1 電纜中間頭溫度升高故障的后果

近年來,諸多用電設(shè)施環(huán)境因為電纜著火引起的火災(zāi)事故頻繁發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)汁,全國近十年來發(fā)生因電纜著火蔓延成災(zāi)的重大事故逾百起,累計燒毀電纜32萬多米,恢復(fù)重建工作耗資大,費時長,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大,甚至損壞主設(shè)備,而且修復(fù)困難,長時間不能恢復(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,電纜中間頭無處不在,由于電纜中間接頭是由人工在現(xiàn)場安裝完成的,受到施工環(huán)境和運行環(huán)境的影響,可能會因為安裝失誤、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會釋放出大量的能量,對周邊其它電力設(shè)施或人員造成危害,會導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)停電癱瘓,且搶修恢復(fù)周期長,經(jīng)濟(jì)損失巨大。

2 電纜中間接頭現(xiàn)狀及存在問題

動力廠承擔(dān)著公司電纜線路的運行和維護(hù)任務(wù),在長時間的運行維護(hù)過程中,發(fā)現(xiàn)公司新區(qū)電纜中間接頭的運行維護(hù)存在很大的問題:

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

(3)數(shù)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(zhǔn)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(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,對電纜中間接頭室的巡檢頻次減少,不能及時發(fā)現(xiàn)電纜運行中的溫度變化。

3 電纜中間接頭無線測溫技術(shù)應(yīng)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(tǒng),既可以解決人員少不能保證檢測頻率問題,又能實時監(jiān)測每個電纜中間頭工作溫度,并將檢測結(jié)果上傳至長鋼站后臺系統(tǒng),當(dāng)某個電纜中間頭溫度達(dá)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(xiàn)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(dǎo)致電纜著火停電等重大事故發(fā)生。

(1)電纜中間頭無線測溫系統(tǒng)的組成。電纜中間頭無線測溫系統(tǒng)是由溫度傳感器、溫度監(jiān)測器、通訊網(wǎng)絡(luò)、在線監(jiān)測軟件平臺四部分組成。

1. 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),只有一個數(shù)據(jù)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(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)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(guī)格型號:RVVSP2?0.75mm2。

溫度傳感器技術(shù)參數(shù):

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(shù)據(jù)傳輸接口:單總線數(shù)字信號傳輸;

外形尺寸:51mm?26mm?12mm。

1. 溫度監(jiān)測器。溫度監(jiān)測器具有較高的可靠性和安全性,溫度監(jiān)測器的LED數(shù)碼顯示屏循環(huán)顯示出每個探測點的溫度值,通過RS485方式上傳到監(jiān)控計算機,方便運行人員能夠?qū)﹄娎|溫度進(jìn)行準(zhǔn)確地巡檢,對電纜運行狀態(tài)能夠及時地掌握。一臺溫度監(jiān)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(jiān)測器可帶128個溫度傳感器。

溫度監(jiān)測器的性能指標(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;

報警輸出:1個(無源接點)250VAC、0.6A或24VDC、5A。

1. 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計算機。

根據(jù)現(xiàn)場情況,采用無線RS485通訊方式組網(wǎng);

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

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(wǎng);

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(xié)議:透明傳輸協(xié)議、Modbus協(xié)議;

工業(yè)設(shè)計:可確保無線485模塊工作于各種惡劣環(huán)境工業(yè)場合長期運行。無線485模塊沒有后續(xù)費用,后期維護(hù)方便,當(dāng)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(jiān)測軟件平臺。
2. 無線監(jiān)測軟件由實時數(shù)據(jù)采集和顯示、歷史數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)管理、報警聯(lián)動等部分組成,它能對分布在不同地點電站實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、集中管理,對電纜接頭室內(nèi)電纜中間頭溫度、各種開關(guān)量傳感器等進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和處理,及時發(fā)現(xiàn)問題和隱患,并具有如下優(yōu)點:

可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)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(jìn)行管理,對機房電纜層內(nèi)電纜溫度,環(huán)境狀態(tài)、報警信息等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視,具有良好的擴充性。

系統(tǒng)可以提供聲光、手機短信等多種報警方式,保證警情及時發(fā)出。

網(wǎng)絡(luò)斷線自動報警、設(shè)備工作異常引起數(shù)據(jù)中斷報警。提供精確定位式報警。報警信息查詢?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,報警數(shù)據(jù)查詢等各種數(shù)據(jù)查詢功能。

4 現(xiàn)場實施

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

5 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(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，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(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過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)計遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

5.2應(yīng)用場所

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、機場、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。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.4系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

1. 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點指定時間的溫度數(shù)據(jù)。

1. 實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)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。

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

5.5系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

6結(jié)語

增加電纜電纜中間頭無線測溫系統(tǒng)后,達(dá)到了預(yù)期的效果:能夠在24小時實時監(jiān)控383個電纜中間接頭的溫度,溫度信息及時、準(zhǔn)確,并能及時發(fā)現(xiàn)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(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn):

1. 曲鴻章.電纜頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的可用性[J].北京:煤炭技術(shù),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(shù)應(yīng)用
4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022年05版