10kV HV Switchgear Hệ thống đo nhiệt độ trực tuyến

Đường Tuyết Dương

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN ANCORI Thượng Hải Jiading 201801

Tóm tắt:Tủ chuyển mạch điện áp cao đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của hệ thống điện, đóng vai trò ngắt kết nối, kiểm soát và bảo vệ trong quá trình phát điện, truyền tải, chuyển đổi năng lượng điện và tiêu thụ. Là một thiết bị điện quan trọng, liệu tủ chuyển mạch điện áp cao có thể hoạt động an toàn hay không liên quan đến hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống điện.

Từ khóa: trạm biến áp thông minh; Tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV; Công nghệ đo nhiệt độ

1 Vai trò của nhiệt độ trực tuyến

Bởi vì cấu trúc của tủ chuyển mạch điện áp cao có tính linh hoạt, bất kể đó là loại tủ chuyển mạch XGN hay KYN, cấu hình thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau về cơ bản vẫn phù hợp với cấu trúc, và cấu hình, chức năng và cấu trúc cũng rất giống nhau, vì vậy có rất nhiều quy luật để tuân theo trong việc tạo ra nhiệt của tủ chuyển mạch.

Thông qua phân tích cẩn thận tình hình nhiệt thực tế của tủ chuyển mạch, phát hiện ra rằng sự cố nhiệt chủ yếu xuất hiện trong các khớp dao và khớp cáp trong tủ chuyển mạch. Do đó, đo nhiệt độ của tủ chuyển đổi chỉ cần tập trung sự chú ý vào một số điểm chính, các bộ phận khác có thể ít chú ý hơn, khi nhiệt độ tăng, kịp thời và chính xác theo dõi sự thay đổi của các điểm chính, trước khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép để đưa ra cảnh báo, để đảm bảo rằng các đơn vị bảo trì hoạt động có đầy đủ thời gian để chuẩn bị, và kịp thời áp dụng các biện pháp bảo vệ thích hợp để tránh tai nạn xảy ra.

Đặc điểm của 2 10kV HV Switchgear đo nhiệt độ trực tuyến

2.1 Công nghệ đo nhiệt độ không tiếp xúc khó đáp ứng yêu cầu

Lấy ví dụ về các loại tủ chuyển mạch XGN và KYN được sử dụng nhiều hơn hiện nay, bên trong nó bao gồm bộ ngắt mạch, công tắc cách ly, CT và cáp và các thành phần điện khác. Để tránh tai nạn nhấp nháy do tích tụ ô nhiễm và độ ẩm, đồng thời cũng để tránh sự xâm nhập nhầm lẫn của động vật nhỏ gây ra ngắn mạch, phần dẫn điện bên trong tủ chuyển mạch điện áp cao thường được niêm phong bằng cách nhiệt co lại, tức là phần bên trong tủ chuyển đổi cần phải thực hiện đo nhiệt độ gần như được bao bọc bởi chất cách điện, làm cho công nghệ đo nhiệt độ hồng ngoại khó phát huy tác dụng.

2.2 Thiết bị đo nhiệt độ cần cách điện áp cao

Trong trạng thái hoạt động bình thường của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV, điện áp định mức của nó là 10kV, thiết bị đo nhiệt độ được đặt trên thiết bị tích điện tại điểm đo nhiệt độ, và thiết bị nhận tín hiệu nhiệt độ trên tủ hoặc bên ngoài tủ, điều này có nghĩa là thiết bị đo nhiệt độ và thiết bị nhận phải được cách ly điện áp cao, đồng thời không thể ảnh hưởng đến khoảng cách an toàn của các thành phần điện bên trong tủ chuyển mạch. Đây có thể nói là vấn đề hàng đầu mà công nghệ đo nhiệt độ của tủ chuyển đổi cần được giải quyết trong thực tế và cũng là lý do quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của công nghệ đo nhiệt độ trực tuyến.

2.3 Không ảnh hưởng đến hiệu suất của các thành phần điện ban đầu bên trong tủ chuyển đổi

Nhiều thành phần điện bên trong tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV cần phải hoạt động tương ứng theo cách vận hành, chẳng hạn như bộ ngắt mạch, công tắc cách ly, v.v. Điều này đòi hỏi việc lắp đặt và làm việc của thiết bị đo nhiệt độ trực tuyến không thể ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của các thành phần điện ban đầu bên trong tủ chuyển mạch.

2.4 Thích nghi với môi trường làm việc khắc nghiệt bên trong tủ chuyển đổi

Vì tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV được áp dụng hiện nay đều có cấu trúc kín hoàn toàn, nên thông gió bên trong tủ chuyển mạch kém và nhiệt độ cao hơn; Thêm vào đó, dòng điện làm việc của tủ chuyển mạch điện áp cao là hàng trăm ampe, và trong trạm biến áp loại nhiễu điện từ nghiêm trọng hơn trong môi trường, do đó, yêu cầu công nghệ đo nhiệt độ trực tuyến phải có khả năng chống nhiễu tốt, có thể đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu đo nhiệt độ.

3 Tình trạng nghiên cứu công nghệ đo nhiệt độ trực tuyến 10kV HV Switchgear

3.1 Đo nhiệt độ hồng ngoại

Rất đại diện trong phương pháp đo tiếp xúc trực tiếp là phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại. Phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại chủ yếu dựa trên nguyên lý bức xạ đen của Stefan-Boltzmann, Planck và những người khác, vật thể đen là chất bức xạ lý tưởng hóa, chúng có thể phát ra cùng một phổ sóng điện từ ở cùng nhiệt độ, không liên quan đến thành phần và đặc tính hình dạng cụ thể của vật thể đen. Nhiệt độ bề mặt của vật thể có mối liên hệ chặt chẽ với kích thước và sự phân bố bước sóng của năng lượng bức xạ hồng ngoại của chính vật thể, bằng cách đo năng lượng hồng ngoại của chính vật thể, do đó xác định nhiệt độ bề mặt của nó. Thành phần cơ bản của máy đo nhiệt độ hồng ngoại hiện nay là hệ thống quang học, máy dò hồng ngoại, bộ khuếch đại tín hiệu và xử lý tín hiệu và đầu ra hiển thị, các yếu tố cốt lõi là máy dò hồng ngoại, nó có thể chuyển bức xạ hồng ngoại tới thành các hình thức khác của tín hiệu điện, sau khi mạch bộ khuếch đại và bộ xử lý tín hiệu được tính toán và điều chỉnh theo thuật toán bên trong dụng cụ để chuyển thành giá trị nhiệt độ của mục tiêu được đo, sau đó hiển thị trên hệ thống quang học.

3.2 Phương pháp đo nhiệt độ không dây

Phương pháp đo nhiệt độ không dây là một cải tiến đối với phương pháp đo nhiệt độ tiếp xúc và là một phương pháp đo nhiệt độ mới được tạo ra để cách ly áp suất cao và thấp giữa thiết bị đo nhiệt độ và hệ thống điện. Hệ thống đo nhiệt độ không dây thông thường bao gồm các điểm đo nhiệt độ phân tán, bộ thu dữ liệu, hệ thống xử lý nền. Các điểm đo nhiệt độ phân tán được lắp đặt trực tiếp ở nơi cần đo nhiệt độ, bộ thu dữ liệu được đặt ở một khoảng cách nhất định từ tủ chuyển đổi, việc truyền dữ liệu giữa các điểm đo nhiệt độ phân tán và bộ thu dữ liệu được thực hiện bằng phương pháp truyền thông không dây, do đó nhận ra sự cô lập của áp suất cao và việc thu thập dữ liệu đo nhiệt độ, giải quyết các vấn đề khó khăn mà nhiệt độ hoạt động của các điểm tiếp xúc trong tủ chuyển đổi áp suất cao không dễ dàng theo dõi bằng phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại. Mặc dù phương pháp đo nhiệt độ không dây giải quyết vấn đề an toàn của thiết bị đo nhiệt độ, nhưng trong các ứng dụng thực tế cũng tìm thấy nhiều vấn đề, trong đó vấn đề là sự ổn định làm việc của thiết bị đo nhiệt độ ở vị trí tiếp xúc chuyển đổi. Trong các ứng dụng thực tế, mô-đun sử dụng nguồn điện là nguồn điện cảm ứng dòng điện thu được năng lượng từ đường dây điện, và kích thước tải đường dây điện quyết định kích thước năng lượng thu được từ nguồn điện, biên độ của nó thay đổi rất nhiều, do đó mô-đun thường xuất hiện hiện tượng thiếu nguồn điện. Đối với vấn đề này, một số người đề nghị sử dụng pin, giảm tiêu thụ điện năng của thiết bị đo nhiệt độ và các phương pháp khác, nhưng khuyết điểm là pin tiêu thụ hết cần phải được thay thế thường xuyên, đồng thời sẽ gây nhiễu điện từ do công suất phát không dây quá nhỏ, do đó truyền dữ liệu đo nhiệt độ sai, pin thiết bị thay thế cần phải ngừng cung cấp điện áp cao, không đạt được yêu cầu hoạt động liên tục của tủ chuyển đổi điện áp cao.

3.3 Phương pháp đo nhiệt độ sợi quang

Cùng với sự phát triển của truyền thông sợi quang và công nghệ quang học tích hợp, công nghệ cảm biến sợi quang hoạt động bất thường trong lĩnh vực cảm biến, không giống như công nghệ cảm biến truyền thống, ưu điểm của cảm biến sợi quang không phải là đặc tính chức năng, mà là đặc tính vật lý của chính nó. Chính vì cảm biến sợi quang có ưu điểm là chất xơ nhẹ, đường kính tốt, chống nhiễu điện từ, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, giảm tín hiệu nhỏ, tích hợp cảm biến thông tin và truyền dẫn, có thể giải quyết một số vấn đề đo lường mà công nghệ phát hiện thông thường không thể giải quyết. Đầu tiên, vì bản thân sợi quang là một vật liệu cách nhiệt tốt, cách ly điện áp cao giữa hệ thống điện và thiết bị đo lường, do đó tránh tai nạn an toàn thiết bị do thiết bị đo nhiệt độ gây ra, đồng thời sử dụng sợi quang làm chất mang tín hiệu truyền và cảm biến, làm cho vấn đề nhiễu điện từ mạnh tồn tại trong môi trường truyền dữ liệu của hệ thống điện được giải quyết, làm cho kết quả đo chính xác hơn. Thứ hai, do tính linh hoạt tốt của sợi, đường kính nhỏ và trọng lượng nhẹ, bạn có thể phát hiện các bộ phận mà cảm biến thông thường không thể đạt được. Những ưu điểm này cho phép cảm biến sợi quang hiển thị góc đầu trong đo nhiệt độ của hệ thống điện và có thể được sử dụng làm phương tiện chính để đo nhiệt độ tủ chuyển đổi điện áp cao.

4 Biện pháp đối phó với nhiệt độ bất thường của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV

4.1 Chú ý đến công việc thử nghiệm phòng ngừa của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV

Cần chú ý đến công việc thử nghiệm phòng ngừa của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV và thiết bị chuyển mạch bên trong của nó, thông qua thử nghiệm phòng ngừa có thể đánh giá đáng tin cậy tình hình hoạt động thực tế của tủ chuyển mạch điện áp cao. Khi tiến hành thử nghiệm phòng ngừa cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc quy định tương ứng, nếu dữ liệu thu được trong thử nghiệm có bất thường, cần tiến hành phân tích khoa học hợp lý, kết hợp với dữ liệu thử nghiệm phòng ngừa trước đó để so sánh, từ đó đưa ra kết luận thuyết phục. Điều đáng chú ý là kết luận không thể chỉ dựa vào một nhóm dữ liệu thu được, tổng hợp nhiều dữ liệu để đánh giá và xác định các mối nguy hiểm tiềm ẩn của tủ chuyển mạch điện áp cao. Sau khi hoàn thành thử nghiệm phòng ngừa, kịp thời hoàn thành công việc phục hồi của tủ chuyển đổi điện áp cao, trong quá trình phục hồi phải đặc biệt chú ý đến các điểm tiếp xúc bên trong tủ và tiếp xúc bề mặt phải tốt, tránh tiếp xúc xấu gây ra vấn đề sốt bất thường.

4.2 Chú ý đến công việc sửa chữa và bảo trì hàng ngày của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV

Cải thiện hiệu quả hoạt động của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV và giảm tỷ lệ thất bại không thể tách rời với công việc sửa chữa và bảo trì hàng ngày. Trong công tác sửa chữa và bảo trì thực tế, phải đặc biệt chú ý đến việc sửa chữa và bảo trì tiếp xúc của thiết bị chuyển mạch bên trong tủ công tắc, phải kiểm tra định kỳ. Trước hết phải đảm bảo cấu trúc ổn định, lò xo không lỏng lẻo hoặc rơi ra; Tiếp theo, hãy kiểm tra xem bề ngoài của xúc tu có dấu vết oxy hóa hay không, đồng thời phải kiểm tra mức độ nhẵn của xúc tu và bề mặt của xúc tu. Sau khi hoàn thành công việc kiểm tra trên, cần phải áp dụng một lớp dán dẫn điện đặc biệt cho ngành công nghiệp điện trên các tiếp xúc để giảm hiệu quả giá trị điện trở giữa các tiếp xúc và tăng tính dẫn điện của thiết bị chuyển mạch nội bộ của tủ chuyển mạch, đảm bảo hiệu quả làm việc và tuổi thọ của tủ chuyển mạch điện áp cao và thiết bị chuyển mạch nội bộ của nó.

4.3 Đẩy nhanh nghiên cứu và phát triển công nghệ mới và cập nhật tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV

Với sự phát triển liên tục của công nghệ mới trong ngành công nghiệp điện và ứng dụng phổ biến liên tục của các sản phẩm mới, tất cả các loại thiết bị điện quan trọng cho thấy tốc độ đổi mới ngày càng nhanh hơn, đối với tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV, theo kịp xu hướng và đẩy nhanh nghiên cứu và phát triển công nghệ mới và đổi mới. Cụ thể, để áp dụng mạnh mẽ trong tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV hiện đã phát triển đáng kể và tiến bộ trong công nghệ điều khiển tự động và vật liệu điện trở suất thấp mới, v.v. Ngoài ra, bộ phận quản lý vận hành lưới điện phân phối 10kV của doanh nghiệp điện phải chuyển đổi khái niệm, chú trọng đến việc đổi mới và thay thế tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV cũ và lạc hậu, nhận ra rằng chỉ có thiết bị điện mới và đáng tin cậy mới có thể đảm bảo tốt hơn hoạt động an toàn và đáng tin cậy của lưới điện phân phối 10kV, đồng thời mang lại lợi ích kinh tế và xã hội tốt cho doanh nghiệp, là sự đảm bảo cho hoạt động an toàn lâu dài của hệ thống điện.

4.4 Ứng dụng khuyến mãi Công nghệ giám sát trực tuyến nhiệt độ tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV

Để thúc đẩy ứng dụng công nghệ giám sát nhiệt độ trực tuyến trong tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV, mặc dù công nghệ này chỉ mới bắt đầu phát triển trong những năm gần đây, nhưng nền tảng của nó là công nghệ máy tính trưởng thành hơn, công nghệ phát hiện và công nghệ điều khiển tự động đã được phát triển. Và nghiên cứu thực tế cho thấy công nghệ giám sát nhiệt độ trực tuyến được áp dụng trong tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV có hiệu quả tốt, vì vậy nó đáng để phát triển sâu hơn và thực hiện công việc quảng bá ứng dụng vào đúng thời điểm. Bằng cách giám sát trực tuyến nhiệt độ của các thiết bị quan trọng như khớp chuyển mạch bên trong tủ chuyển mạch cao áp, tiếp xúc, thanh cái, dây dẫn kết nối và các phụ kiện liên quan, có thể làm cho người vận hành kiểm soát tình hình hoạt động của tủ chuyển mạch cao áp 10kV trong thời gian thực, phản ứng kịp thời với sự gia tăng nhiệt độ bất thường của tủ chuyển mạch, tránh sự cố mở rộng, gây ra tai nạn nghiêm trọng hơn.

5 Hệ thống đo nhiệt độ không dây Ancory

5.1 Cấu trúc hệ thống

Hệ thống giám sát nhiệt độ không dây Acrel-2000T giao tiếp trực tiếp thông qua bus RS485 hoặc Ethernet với các thiết bị trong khoang, thiết kế hệ thống tuân theo các quy định truyền dẫn tiêu chuẩn quốc tế như Modbus-RTU, Modbus-TCP, an toàn, độ tin cậy và tính mở đã được cải thiện rất nhiều. Với viễn thông, đo từ xa, điều khiển từ xa, điều chỉnh từ xa, thiết lập từ xa, báo động sự kiện, đường cong, bản vẽ thanh, báo cáo và chức năng quản lý người dùng, hệ thống có thể giám sát tình trạng hoạt động của thiết bị của hệ thống đo nhiệt độ không dây, nhận ra phản ứng báo động nhanh và ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng xảy ra.

Thích hợp cho việc giám sát nhiệt độ của các thiết bị điện như Internet of Things, nhà máy thép, hóa chất, xi măng, bệnh viện, sân bay, nhà máy điện, mỏ than và các nhà máy khai thác khác, trạm chuyển đổi và phân phối điện.

Sơ đồ cấu trúc hệ thống giám sát nhiệt độ trực tuyến

5.2 Chức năng hệ thống

Máy chủ hệ thống đo nhiệt độ Acrel-2000T được lắp đặt trong phòng giám sát nhiệm vụ, có thể theo dõi từ xa trạng thái nhiệt độ hoạt động của tất cả các thiết bị chuyển mạch trong hệ thống. Hệ thống có các chức năng chính sau:

1. Hiển thị nhiệt độ: Hiển thị giá trị thời gian thực của từng điểm đo nhiệt độ trong hệ thống phân phối điện, cũng có thể nhận ra dữ liệu xem từ xa từ máy tính WEB/APP điện thoại di động.

Đường cong nhiệt độ: Xem đường cong xu hướng nhiệt độ cho mỗi điểm đo nhiệt độ.

Báo cáo chạy: Truy vấn và in dữ liệu nhiệt độ của các điểm đo nhiệt độ.

Cảnh báo thời gian thực: Hệ thống có thể cảnh báo nhiệt độ bất thường của các điểm đo nhiệt độ. Hệ thống có chức năng cảnh báo bằng giọng nói trong thời gian thực, có thể phát ra cảnh báo bằng giọng nói đối với tất cả các sự kiện, phương thức cảnh báo có cửa sổ đạn, cảnh báo bằng giọng nói, v. v., còn có thể gửi tin nhắn/APP, kịp thời nhắc nhở nhân viên trực ban.

Truy vấn sự kiện lịch sử: Có thể lưu trữ và quản lý các sự kiện như nhiệt độ càng hạn chế, v. v., thuận tiện cho người dùng truy dòng lịch sử các sự kiện hệ thống và cảnh báo, truy vấn thống kê, phân tích sự cố, v. v.

5.3 Cấu hình phần cứng hệ thống

Hệ thống giám sát nhiệt độ trực tuyến chủ yếu bao gồm cảm biến nhiệt độ của lớp thiết bị và đơn vị thu thập/hiển thị nhiệt độ, cổng tính toán cạnh của lớp truyền thông và máy chủ hệ thống đo nhiệt độ của lớp điều khiển trạm, để thực hiện giám sát nhiệt độ trực tuyến các bộ phận điện chính của hệ thống phân phối thay đổi.

6 Kết luận

Để đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV trong trạm biến áp không giám sát thông minh, với sự phát triển và ứng dụng liên tục của công nghệ mới, công nghệ sửa chữa trạng thái thiết bị điện của trạm biến áp thông minh sẽ được sử dụng rộng rãi, đồng thời, công nghệ đo nhiệt độ trực tuyến của tủ chuyển mạch điện áp cao 10kV chắc chắn sẽ được ứng dụng và quảng bá hơn nữa.

10kV HV Switchgear Hệ thống đo nhiệt độ trực tuyến

10kV HV Switchgear Hệ thống đo nhiệt độ trực tuyến