淺談溫度在線監(jiān)測技術(shù)在油田變電設(shè)備中的應(yīng)用與研究

時間：2024-11-13作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：251

0 引言
      由于油田6（10）kV配電線路的供電距離長、設(shè)備元件多、用電負(fù)荷大，且大多連續(xù)運行，這決定了對線路進(jìn)行供電的變電所的電氣設(shè)備在運行中具有負(fù)荷重、電流高等特點。在這樣的條件下，當(dāng)變電設(shè)備發(fā)生連接部位螺絲松動、各部分元件接觸不良等情況時，由于大電流持續(xù)通過設(shè)備溫度會異常升高，使電氣設(shè)備材料性能變差，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維修，就會因設(shè)備過熱焊點熔化造成嚴(yán)重的事故。也就是說，高壓設(shè)備在故障發(fā)生的同時會有溫度明顯升高的特征，因此，在高壓設(shè)備的運行過程中對其溫度參數(shù)的監(jiān)測是非常重要的。
 
1 變電設(shè)備常見的異常溫升
1.1全封閉電氣設(shè)備的異常溫升
      近年來，油田變電所逐步推廣全封閉電氣設(shè)備，即將高壓斷路器、隔離開關(guān)、互感器等高壓元件進(jìn)行組合，裝入金屬封閉柜內(nèi)，如GIS組合電器和KYN系列鎧裝高壓開關(guān)柜等。在全封閉電氣設(shè)備運行時，如柜體內(nèi)部設(shè)備出現(xiàn)局部放電，會引起導(dǎo)體連接處異常溫升，由于發(fā)熱位置隱蔽，運行人員無法及時發(fā)現(xiàn)。這樣易使故障擴(kuò)大，致使電氣元件擊穿燒毀且波及相鄰設(shè)備單元，造成惡性停電事故。
 
1.2高壓斷路器的異常溫升
      在高壓斷路器正常運行時，長期通過的工作電流產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮躘3]，使電氣材料溫度升高但不會**出規(guī)定范圍；當(dāng)導(dǎo)電回路不正常時，會使電氣材料溫度升高**出規(guī)定范圍，加速動、靜觸頭的氧化，使接觸電阻變大，這樣又使發(fā)熱溫度進(jìn)步增加，而使電氣材料的機(jī)械性能、物理性能下降。當(dāng)溫度**過材料的熔點時，將使兩觸頭熔焊，導(dǎo)致斷路器無法實現(xiàn)開斷的電氣事故。例如：變電所（開閉所）的金屬鎧裝封閉開關(guān)柜均采用小車式斷路器，當(dāng)手車插頭推入時，如推入時力度不夠或未搖到位，將造成動、靜插頭插入處接觸不良引起過熱，在運行過程中觸頭熔化，會引發(fā)相間短路，導(dǎo)致開關(guān)整體燒毀的惡性事故。
 
1.3導(dǎo)體連接處的異常溫升
      變電所的各個電氣設(shè)備間的連接主要靠螺絲進(jìn)行壓接，還有與主母線、分支母線進(jìn)行連接等多種方式。由于受到電壓等級的限制，需要考慮對地距離的要求，以及連接母線的運行，為此加裝絕緣護(hù)套并進(jìn)行了封閉。這樣就使設(shè)備間的連接導(dǎo)線存在架設(shè)距地面高、封閉性強(qiáng)等諸多不利于運行的特點，如果連接處的螺絲檢修不到位或長時間運行，在風(fēng)力等外界因素以及運行過程中電動力的振動引起螺絲松動、氧化，造成母線連接處因接觸電阻過大而出現(xiàn)接點過熱，會引發(fā)全所或整段母線大面積停電的惡性事故。
 
2 常規(guī)溫度監(jiān)測手段
      對于電氣設(shè)備在運行中存在的異常溫升現(xiàn)象，為防止溫升導(dǎo)致事故，在日常運行中，油田變電所大多采用在運行設(shè)備上貼測溫片和紅外測溫儀的方式定時巡視檢測溫度。
 
2.1測溫片
      測溫片的顏色隨被測試點溫度的變化而變化，根據(jù)其顏色即可判斷被測點大致溫度，點是操作簡單，成本低廉；缺點是準(zhǔn)確度低、可靠性差（憑個人經(jīng)驗來判斷溫度）。用測溫片測試溫度的方法是將其貼于裸露電氣設(shè)備連接點，監(jiān)測其溫度變化，只有在運行人員巡視設(shè)備時才能發(fā)現(xiàn)過熱缺陷，存在因設(shè)備較高不便于觀察以及受產(chǎn)品有效期限制需定期換等問題。
 
2.2紅外測溫儀
      紅外測溫儀屬于非接觸式測溫，點是測量范圍大，準(zhǔn)確度較高，可靠性較好；缺點是設(shè)備昂貴，且需大量人力定期巡測，無法實現(xiàn)溫度實時在線監(jiān)測，另外受太陽光的干擾測量誤差大。采用紅外測溫儀對裸露設(shè)備連接點進(jìn)行測溫時，受測量時間以及通過的電流等因素影響，并不能完全發(fā)現(xiàn)溫度異常情況，無法做到實時監(jiān)測，且對封閉開關(guān)柜內(nèi)的接觸點無法進(jìn)行測溫。
      以上兩種測溫方式都不能及時、準(zhǔn)確地掌握電氣設(shè)備運行時各連接點溫度的變化情況，存在局限性。
 
3 溫度在線監(jiān)測技術(shù)
3.1技術(shù)原理
      溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)由溫度傳感器、監(jiān)測裝置以及集中監(jiān)控主機(jī)三部分組成。其與被測設(shè)備連接方式見圖1。將溫度傳感器安裝在高壓設(shè)備的被測點上，般固定在高壓設(shè)備、母線或?qū)w連接點、斷路器觸頭等位置，當(dāng)高壓設(shè)備運行時，溫度傳感器自動從高壓設(shè)備上感應(yīng)出微弱的電量，經(jīng)穩(wěn)壓處理后提供給測量和通信設(shè)備；溫度監(jiān)測裝置向溫度傳感器**詢問指令脈沖，溫度傳感器接收后返回測量數(shù)據(jù)，監(jiān)測裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼計算后得出被測點溫度。如果被測點溫度**過預(yù)設(shè)的報警值，閃光燈將發(fā)出**溫報警信號；監(jiān)測裝置有RS485串行通信口與監(jiān)控計算機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時可通過GPRS移動通信網(wǎng)或綜合自動化系統(tǒng)將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳集控中心。
圖1 溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意圖
3.2應(yīng)用情況
      某采油廠針對變電所6 kV回路以及負(fù)荷較大的進(jìn)、出線回路安裝溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫度傳感器、溫度監(jiān)測裝置（采集終端）及監(jiān)控主機(jī)，
      某采油廠在太南二變電所6 kV所有回路高壓鎧裝封閉開關(guān)柜內(nèi)的開關(guān)觸頭連接點加裝溫度傳感器（圖2），通過溫度監(jiān)測裝置（圖3）對設(shè)備各接點運行溫度進(jìn)行實時在線監(jiān)測，變電所運行人員從監(jiān)控計算機(jī)中的6 kV無線測溫遙測數(shù)據(jù)表中就能很方便查看各接點的運行溫度及其變化情況。目安裝的監(jiān)測設(shè)備已運行3年，應(yīng)用效果良好，進(jìn)步提高了電網(wǎng)管理水平。
圖2 小車開關(guān)動觸頭安裝溫度傳感器             
圖 3 溫度測溫裝置
 
      某采油廠針對變電所主變壓器低壓側(cè)和6 kV注水電動機(jī)回路負(fù)荷電流大的特點，將溫度傳感器捆綁式安裝在其小車插頭的動觸頭上，將采集到的實時溫度數(shù)據(jù)通過射頻通信（無線傳輸）方式上傳到測溫采集終端，并可采集多組溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，可實時在線監(jiān)測小車柜內(nèi)部開關(guān)觸頭溫度。在葡聯(lián)、葡二聯(lián)、葡三聯(lián)變電所安裝10套，目設(shè)備運行可靠數(shù)據(jù)測量準(zhǔn)確，應(yīng)用效果良好。
      2014年5月14日，葡聯(lián)變電所主控室**溫報警閃光燈發(fā)出閃光報警，運行值班人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)2號注水電動機(jī)7112回路溫度監(jiān)測裝置**溫報警（圖4）。經(jīng)查由于值班人員操作時小車開關(guān)未搖到位，造成動、靜插頭插入處接觸不良而存在過熱現(xiàn)象，經(jīng)停電處理后恢復(fù)。可見，**溫報警功能可先提醒運行人員注意并發(fā)現(xiàn)缺陷，避免了因過熱造成設(shè)備嚴(yán)重故障，對設(shè)備運行具有重要意義。
圖 4 主控室**溫報警閃光燈亮
3.3效果分析
      （1）溫度在線監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的實時測量，運行人員根據(jù)設(shè)備運行溫度數(shù)據(jù)，可直觀判定設(shè)備運行是否正常，提高了發(fā)現(xiàn)因溫度過熱造成設(shè)備缺陷的及時性和準(zhǔn)確性。
      （2）采集終端（溫度監(jiān)測裝置）接收到的數(shù)據(jù)可與設(shè)定值對比從而實現(xiàn)**溫報警等功能，有效防止因接觸不良等原因?qū)е略O(shè)備過熱事故的發(fā)生
      （3）溫度監(jiān)測設(shè)備安裝范圍可選擇全部安裝或**擇在大負(fù)荷回路安裝，具有選擇性強(qiáng)、靈活方便等點，還可達(dá)到節(jié)省投資的目的。
 
3.4應(yīng)用范圍
      溫度在線監(jiān)測技術(shù)不僅可對斷路器動靜觸頭連接點、母線連接點、隔離開關(guān)閘刀觸頭以及其他電氣設(shè)備連接點進(jìn)行實時在線溫度監(jiān)測，還可用于干式變壓器、高壓電纜接頭等電氣設(shè)備的溫度監(jiān)測，應(yīng)用景非常廣泛。
 
4 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型
      安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計思想，結(jié)合自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計的款無線測溫軟件。
 
4.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通信（如圖5），系統(tǒng)設(shè)計遵循際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約，可靠性和開放性都得到了很大地提高。
      Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能?？梢员O(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
      Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強(qiáng)，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機(jī)界面，方便的擴(kuò)充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)軟件工程的設(shè)計規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機(jī)界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。
圖5 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

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