測(cè)溫點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)發(fā)送、接收裝置和無(wú)線溫度測(cè)量裝置,本應(yīng)用的無(wú)線測(cè)溫技術(shù),選擇阿米特 AT-Ⅱ-C5 型無(wú)線溫度傳感器。每個(gè)無(wú)線傳感器設(shè)置有 ID 編號(hào),將編號(hào)存入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中,測(cè)量溫度范圍設(shè)置為-50℃~125℃。本系統(tǒng)溫度傳感器地址按照16進(jìn)制進(jìn)行編碼,無(wú)線測(cè)溫收發(fā)器通過(guò)讀取ID來(lái)確定當(dāng)前傳感器采集溫度值。傳感器結(jié)構(gòu)、安裝方式如圖 2、3。

圖 2 溫度傳感器
(1-溫度傳感器主體;2-合金底座,與溫度探頭接出;3- 鎖扣,用于固定合金片;4-取電合金片,用于感應(yīng)取電; 5-配件,用于支撐合金片;6-合金片安裝孔,用于安裝合金片)

圖 3 測(cè)溫傳感器安裝位置(紅圈所示)

圖 4 溫度接收單元及接線端口
測(cè)溫通信終端在實(shí)際使用過(guò)程中主要負(fù)責(zé)接收無(wú)線溫度傳感器傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程管理計(jì)算機(jī)工作站中。為了提高終端的響應(yīng)速度,通常一個(gè)終端*多管理 100 個(gè)測(cè)溫探頭。溫度在線監(jiān)測(cè)工作站,主要是指一臺(tái)裝有管理終端的計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)通過(guò) RS485 串口或者互聯(lián)網(wǎng)與測(cè)溫通信終端建立連接,實(shí)時(shí)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控比對(duì),對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線進(jìn)行分析,一旦發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)熱和急劇升高,立即報(bào)警。
1.2 局放監(jiān)測(cè)
當(dāng)絕緣材質(zhì)發(fā)生局部放電時(shí),放電效應(yīng)會(huì)對(duì)周?chē)馁|(zhì)進(jìn)行不斷侵蝕,*終導(dǎo)致整個(gè)絕緣系統(tǒng)的失效,進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成威脅。因此了解好局部放電的產(chǎn)生原理和類(lèi)型,利用合適的檢測(cè)方法對(duì)其檢測(cè),做好預(yù)防工作,避免發(fā)生嚴(yán)重事故。
局部放電監(jiān)測(cè)主要通過(guò)暫態(tài)對(duì)地電壓監(jiān)測(cè)和超聲法監(jiān)測(cè)兩種方式綜合判斷。
1)暫態(tài)地電壓監(jiān)測(cè)原理:
當(dāng)局部放電活動(dòng)出現(xiàn)在高壓配電盤(pán)當(dāng)中時(shí),它會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電頻率范圍內(nèi)的電磁波,它可以通過(guò)金屬外殼上的開(kāi)孔,從配電盤(pán)內(nèi)泄漏到外表面。這些開(kāi)孔可以是外殼或密封墊圈或其它絕緣部件周?chē)拈g隙。
當(dāng)電磁波傳播到配電盤(pán)外面時(shí),它會(huì)在接地的金屬外殼上對(duì)地產(chǎn)生暫態(tài)電壓。暫態(tài)地電壓 (TEV)在幾個(gè)毫伏至幾伏的范圍內(nèi),存在時(shí)間很短,只有幾個(gè)納秒的上升時(shí)間??梢栽谂潆姳P(pán)正在工作時(shí),將探頭放在配電盤(pán)的表面,采用這種非侵入方式來(lái)檢測(cè)局部放電活動(dòng)。
2)超聲法監(jiān)測(cè)原理:
介質(zhì)發(fā)生局部放電時(shí),其瞬間釋放的能量使分子間產(chǎn)生劇烈碰撞,并在宏觀上形成一種壓力產(chǎn)生超聲波脈沖,此時(shí)局部放電源如同一個(gè)聲源, 向外發(fā)出超聲波。由于放電持續(xù)時(shí)間很短,所以其發(fā)射的聲源頻譜很寬,可以達(dá)到數(shù)百千赫茲, 另外由于超聲波波長(zhǎng)較短,因此它的方向性較強(qiáng), 從而它的能量較為集中,可以從配電盤(pán)縫隙處檢測(cè)到有效的超聲信號(hào),進(jìn)行對(duì)局部放電的診斷。 利用以上兩個(gè)基本原理制成的監(jiān)測(cè)傳感器,能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖 5 無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)
如圖 5 所示,無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)的主要作用是接收無(wú)線局部放電傳感器的數(shù)據(jù),通過(guò)SIS413協(xié)議轉(zhuǎn)換器將 RS232 轉(zhuǎn)換為RS485,然后將數(shù)據(jù)傳給PLC進(jìn)行處理。以下為各端口說(shuō)明:
1-SMA 天線接口,外螺內(nèi)孔
2-模式選擇撥碼開(kāi)關(guān)
3-DC 電源接口(5.5*2.1),接 DC8~28V 電 源,(3 和 6 同時(shí)只接一個(gè))
4-RS232 接口(RS232 和 RS485 同時(shí)只能 用一個(gè))
5-RS485 接口(RS232 和 RS485 同時(shí)只能 用一個(gè))
6-DC 電源接口,接 DC8~28V 電源(3 和 6 同時(shí)只能接一個(gè))
7-電源指示燈
8-串口發(fā)送指示燈
9-串口接收指示燈
如圖6,控制箱主要功能為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、報(bào)警顯示、數(shù)據(jù)顯示等功能??刂葡鋬?nèi)配置有PLC、無(wú)線測(cè)溫收發(fā)器、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)等關(guān)鍵器件,PLC 通過(guò)對(duì)無(wú)線溫度收發(fā)器和無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各無(wú)線溫度和局部放電傳感器固定的16進(jìn)制地址進(jìn)行尋址讀取,然后由PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。顯示器主要將PLC 處理的結(jié)果進(jìn)行顯示。

圖 6 母排無(wú)線測(cè)溫及配電盤(pán)局部放電監(jiān)測(cè)控制箱
2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,即時(shí)傳輸,能夠識(shí)別參數(shù)變化趨勢(shì)
無(wú)線測(cè)溫傳感器直接包裹在母排上,保證母排溫度的采集數(shù)據(jù)更加真實(shí)準(zhǔn)確;同時(shí)局部放電監(jiān)測(cè)是通過(guò)暫態(tài)對(duì)地電壓監(jiān)測(cè)和超聲法監(jiān)測(cè)兩種方式綜合判斷,并且局部放電探頭放置在盤(pán)柜內(nèi)部,相比于之前的局部放電儀外部測(cè)量也更加準(zhǔn)確。此系統(tǒng)將母排溫度和局部放電的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線溫度和局部放電傳感器都傳輸?shù)?PLC 內(nèi)進(jìn)行處理和計(jì)算。顯示器將各母排溫度和盤(pán)內(nèi)局部放電即時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、變化曲線情況都清晰的展現(xiàn)出來(lái)。
2.2 安全且高效的智能化采集代替人工測(cè)量和檢查
傳統(tǒng)的熱成像和局部放電測(cè)量,都是要通過(guò)熱成像儀和局部放電儀進(jìn)行人工測(cè)量,而且是每個(gè)月才進(jìn)行一次,非常的費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并且都是在外部,數(shù)據(jù)采集干擾因素很多,數(shù)據(jù)往往不夠貼近現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。熱成像只能通過(guò)觀察孔檢測(cè), 數(shù)據(jù)正確性差,只能通停電并拆開(kāi)柜門(mén)檢修外觀和緊固檢查,不能準(zhǔn)確判斷設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)。通過(guò)配電盤(pán)無(wú)線測(cè)溫及局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅實(shí)現(xiàn)了溫度和局部放電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),同時(shí)也大大的節(jié)省了人力,很大的方便了現(xiàn)場(chǎng)的工作。另外, 通過(guò)無(wú)線局放實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),避免人員開(kāi)蓋檢測(cè)而造成的觸電風(fēng)險(xiǎn)。
2.3 無(wú)線傳輸,保證了高中壓配電盤(pán)的完整性和安全性
對(duì)原配電系統(tǒng)改造升級(jí)后,盤(pán)內(nèi)溫度和局部放電傳感器全都采取無(wú)線傳輸方式,避免了對(duì)增加的電纜擊穿對(duì)高中盤(pán)母排安全運(yùn)行造成安全威脅。另外,無(wú)線傳輸,無(wú)需對(duì)盤(pán)柜開(kāi)孔,保證了盤(pán)柜的防護(hù)等級(jí)和本質(zhì)安全。該系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的隱患,一旦發(fā)現(xiàn)影響設(shè)備正常運(yùn)行的隱患,現(xiàn)場(chǎng)將制定整改計(jì)劃,及時(shí)糾正設(shè)備狀態(tài),提升高中壓盤(pán)安全性和穩(wěn)定性。該系統(tǒng)作為高中壓盤(pán)實(shí)時(shí)“體檢醫(yī)生",可以避免因?yàn)槲床煊X(jué)的重大隱患而導(dǎo)致配電盤(pán)損壞,從而避免了因生產(chǎn)電力系統(tǒng)故障,給能源企業(yè)造成巨大損失。
3、安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案
3.1、概述
電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)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(shè)備的溫度監(jiān)測(cè),防止在運(yùn)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(shè)備安全保障,及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),降低設(shè)備事故率。
Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶(hù)管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
3.2、應(yīng)用場(chǎng)所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。
3.3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.4、系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:
1)溫度顯示:顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

2)溫度曲線:查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

3)運(yùn)行報(bào)表:查詢(xún)及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

4)實(shí)時(shí)告警:系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能,能夠?qū)λ惺录l(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。

5)歷史事件查詢(xún):能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

3.5、系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成,實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。



4 結(jié)語(yǔ)
母排無(wú)線測(cè)溫及配電盤(pán)局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作 為主動(dòng)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備局部放電及溫度檢測(cè)系統(tǒng), 其抗干擾能力強(qiáng),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,同時(shí)能夠提供 多種報(bào)警方式。母排無(wú)線測(cè)溫及配電盤(pán)局部放電 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的*大優(yōu)勢(shì)在于,能夠全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控 配電盤(pán)母排溫度及內(nèi)部局部放電情況,真實(shí)反映 出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí),現(xiàn)場(chǎng)人員 可以及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行干預(yù),大幅降低經(jīng)濟(jì)損失及 事故發(fā)生幾率,保證了電氣設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行,具 有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,將助力我國(guó)海上油田 油氣開(kāi)發(fā)生產(chǎn)事業(yè)。
參考文獻(xiàn)
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