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      • 淺談無線測溫系統技術在工業電纜接頭的應用及產品選型
        發布者:安科瑞電子商務(上海)有限公司  發布時間:2024-03-15 14:35:00  訪問次數:83

        宋兵兵

        安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801;

        摘要:隨著企業生產規模的擴張,用電負荷逐步增加,給電纜安全運行帶來隱患,本文主要通過現在成熟的無線測溫技術,解決實時檢測電纜中間接頭溫度的問題,保證電纜安全平穩運行。

        關鍵詞:電纜;無線測溫;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,諸多用電設施環境因為電纜著火引起的火災事故頻繁發生。據不完全統汁,全國近十年來發生因電纜著火蔓延成災的重大事故逾百起,累計燒毀電纜32萬多米,恢復重建工作耗資大,費時長,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,長時間不能恢復生產。

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

        2 電纜中間接頭現狀及存在問題

        動力廠承擔著公司電纜線路的運行和維護任務,在長時間的運行維護過程中,發現公司新區電纜中間接頭的運行維護存在很大的問題:

        1. 投運時間長,新區現有電纜中間頭投運時間為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22個電纜中間接頭室,每個接頭室之間距離不等,有的近有的遠,巡檢測溫時間長,浪費人力較多。

        (3)數量多,22個電纜中間接頭室共有電纜中間接頭383個,平均每個電纜中間接頭室有17個電纜中間頭,有36個電纜中間頭,互相交叉,電纜測溫難度大,不能準確及時檢測電纜頭溫度,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,不能及時發現電纜運行中的溫度變化。

        3 電纜中間接頭無線測溫技術應用

        針對存在的問題,提出了解決辦法,安裝一套電纜中間頭無線測溫系統,既可以解決人員少不能保證檢測頻率問題,又能實時監測每個電纜中間頭工作溫度,并將檢測結果上傳至長鋼站后臺系統,當某個電纜中間頭溫度達到70度時,報警提醒變電站值班人員,并及時通知巡檢工到現場檢查處理,必要時停電更換中間頭,避免了因中間頭溫度過高,電纜擊穿,導致電纜著火停電等重大事故發生。

        (1)電纜中間頭無線測溫系統的組成。電纜中間頭無線測溫系統是由溫度傳感器、溫度監測器、通訊網絡、在線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),只有一個數據輸入/輸出口,屬于單總線專用芯片之一。被測溫度值直接以“單總線”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個溫度傳感器,距離為1000米。測溫總線電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線,規格型號:RVVSP2?0.75mm2。

        溫度傳感器技術參數:

        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數碼顯示屏循環顯示出每個探測點的溫度值,通過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行準確地巡檢,對電纜運行狀態能夠及時地掌握。一臺溫度監測器可帶兩條測溫電纜,每條測溫電纜可帶64個溫度傳感器,即一臺監測器可帶128個溫度傳感器。

        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(無源接點)250VAC、0.6A或24VDC、5A。

        1. 通訊網絡。采用RS485通訊方式組網,可以直接上傳到后臺計算機。

        根據現場情況,采用無線RS485通訊方式組網;

        無線485模塊特點:可以直接代替有線的RS485網,實現無線485組網;

        無線傳輸距離可選擇:1公里,2公里,5公里,不同功率模塊可組網;

        ISM開放頻段433MHz,無需申請頻點;具備穿透能力;

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

        支持多種協議:透明傳輸協議、Modbus協議;

        工業設計:可確保無線485模塊工作于各種惡劣環境工業場合長期運行。無線485模塊沒有后續費用,后期維護方便,當某一個模塊故障(比如斷電或損壞),不會影響其他無線模塊通信。

        1. 在線監測軟件平臺。
        2. 無線監測軟件由實時數據采集和顯示、歷史數據和報警數據管理、報警聯動等部分組成,它能對分布在不同地點電站實現遠程監測、集中管理,對電纜接頭室內電纜中間頭溫度、各種開關量傳感器等進行實時數據采集和處理,及時發現問題和隱患,并具有如下優點:

        可以根據現場環境位置不同配置各個傳感器位置報警提醒迅速直觀。

        可以對不同地點的機房集中進行管理,對機房電纜層內電纜溫度,環境狀態、報警信息等進行遠程監視,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,保證警情及時發出。

        網絡斷線自動報警、設備工作異常引起數據中斷報警。提供精確定位式報警。報警信息查詢為用戶提供警情的準確位置和狀態。

        系統具歷史數據查詢,報警數據查詢等各種數據查詢功能。

        4 現場實施

        現場對22個電纜中間接頭室383個電纜中間接頭溫度實時監測,并在變電站建立后臺監控中心,每個電纜中間接頭安裝1個溫度傳感器,實現電纜中間接頭溫度無線實時監測,在每個電纜接頭室安裝一套電纜溫度監測器,采集各個電纜中間接頭溫度傳感器數據,并將溫度數據通過無線發射到監控主機,實現集中監控,超溫報警,溫度歷史曲線查詢等功能。超溫報警時,監控主機發出聲音報警,并彈窗提示窗口。

        5 安科瑞溫度在線監測系統解決方案

        5.1概述

        電氣接點在線測溫裝置適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測,防止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成為安全隱患,提高設備安全保障,及時、持續、準確反映設備運行狀態,降低設備事故率。

        Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊,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、棒圖、報表和用戶管理功能,可以監控無線測溫系統的設備運行狀況,實現快速報警響應,預防嚴重故障發生。

        5.2應用場所

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

        5.3系統結構

        溫度在線監測系統結構圖

        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關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能:

        1. 溫度顯示:顯示配電系統內每個測溫點的實時值,也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

        1. 溫度曲線:查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

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        1. 運行報表:查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

        1. 實時告警:系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能,能夠對所有事件發出語音告警,告警方式有彈窗、語音告警等,還可以短信/APP推送告警消息,及時提醒值班人員。

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

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        5.5系統硬件配置

        溫度在線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關以及站控層的測溫系統主機組成,實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

        名稱

        外形

        型號

        參數說明

        系統組態軟件

        Acrel-2000/T

        硬件:內存4G,硬盤500G,以太網口。

        顯示器:21寸,分辨率1280*1024。

        操作系統:Windows764位簡體中文旗艦版。

        數據庫系統:MicrosoftSQLServer2008R2。

        通訊協議:IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規約

        智能通信管理機

        XSX03121

        Anet-2E4SM

        通用網關,2路網口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴展。

        無線測溫集中采集設備

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        Acrel-2000T/A

        壁掛式安裝

        標配一路485接口、一路以太網口

        自帶蜂鳴器告警

        柜體尺寸480*420*200(單位mm)

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        Acrel-2000T/B

        硬件:內存4G,硬盤128G,以太網口

        顯示器:12寸,分辨率800*600

        操作系統:Windows7

        數據庫系統:MicrosoftSQLServer2008R2

        可選Web平臺/APP服務器

        柜體尺寸為480*420*200(單位mm)

        顯示終端

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        ATP007

        ATP010

        DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口;

        可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。

        HG9A9394

        ARTM-Pn

        面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm;

        AC85-265V或DC100-300V供電;

        一路上行RS485接口,Modbus協議;

        可接收60個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

        HG9A5394

        ASD320

        ASD300

        面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm;

        AC85-265V或DC100-300V供電;

        一路上行RS485接口,Modbus協議;

        可接收12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

        智能溫度巡檢儀

        HG9A9393

        ARTM-8

        開孔88*88mm嵌入式按照;

        AC85-265V或DC100-300V供電;

        一路上行RS485接口,Modbus協議;

        可接入8路PT100傳感器,適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫;

        7E7A9819

        ARTM-24

        35MM導軌安裝;

        AC85-265V或DC100-300V供電;

        一路上行RS485接口,Modbus協議;

        24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫;

        無線收發器

        7E7A9799

        ATC450-C

        可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。

        7E7A9790

        ATC600

        ATC600有兩種規格;ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600-Z做中繼透傳。

        電池型無線測溫傳感器

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        ATE100M

        電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃;

        精度±1℃;470MHz,空曠距離150米;

        32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。

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        ATE200

        電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃;

        精度±1℃;470MHz,空曠距離150米;

        35*35*17mm,L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。

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        ATE200P

        電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃;

        精度±1℃;470MHz,空曠距離150米,防護等級IP68;35*35*17mm,L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。

        CT取電型無線測溫傳感器

        HG9A45922

        ATE400

        CT感應取電,啟動電流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空曠距離150米;

        合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。

        有線溫度傳感器

        PT100

        PT100

        用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系;

        用于變壓器、電機繞組測溫時,建議變壓器或電機內部預埋好Pt100

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        NTC

        用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系;

        6結語

        增加電纜電纜中間頭無線測溫系統后,達到了預期的效果:能夠在24小時實時監控383個電纜中間接頭的溫度,溫度信息及時、準確,并能及時發現電纜中間頭異常溫度,及時搶修處理,避免事故擴大化,保證了383個電纜中間接頭安全穩定運行。

        參考文獻:

        1. 曲鴻章.電纜頭溫度在線監測系統的可用性[J].北京:煤炭技術,2003,22(1)
        2. 閻士琦,閻石.10KV及以下電力電纜線路[M].北京:中國電力出版社,2003
        3. 陳哲理.電纜中間接頭無線測溫技術應用
        4. 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022年05版

        作者簡介:宋兵兵,男,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測系統, QQ:3007723194 手機:13482141563(微信同號)

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