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开关柜测温方式有哪几种

电力系统为什么要进行测温

电力系统中的一次电气设备一般由断路器、变压器、电缆、母线、开关柜等电气设备组成;其相互之间由母线、引线、电缆等连接 ,由于电流流过连接点必然产生热量,而同时几乎所有的电气故障都会导致故障点温度的变化;因此对开关柜等电力系统中的设备进行温度监控,是及时发现故障的一种常规做法。多年来由于技术水平的限制使电力系统安全运行水平受到一定限制,虽然曾利用红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、传统的点式测温系统希翼解决上述问题,但无法实现实时监测,只能进行定期检查,存在漏查漏报的安全隐患。对于开关柜而言,为提高开关柜运行状况,保护人员安全,如今常规的开关柜全部为金属密封结构,传统的开关柜测温方法已经不能适用于新的开关柜,尤其是中置移开式开关柜,其导电部位在运行时全部由绝缘材料遮挡,常规的红外测温手段无法对其内部设备进行测量,必须采用开关柜内部测量的方法,实时监测大电流开关柜内部元件运行情况,及早发现故障源头,杜绝事故的发生。

开关柜

接触式测温和非接触式测温

对于开关柜而言,国内外常用的温度测量方式有接触式测温和非接触式测温两种:

接触式测温原理:将传感器与被测物体直接接触,使得传感器与被测物体保持同一温度的测量方法为接触式测温法;

非接触式测温原理:传感器不直接与被测物体接触,而是通过热辐射原理来测量被测设备温度的方法为非接触式测量方法。

红外测温:

红外测温法是典型的非直接接触测量方法。红外测温法的基本依据是斯特藩一玻耳兹曼、普朗克等人的黑体辐射定律,黑体是一种理想物体,它们在相同的温度下都发出同样的电磁波谱,而与黑体的具体成分和形状等特性无关,物体自身红外辐射能量的大小及其波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系,通过对物体自身辐射红外能量的测量,从而测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的基本原理。现在的红外测温仪一般都由光学系统、红外探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成,其核心是红外探测器,它的基本原理是把入射的红外辐射能变换成可测量的其他形式的电信号,该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法计算和校正后转变为被测目标的温度值,然后在光学系统上显示出被测物体温度。

红外测温法始于二战前后,红外测温技术首先应用于军事领域,由美国德克萨兰仪器企业开发研制出第一代用于军事领域的红外成像装置,称之为红外寻视系统(FLIR)。六十年代中期,瑞典 AGA 企业研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),但存在成本高、体积大、重量重、不便于携带的特点,经过对仪器的几代改进,1988 年推出的全功能热像仪,将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体,仪器的功能、精度和可操作性都得到了显著的提高。九十年代中期,美国 FSI 企业首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的红外热像仪(CCD),技术功能更加先进,现场测温时只需对准目标摄取图像,并将上述信息存储到机内的 PC 卡上,即完成全部操作,各种参数的设定可回到室内用App进行修改和分析数据,最后直接得出检测报告。由于技术的改进和结构的改变,取代了复杂的机械扫描,仪器重量已小于二公斤,使用中如同手持摄像机一样,单手即可方便地操作。随后红外测温技术在电力行业得到了较为广泛的应用,各种红外测温仪纷纷研制成功并大量投入市场。

红外测温优点:操作方便,体积小巧,目前红外测温仪只需设定好参数,对准被测物体即可马上测得物体的表面温度,并拥有拍照和自动寻找最高测温点的功能,现场使用十分方便,从而得到了普遍的应用,并成为很多电力行业设备测温的主要技术手段。

红外测温缺点:只能对暴露在空气中的设备进行测量,虽然部分高校也研制出了高压开关柜红外测温系统,但对于高压开关柜,红外探头测温的方式容易受到开关柜内部元件对红外辐射光路遮挡的影响,不能准确测得触头温度,虽然可以采取一定的校正,但红外辐射的影响因素很多且具有时变性,无法对其一一校正,因而这种方式通用性较差,无法推广使用,该法只适用于早期的开关柜结构,不能适用于带绝缘包扎的高压开关柜测量。

无线测温

无线测温法是对接触式测温方法的改进,主要是为了解决测温设备和电力系统高低压隔离而产生的一种新型测温方法,一般无线测温系统通常由三部分组成:分布式测温节点、数据接收器、后台数据处理系统。分布式测温节点直接安装在需要测温的部位,属于接触式测温方法,数据接收器放置在距离开关柜体一定距离的地方,分布式测温节点与数据接收器之间采用无线通讯方式进行数据的传输,从而实现高压隔离和测温数据的采集,解决高压关柜内触点运行温度不易被红外测温法监测的难题。

无线测温的缺点
无线测温虽然较好的解决了测温装置的安全性问题,但在实际应用中也存在一些问题,其中置于开关触头位置处测温装置的工作稳定性问题是一个最为核心的问题,在实际应用中,该模块的电源常为从电力线获取能量的电流感应式电源(若采用电池供电,不但需要定期更换电池,而且电池在高温环境下和电池馈电状态下极易发生误报警,大大影响监测精度),而该电源获取能量的大小随电力线负荷的变化而变化,其变化幅度很大,因而模块时常会出现供电不足的现象,针对该问题,有人提出采用电池、减少测温装置功耗等方法,此种方法存在电池消耗完毕需要定期更换等问题,同时还会带来无线发射功率过小而受到周围电磁干扰,导致测温数据传输出现错误,而更换装置电池需要高压开关柜停止供电,不能满足高压开关柜持续运行的工作要求。

无源无线测温

有些企业采用表面声波器件做成温度传感器,通过天线反馈出温度变化信息.无需给传感器件供电,解决有源无线测温电池引起的相关问题,但这种器件不成熟,使用的晶体材料热稳定性差,价格昂贵.而且并没有改善无线传输方式的信号质量。

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光纤联系

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