1 電纜中間頭溫度升高故障的后果
近年來(lái),諸多用電設(shè)施環(huán)境因?yàn)殡娎|著火引起的火災(zāi)事故頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)汁,全國(guó)近十年來(lái)發(fā)生因電纜著火蔓延成災(zāi)的重大事故逾百起,累計(jì)燒毀電纜32萬(wàn)多米,恢復(fù)重建工作耗資大,費(fèi)時(shí)長(zhǎng),數(shù)據(jù)損毀,造成不可估量的損失。電纜火災(zāi)事故還有其特殊的危害,那就是控制回路失效造成事故擴(kuò)大,甚至損壞主設(shè)備,而且修復(fù)困難,長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)生產(chǎn)。
電纜在企業(yè)供電中充當(dāng)著重要能源輸送角色,電纜中間頭無(wú)處不在,由于電纜中間接頭是由人工在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成的,受到施工環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境的影響,可能會(huì)因?yàn)榘惭b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(duì)周邊其它電力設(shè)施或人員造成危害,會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)停電癱瘓,且搶修恢復(fù)周期長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)損失巨大。
2 電纜中間接頭現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
動(dòng)力廠承擔(dān)著公司電纜線路的運(yùn)行和維護(hù)任務(wù),在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)公司新區(qū)電纜中間接頭的運(yùn)行維護(hù)存在很大的問(wèn)題:
投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng),新區(qū)現(xiàn)有電纜中間頭投運(yùn)時(shí)間為2004年,至今已達(dá)17年,絕緣老化,故障率增高。
(2)分布廣,新區(qū)分布著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(yuǎn),巡檢測(cè)溫時(shí)間長(zhǎng),浪費(fèi)人力較多。
(3)數(shù)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(cè)溫難度大,不能準(zhǔn)確及時(shí)檢測(cè)電纜頭溫度,為安全運(yùn)行埋下隱患。
(4)人員少,電力設(shè)施一直在增加,但巡檢人員一直未增加,逐年減少,設(shè)備線路多,人員少存在矛盾,對(duì)電纜中間接頭室的巡檢頻次減少,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行中的溫度變化。
3 電纜中間接頭無(wú)線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用
針對(duì)存在的問(wèn)題,提出了解決辦法,安裝一套電纜中間頭無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng),既可以解決人員少不能保證檢測(cè)頻率問(wèn)題,又能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)電纜中間頭工作溫度,并將檢測(cè)結(jié)果上傳至長(zhǎng)鋼站后臺(tái)系統(tǒng),當(dāng)某個(gè)電纜中間頭溫度達(dá)到70度時(shí),報(bào)警提醒變電站值班人員,并及時(shí)通知巡檢工到現(xiàn)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(dǎo)致電纜著火停電等重大事故發(fā)生。
(1)電纜中間頭無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的組成。電纜中間頭無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)是由溫度傳感器、溫度監(jiān)測(cè)器、通訊網(wǎng)絡(luò)、在線監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)四部分組成。
溫度傳感器。數(shù)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(shù)據(jù)輸入/輸出口,屬于單總線專用芯片之一。被測(cè)溫度值直接以“單總線"的數(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。一條測(cè)溫電纜能帶64個(gè)溫度傳感器,距離為1000米。測(cè)溫總線電纜采用防水阻燃兩芯屏蔽雙絞線,規(guī)格型號(hào):RVVSP2?0.75mm2。
溫度傳感器技術(shù)參數(shù):
溫度測(cè)量范圍:-40℃~+85℃;
測(cè)溫精度:±0.5℃;
封裝:不銹鋼金屬殼封裝,防水,抗電磁干擾;
數(shù)據(jù)傳輸接口:單總線數(shù)字信號(hào)傳輸;
外形尺寸:51mm?26mm?12mm。
溫度監(jiān)測(cè)器。溫度監(jiān)測(cè)器具有較高的可靠性和安全性,溫度監(jiān)測(cè)器的LED數(shù)碼顯示屏循環(huán)顯示出每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的溫度值,通過(guò)RS485方式上傳到監(jiān)控計(jì)算機(jī),方便運(yùn)行人員能夠?qū)﹄娎|溫度進(jìn)行準(zhǔn)確地巡檢,對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)能夠及時(shí)地掌握。一臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)器可帶兩條測(cè)溫電纜,每條測(cè)溫電纜可帶64個(gè)溫度傳感器,即一臺(tái)監(jiān)測(cè)器可帶128個(gè)溫度傳感器。
溫度監(jiān)測(cè)器的性能指標(biāo):
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(bào)警輸出:1個(gè)(無(wú)源接點(diǎn))250VAC、0.6A或24VDC、5A。
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(tái)計(jì)算機(jī)。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,采用無(wú)線RS485通訊方式組網(wǎng);
無(wú)線485模塊特點(diǎn):可以直接代替有線的RS485網(wǎng),實(shí)現(xiàn)無(wú)線485組網(wǎng);
無(wú)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(wǎng);
ISM開(kāi)放頻段433MHz,無(wú)需申請(qǐng)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(shè)計(jì):可確保無(wú)線485模塊工作于各種惡劣環(huán)境工業(yè)場(chǎng)合長(zhǎng)期運(yùn)行。無(wú)線485模塊沒(méi)有后續(xù)費(fèi)用,后期維護(hù)方便,當(dāng)某一個(gè)模塊故障(比如斷電或損壞),不會(huì)影響其他無(wú)線模塊通信。
在線監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)。
無(wú)線監(jiān)測(cè)軟件由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和顯示、歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)管理、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等部分組成,它能對(duì)分布在不同地點(diǎn)電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、集中管理,對(duì)電纜接頭室內(nèi)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(shù)據(jù)采集和處理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和隱患,并具有如下優(yōu)點(diǎn):
可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境位置不同配置各個(gè)傳感器位置報(bào)警提醒迅速直觀。
可以對(duì)不同地點(diǎn)的機(jī)房集中進(jìn)行管理,對(duì)機(jī)房電纜層內(nèi)電纜溫度,環(huán)境狀態(tài)、報(bào)警信息等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視,具有良好的擴(kuò)充性。
系統(tǒng)可以提供聲光、手機(jī)短信等多種報(bào)警方式,保證警情及時(shí)發(fā)出。
網(wǎng)絡(luò)斷線自動(dòng)報(bào)警、設(shè)備工作異常引起數(shù)據(jù)中斷報(bào)警。提供精確定位式報(bào)警。報(bào)警信息查詢?yōu)橛脩籼峁┚榈臏?zhǔn)確位置和狀態(tài)。
系統(tǒng)具歷史數(shù)據(jù)查詢,報(bào)警數(shù)據(jù)查詢等各種數(shù)據(jù)查詢功能。
4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施
現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(jiān)測(cè),并在變電站建立后臺(tái)監(jiān)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(xiàn)電纜中間接頭溫度無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),在每個(gè)電纜接頭室安裝一套電纜溫度監(jiān)測(cè)器,采集各個(gè)電纜中間接頭溫度傳感器數(shù)據(jù),并將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)射到監(jiān)控主機(jī),實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控,超溫報(bào)警,溫度歷史曲線查詢等功能。超溫報(bào)警時(shí),監(jiān)控主機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警,并彈窗提示窗口。
5 安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案
5.1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。
5.2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)。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
5.4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：
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)。
溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。
運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
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。
歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
5.5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)。
名稱 | 外形 | 型號(hào) | 參數(shù)說(shuō)明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡(jiǎn)體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約 |
智能通信管理機(jī) |
| Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴(kuò)展。 |
無(wú)線測(cè)溫集中采集設(shè)備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺(tái)/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm，深度65mm；開(kāi)孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開(kāi)孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM-8 | 開(kāi)孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)合的測(cè)溫； |
| ARTM-24 | 35MM導(dǎo)軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測(cè)溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)所測(cè)溫； | |
無(wú)線收發(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透?jìng)鳌?/p> | |
電池型無(wú)線測(cè)溫傳感器 |
| 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(zhǎng)*寬*高)。 |
| 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(zhǎng)*寬*高，三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護(hù)等級(jí)IP68；35*35*17mm，L=330mm(長(zhǎng)*寬*高，三色表帶)。 | |
CT取電型無(wú)線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)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(zhǎng)*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系； |
6結(jié)語(yǔ)
增加電纜電纜中間頭無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)后,達(dá)到了預(yù)期的效果:能夠在24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控383個(gè)電纜中間接頭的溫度,溫度信息及時(shí)、準(zhǔn)確,并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜中間頭異常溫度,及時(shí)搶修處理,避免事故擴(kuò)大化,保證了383個(gè)電纜中間接頭安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
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閻士琦,閻石.10KV及以下電力電纜線路[M].北京:中國(guó)電力出版社,2003
陳哲理.電纜中間接頭無(wú)線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022年05版
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