【应用案例】无线测温系统在设备点检中的研究与应用
未晓妃
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
轧钢厂有4条生产线，棒材生产线有33台高压柜、15台行车，棒线；高速线材生产线有40台高压柜、19台行车；型钢生产线有30台高压柜、16台行车；总计103台高压柜、50台行车。本文对无线测温装置在开关柜、行车电机和关键电机中的应用进行阐述，实现对真空断路器触头、行车电机和关键设备电机的温度控制、实时报警等功能，提前发现隐患并进行预防处理，避免关键设备突然损坏造成不可估量的损失。
1设备点检中遇到的问题
高压开关柜检查主触头的方法为停电、将小车摇出后进行紧固和温度测量，点检周期为每季度，而设备的劣化是无周期、无规律的，尤其是高压开关的主触头，需要对其进行实时监控，掌握其劣化趋势，及时发现隐患并进行处理，否则一旦发生异常，后果难以想象。因行车使用频繁，若每日停下来对其进行全*点检较为困难。若采用PT100测温元件对电机进行实时测温，因行车需来回吊运钢材、钢坯，无法保证线路的安全性，实施起来更为困难。
2高压开关柜、行车电机运行情况分析
针对2021年出现的高压开关柜、行车电机等设备异常情况进行统计，具体如下：
（1）5月19日，棒材春防期间，对高压柜动静触头进行紧固时发现，1号加热炉高压配电柜静触头有变色的现象。
（2）7月1日，棒线春防期间，将高压柜中轧整流柜小车摇出清灰紧固，发现小车的动触头B相有变色现象。
（3）9月8日，型钢原料跨1号行车主钩电机烧损，经检查为定子绕组缺相造成。
（4）9月24日，型钢中压水站3号泵电机烧损，经检查为3号泵油泵电机损坏，造成电机缺油运行烧损。
对上述4起异常情况分析发现：在高压开关柜运行中，不能有效观察动、静触头接触是否良好、不能检查动静触头螺栓是否松动，是造成触头温度异常、触头变色的主要原因。行车电机和关键设备电机的日常点检，具有一定的周期性，无法做到实时监测，当电机温度发生异常，如果不能及时发现并处理，在一段时间内，电机将发生损坏。
3解决方案
无线测温传感器的选择
表 1 有源无线测温传感器、无源无线测温传感器对比
4无线测温系统的现场应用及改进
现场安装无线测温系统，对高压开关柜的主触头和行车电机等的温度进行实时监控，经过一段时间的使用，及时发现了一些超温报警和隐患，采取措施进行处理，避免了电机烧损、高压开关柜发生重大事故障，有效提升了点检效率。
4.1无线测温系统预防管理效果
在使用无线测温系统过程中，发现了一些超温报警的情况。
（1）棒材水泵房精轧浊环泵电机发生超温报警，到现场查看，对电机机身温度进行测量，温度为75℃，当即投入备用电机。对超温报警电机进行检测，发现电机绝缘阻值降低，避免了电机被烧损。
（2）棒线空气排烟机电机在运行过程中超温报警，现场检查发现，电机散热风机损坏，导致电机温度逐步升高。更换使用备机，确保了生产稳顺运行。
（3）棒材高压配电柜发现母联柜上触头B相温度高达54℃，随即向上级供电部门申请倒闸操作，检查发现静触头变色，有螺栓松动的情况。对其进行紧固和打磨后，重新安装。二天查看温度情况，下降为38℃，避免了高压开关发生重大事故。
4.2无线测温系统的改进
无线测温系统运行近一年，对运行中发现的问题进行了相应改进。
（1）行车在吊运钢坯、钢材过程中，由于行驶距离远近不同，无线温度传感器的信号不太稳定。通过将传感器内部天线焊接加长，增加了信号的传输距离，保证了信号稳定传输。
（2）棒材母联柜触头温度报警值为55℃，由于无源无线温度传感器安装在主触头套管上，测量温度值较实际温度偏差较大。更换为一种微型无源无线温度传感器，安装在高压开关柜主触头上，可以更加准确地测量触头温度。
4.3目前生产应用中的不足之处
（1）轧钢厂有103台高压柜，其中，有22台为整流变高压柜。整流变压器负责给直流电机供电，只有轧制过程中才有电流通过，而无源无线温度传感器的供电方式为感应电流式，通讯频率为10～60s。也就是说，在直流电机无轧件轧制时，无源无线测温传感器无法感应到主触头温度，需要使用有源无线温度传感器，工作方式为感应温度式。这样，无论主触头是否有电流流过，都可以实时将触头温度并显示在测温主机上。
（2）高压开关柜的输出模块已经接入声光报警灯，一旦超温，将发出声光报警。但是，未接入PLC控制系统，不能在监控画面上显示信号。
（3）行车等电机的温度监控已经按计划接入就近操作台的测温主机内，只有操作台才能看到报警和温度。下一步，计划将所有操作台的测温主机通过光纤将信号传递回电工值班室监控电脑上，实现全厂无线测温系统温度的集中监控。
5 安科瑞温度在线监测系统解决方案
5.1概述
电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。
Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了较大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。
5.2应用场所
适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。
5.3系统结构
温度在线监测系统结构图
5.4系统功能
测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。
系统具有以下主要功能：
温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。
温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。
运行报表：查询及打印各测温点时间的温度数据。
实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。
历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。
5.5系统硬件配置
温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。
作者介绍
未晓妃，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为微电网能效管理和环保安全用电。