35kV HV Switchgear Hệ thống đo nhiệt độ trực tuyến

Đường Tuyết Dương

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN ANCORI Thượng Hải Jiading 201801

Tóm tắt:Trong những năm gần đây, với nhu cầu ngày càng tăng của thị trường điện, tủ chuyển mạch điện áp cao là một phần quan trọng của hệ thống điện, sự an toàn, kinh tế của chính nó cũng được mọi người chú ý. Bài viết này tập trung vào việc áp dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây của tủ chuyển mạch điện áp cao 35kV, giới thiệu các tính năng kỹ thuật và nguyên tắc làm việc, quy nạp ứng dụng của nó trong tủ chuyển mạch điện áp cao 35kV, và việc sử dụng hệ thống đo nhiệt độ không dây thụ động của trạm biến áp.

Từ khóa: tủ công tắc cao áp; Đo nhiệt độ không dây; Công nghệ; Ứng dụng

0 Giới thiệu

Với nhu cầu ổn định ngày càng tăng đối với các hệ thống điện trên thị trường điện, các yêu cầu cao hơn về chất lượng và độ tin cậy của việc cung cấp điện đã được đặt ra. Việc áp dụng rộng rãi các công nghệ mới và quy trình mới trong tủ chuyển mạch đã làm cho độ tin cậy của nó được cải thiện rất nhiều. Khí lưu huỳnh hexafluoride có đặc tính cách nhiệt và chống hồ quang tốt và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chuyển mạch áp suất cao. Tủ chuyển mạch điện áp cao kín hoàn toàn dưới tải trọng cao trong thời gian dài, hiệu suất tản nhiệt kém, dễ dẫn đến tích tụ nhiệt, nhiệt độ tăng sẽ ảnh hưởng xấu đến hiệu suất cách nhiệt của thiết bị; Tủ chuyển mạch áp suất cao kín hoàn toàn không thể quan sát kết nối giữa tiếp xúc động và vị trí tiếp xúc tĩnh bên trong tủ, tách và khớp dao nối đất. Nó không thể đo nhiệt độ bên trong tủ và có nguy cơ an toàn lớn. Thông qua giám sát trực tiếp của tủ chuyển mạch điện áp cao, đầu nối cáp, hỏa hoạn và mất điện diện tích lớn do quá nóng có thể được giảm hiệu quả.

1 ý nghĩa ứng dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây cho tủ chuyển mạch điện áp cao

Các bộ phận kết nối dẫn điện của thiết bị điện lỏng lẻo, ổ khóa dao, tiếp xúc ngắt mạch lỏng lẻo, v.v., tất cả sẽ làm cho nhiệt độ của thiết bị tích tụ, làm cho hiệu suất của các bộ phận liên quan xấu đi, do đó gây ra sự nóng chảy của dây dẫn, sự cố cách điện, gây nguy hiểm nghiêm trọng cho sự an toàn của lưới điện. Với sự phát triển liên tục của ngành công nghiệp thép, các trạm biến áp không giám sát trong hệ thống điện sẽ được sử dụng rộng rãi, kiểm soát chặt chẽ hơn các thông tin khác nhau trong trạm biến áp, nhưng hiện nay việc giám sát nhiệt độ của các thiết bị chính vẫn còn ở giai đoạn sơ cấp, phạm vi giám sát nhỏ, đặc biệt là trong giám sát nhiệt độ của các thiết bị kín, nhiều hơn nữa ở "vùng mù", mức độ kỹ thuật cũng tương đối lạc hậu. Hiện nay các thiết bị điện áp cao của trạm biến áp về cơ bản là khép kín, phương pháp đo nhiệt độ truyền thống là không thể, một số thiết bị cũng đã thông qua các phương pháp mở và đo nhiệt hồng ngoại, nhưng nhược điểm của nó là không thể thu thập và gửi dữ liệu trong thời gian thực, hiệu suất cách nhiệt của hệ thống điện có yêu cầu rất cao; Không thể gắn trực tiếp vào thiết bị tích điện cao áp, độ chính xác thấp cần được kiểm tra, cũng cần người ở hiện trường để hiển thị hiệu ứng, và chỉ phù hợp với thiết bị trần; Tuy nhiên, mô hình này có độ an toàn cao hơn. Các phương pháp đo nhiệt độ truyền thống không đáp ứng được yêu cầu của trạm không giám sát để giám sát thời gian thực các vị trí quan trọng của thiết bị chính. Phát triển một loạt các ứng dụng, hệ thống đo nhiệt độ an toàn và đáng tin cậy, theo dõi nhiệt độ của các bộ phận quan trọng của các thiết bị quan trọng (đặc biệt là các thiết bị kín) trong thời gian thực, phát hiện kịp thời các nguy cơ hỏng hóc, thực hiện các biện pháp để ngăn ngừa tai nạn mở rộng hơn nữa, có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo hoạt động an toàn của lưới điện.

Nguyên tắc và đặc điểm kỹ thuật của một số cảm biến đo nhiệt độ không dây thường được sử dụng trong tủ chuyển mạch điện áp cao 2 35kV

2.1 Nguyên tắc đo nhiệt độ không dây

Nguyên tắc cơ bản của đo nhiệt độ không dây là: cảm biến nhiệt độ, cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, cảm biến bán dẫn, cảm biến nhiệt độ bề mặt, cảm biến không dây thụ động. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến nhiệt là điện trở sẽ thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ và điện trở có độ nhạy cao, có thể dễ dàng phát hiện sự thay đổi nhiệt độ; Nhược điểm là trở kháng là phi tuyến tính, yêu cầu phạm vi nhiệt độ nghiêm ngặt, các thành phần dễ bị lão hóa, tuổi thọ tương đối ngắn, với tuổi thọ ngắn, độ chính xác và ổn định cũng sẽ giảm. Nhiệt kế hồng ngoại được đặc trưng bởi loại không tiếp xúc, không can thiệp vào trạng thái của vật được đo; Điểm yếu của nó là dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ và các yếu tố khác. Cảm biến bán dẫn có độ chính xác cao hơn, nhưng so với thermistor, thời gian phản ứng của nó chậm hơn. Ưu điểm của cảm biến bán dẫn là độ an toàn cao, độ chính xác nhận dạng cao và độ tin cậy cao hơn. Nó được đặc trưng bởi việc sử dụng nhiệt độ thụ động và phương pháp truyền dẫn không dây để đạt được phép đo nhiệt độ của tủ chuyển đổi. Ưu điểm của nó là kích thước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp, nhưng nhược điểm của nó là khoảng cách truyền tín hiệu ngắn hơn, và khi truyền không thể có chướng ngại vật, nếu điểm đo xuất hiện dịch chuyển hoặc rung động, nó sẽ gây ra sự thay đổi pha, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo nhiệt độ. Cảm biến không dây thụ động sử dụng phương pháp thu thập năng lượng để lấy năng lượng cần thiết cho cảm biến, loại bỏ pin và phương pháp lấy điện CT thông thường. Sử dụng phương pháp đẳng thế để đạt được sự an toàn và độ tin cậy của lưới điện áp cao, công nghệ EH có các tính năng như chu kỳ, tiêu thụ năng lượng thấp và là hướng phát triển của đo nhiệt độ không dây trong tương lai.

2.2 Đặc điểm kỹ thuật của nhiệt độ này

Dưới đây là về các đặc tính kỹ thuật của hệ thống đo nhiệt độ không dây thụ động, tức là khi thanh cái đi qua dòng điện xoay chiều, một từ trường biến đổi chéo được hình thành gần thanh cái, thường được giải phóng vào không khí và không thể khai thác được. Bây giờ, một thanh kim loại đặc biệt được lắp đặt trên hàng chính cho phép năng lượng từ trường chảy qua thanh kim loại, trong khi trên thanh kim loại có một cuộn dây giải phóng đủ dòng điện khi dòng điện kết hợp lại với nhau trước khi truyền nhiệt đến MCU bằng mạng vô tuyến. Cảm biến sử dụng từ trường AC vô dụng ban đầu để cung cấp năng lượng cho MCU, cho phép nó hoạt động trong một thời gian dài mà không cần pin, tuổi thọ hơn 10 năm và về cơ bản không cần sửa chữa. Không giống như tấm thép silicon nói chung, tấm thép silicon có một đường thẳng, dòng điện chính và thứ cấp có mối quan hệ tuyến tính, khi dòng điện chính lớn, dòng điện thứ cấp sẽ được hấp thụ bởi một lượng lớn dòng điện thứ cấp, dẫn đến dòng điện thứ cấp không thể được giải phóng, gây nguy hiểm. Cảm biến không dây thụ động sử dụng một hợp kim đặc biệt có phạm vi tuyến tính nhỏ, từ trường nhanh chóng đạt đến trạng thái bão hòa, dòng điện chính tiếp tục tăng và dòng điện hầu như không tăng, do đó không cần thiết bị sưởi ấm và không tạo ra xoáy và tăng nhiệt độ.

Nhiệt kế không dây thụ động, kích thước nhỏ hơn, sau khi lắp đặt, chiều cao của nó và vòng sắt tiếp xúc động cao, về cơ bản sẽ không ảnh hưởng đến khoảng cách cách nhiệt, cũng không ảnh hưởng đến sự an toàn của thiết bị điện. Tín hiệu cảm biến không dây thụ động phải truyền ra từ tủ công tắc, cách xa hơn hai mươi mét, cho nên không có thiết bị tiếp nhận nào trong tủ công tắc, cũng không có cáp điện, cũng không có ăng ten, chỉ có một cảm biến, sẽ không sinh ra bất kỳ ảnh hưởng nào đối với an toàn thiết bị điện. Hiện nay, hầu hết các thiết bị cảm biến không dây của Trung Quốc sử dụng các thành phần cảm biến kỹ thuật số nhập khẩu có độ chính xác cao, và tất cả đều sử dụng đo nhiệt độ tiếp xúc. Cảm biến này có thể cho phép đo nhanh sự thay đổi nhiệt độ gần điểm nóng, cho phép tăng độ chính xác cao. Tất cả các chương trình truyền dữ liệu đều phải trải qua kiểm tra, dữ liệu kiểm tra ra đều sẽ bị xóa, cho nên sẽ không do truyền tải mà sinh ra nhiệt độ sai lệch. Kích thước nhỏ, có thể được trang bị cho tiếp xúc động, tiếp xúc tĩnh, dây vào và ra của máy biến áp, khóa dao và các bộ phận khác, một hình thức cài đặt của nhiều cảm biến, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng.

Số nhà máy của tất cả các cảm biến được cố định, chỉ cần phù hợp với thiết bị tiếp nhận, không cần phối hợp trước hoặc sửa chữa và thay thế chuyên dụng. Hệ thống cảm biến sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia tần số, mỗi cảm biến sử dụng cùng một dải tần để giao tiếp, dải tần cần thiết sẽ không vượt quá 20 ms. Cảm biến nhiệt độ không dây thụ động và các cảm biến khác như nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh, màn hình trực tiếp, máy hút ẩm, cảm biến dịch chuyển và các cảm biến khác sử dụng cùng một kiến trúc thông tin, có thể chia sẻ một thiết bị tiếp nhận duy nhất, thuận tiện cho việc lắp đặt cảm biến sau này để thu thập các lượng vật lý khác. Đồng thời, các giao diện tiêu chuẩn như MODBUS, 61850 cũng được tích hợp, cho phép giao tiếp với các nhà sản xuất khác. Chia sẻ tài liệu cho các mặt bằng khác, cung cấp các giao diện chia sẻ khác nhau. Nó có giao diện truyền thông RS485, giao diện truyền thông TCP/IP, giao diện truyền thông RS232. Để thuận tiện cho người dùng sử dụng, có nhiều giao diện hiển thị, có giao diện hiển thị của các tủ công tắc và các nhà biến điện riêng biệt, và có thể tập trung dữ liệu của toàn tỉnh vào máy chủ. Nhiệt kế không dây thụ động khắc phục những thiếu sót của việc cung cấp năng lượng pin không đủ và cung cấp nhiều năng lượng hơn để truyền dữ liệu ngay cả ở nhiệt độ cao hơn. Phạm vi nhiệt độ là -45~125 độ C, hiện tại các nhà sản xuất vẫn đang tiếp tục cải thiện, nhiệt độ trong tương lai sẽ là giữa -45~135 độ C.

3 Ứng dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây thụ động trong tủ chuyển mạch điện áp cao 35kV

Để cải thiện công việc sửa chữa của trạm biến áp, giải quyết kịp thời vấn đề nhiệt của tủ chuyển đổi điện áp cao, hệ thống đo nhiệt độ không dây đã được chọn. Theo các quy định có liên quan, kết hợp với các điều kiện thực tế của tủ chuyển mạch điện áp cao 35 kV để gỡ lỗi tại chỗ, thử nghiệm, thu thập dữ liệu, phân tích, xác minh rằng hệ thống là đáng tin cậy và thiết thực. Sau khi áp dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây, trạm biến áp kiểm soát hiệu quả vấn đề nhiệt của tủ chuyển mạch điện áp cao 35 kV, đảm bảo an toàn cung cấp điện.

4 Hệ thống đo nhiệt độ không dây Ancory

4.1 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

4.2 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.

1. 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.

4.3 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.

5 Kết luận

Tóm lại, tủ chuyển mạch điện áp cao 35kV hiện nay sử dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây thông thường khó đáp ứng yêu cầu. Và tủ chuyển mạch điện áp cao là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, nếu có sự cố, nó sẽ gây ra một tác động lớn. Tủ chuyển mạch điện áp cao 35 kV sử dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây để đo, thiết bị đo dễ lắp đặt và kết quả đo nhanh, phù hợp hơn với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ hiện nay. Trong công nghệ đo nhiệt độ trong tương lai, các vấn đề phát sinh trong việc sử dụng nên được tóm tắt và nghiên cứu kết hợp với tình trạng ứng dụng thực tế, và hệ thống đo nhiệt độ nên được hoàn thiện trong việc học tập và tìm hiểu liên tục.

35kV HV Switchgear Hệ thống đo nhiệt độ trực tuyến

35kV HV Switchgear Hệ thống đo nhiệt độ trực tuyến