一、概述
在现代化工业、电力及公共设施中,电气设备的可靠运行是保证整体系统安全稳定的核心。而电气设备的过热问题是引发设备故障乃至灾难性事故的重要因素之一。为了及时发现和防止电气设备过热,确保设备的正常运行,电气无线测温技术应运而生。
电气无线测温技术是通过传感器将电气设备的温度数据传输到监控系统,进行实时监测和预警。该技术在多个领域的应用日益广泛,对提高设备的可靠性、减少事故率和维修成本具有深远的意义。
二、技术基础
1、基本原理
电气无线测温系统一般由温度传感器、数据传输模块、监控终端以及软件平台四个部分组成。
温度传感器:传感器一般直接安装在需要监测的电气设备上,例如高压开关柜内的触头、母线、变压器绕组等。常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶和红外测温传感器等。
数据传输模块:负责将传感器采集到的温度数据通过无线方式传输到监控终端。根据实际需求,可以选择基于射频(RF)、蓝牙、Zigbee、LoRa、Wi-Fi等不同传输协议的设备。
监控终端:监控终端可以是一个中心计算机或者专门的工控机,接收、处理和分析传输过来的温度数据。
软件平台:通过可视化的软件平台,操作人员可以实时监控电气设备的温度,查看历史数据,设定报警阈值,进行趋势分析等操作。
2、关键技术
无线通信技术:为了实现高效、可靠的数据传输,需要选择合适的无线通信技术。射频技术由于其低功耗、高可靠性和广泛的通信距离,被广泛应用于工业无线测温系统中。近年来,随着物联网技术的发展,LoRa、NB-IoT等低功耗广域网技术也开始逐步应用到电气无线测温系统中。
高温环境下传感器可靠性:在高压电气设备中,温度传感器往往需要耐受高温、高压以及强电磁场的干扰。因此,传感器的设计和选用要特别注意材料的耐热性、结构的牢固性以及抗干扰性能。
数据处理的实时性和准确性:测温系统的监控终端和软件平台需要对数据进行实时处理和分析,提供准确的温度数据、报警信息和趋势预测。为了实现这一目标,系统需要具备高效的数据处理算法和强大的数据存储与检索能力。
三、电气无线测温系统的特点
1、非接触式测温
非接触式测温通过红外传感器直接测量物体表面的辐射能量,不接触被测物体,不会造成设备的损伤,尤其适用于高压开关柜、变压器等密闭且可能存在高电压的区域。
2、实时监测与预警
无线测温系统可以实时监测设备的温度变化,一旦发现温度异常,可以立即启动报警机制,提醒运维人员采取措施,有效避免设备过热引起的故障和事故。
3、低功耗与长寿命
电气无线测温系统采用低功耗设计,传感器的电源可以采用电池供电,也可以从设备中获取辅助电源。由于不需要复杂的布线,维护方便,减少了安装和维护成本,同时也延长了系统的使用寿命。
4、系统扩展性
电气无线测温系统具备良好的扩展性,可以根据实际需要灵活增加或减少监测点,方便地与其他系统(如SCADA系统、保护继电器等)集成,构建更为全面的监控系统。
5、安全可靠
传统的测温方式可能需要直接连接到被测设备,存在安全风险。而无线测温技术不需要与设备直接接触,大大提高了测温过程中的安全性。同时,通过数据的实时监控和预警,可以有效地避免电气事故的发生,保证系统的安全稳定运行。
四、应用场景
1、高压开关柜
高压开关柜是电力系统中的关键设备,内部含有许多裸露的母线、触头等发热元件。通过无线测温系统,可以实时监测这些部件的温度,有效防止因过热导致的开关柜内部短路或电弧故障。
2、变压器
变压器在运行过程中,绕组、铁芯和散热片等部件的温度可能会因负荷变化、环境变化和绝缘老化等原因发生变化。无线测温系统可以帮助运维人员及时掌握变压器的温度状态,防止因温度过高导致的绝缘破坏和短路故障。
3、发电机
发电机定子绕组、转子绕组和励磁系统的温度监控对确保其安全稳定运行至关重要。无线测温系统可以在不干扰发电机运行的情况下,对发电机各部位的温度进行实时监测,有效防止因过热导致的绕组短路和轴承损坏等故障。
4、母线桥
母线桥在电力系统中传输大电流,因接头松动、电阻增加等原因容易导致过热。可以对母线桥进行实时监控,确保系统的安全运行。
5、电机与电动机
在工业环境中,电机和电动机的温度监测同样重要。可以帮助企业实现对电机轴承、绕组等关键部件的温度监控,及时预防因过热导致的设备故障。
6、变电站和输电线路
在变电站和输电线路中,开关、接触器、互感器以及输电线的接头和连接器等部件都可能会因过载、老化等原因产生过热。无线测温系统可以在不中断电力供应的情况下,对这些部件进行温度监测,预防因过热引起的电气事故。