Thời gian: 2 tháng 9 năm 2023 |Nguồn: Acrel
Tóm tắt: Với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế xã hội, hệ thống điện ngày càng chuyển dịch theo hướng điện áp cao, công suất lớn.Các công nghệ, thiết bị mới của hệ thống điện xuất hiện vô tận, công suất truyền tải điện ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên, phụ tải điện cao áp do các thiết bị điện cao áp mang theo cũng khiến nhiệt độ của chính nó tăng lên là thủ phạm đe dọa sự ổn định của lưới điện.Nhiệt độ thiết bị đã trở thành một thông số quan trọng đảm bảo sự hoạt động ổn định của các thiết bị truyền tải điện trong lưới điện hiện tại. Dựa trên nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt độ của các thiết bị điện cao áp, bài viết này phân tích cấu trúc và ứng dụng của hệ thống đo nhiệt độ không dây, phân tích ưu, nhược điểm trong việc áp dụng và đưa ra các ví dụ ứng dụng làm tài liệu tham khảo cho việc vận hành ổn định và phát triển hệ thống điện nước ta.
Từ khóa: Hệ thống đo nhiệt độ không dây;thiết bị điện cao thế;ưu điểm và nhược điểm
Các thiết bị điện cao thế trong hệ thống điện nước ta có nhiều điểm kết nối khác nhau như khớp chuyển mạch cách ly, nút thanh cái, v.v. Do vấn đề về chất lượng trong quá trình sản xuất hoặc an toàn, nhiều thiết bị sẽ gặp sự cố tiếp xúc kém và điện trở lớn sẽ được tạo ra trong quá trình sử dụng, dẫn đến vấn đề tăng nhiệt độ.
1. Nguyên nhân tăng nhiệt độ của thiết bị điện cao thế
Việc ứng dụng hệ thống đo nhiệt độ không thể tách rời khỏi việc phân tích nguyên nhân gây ra vấn đề tăng nhiệt độ. Đầu tiên là vấn đề chất lượng và lắp đặt của chính các thiết bị điện cao áp, đặc biệt là tại các mối nối bu lông của thiết bị. Các điểm kết nối có đáp ứng hay không Các tiêu chuẩn và độ kín có đạt tiêu chuẩn hay không đều ảnh hưởng đến cường độ điện trở. Nhiều kết nối thiết bị sẽ gặp sự cố không đồng đều và thô trong quá trình lắp đặt.Việc mài không đúng cách cũng sẽ dẫn đến tăng điện trở và tiếp xúc kém, ảnh hưởng đến việc sử dụng thiết bị và làm cho vấn đề tăng nhiệt độ trở nên rõ ràng. Thứ hai, bảo vệ bất cẩn trong quá trình vận chuyển thiết bị điện cao áp sẽ gây va đập, dẫn đến biến dạng các điểm kết nối hoặc các bộ phận quan trọng, từ đó dẫn đến tiếp xúc kém. Thứ ba, bản thân bề mặt kim loại của thiết bị điện cao thế dễ bị ăn mòn hoặc phản ứng oxy hóa, các vấn đề trên bề mặt thiết bị cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng tiếp xúc của thiết bị.Môi trường làm việc kém của một số thiết bị điện, chẳng hạn như nhiệt độ cao, mưa, tuyết và gió mạnh, sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa của thiết bị, gây ra các vấn đề tăng nhiệt độ nghiêm trọng. Thứ tư, các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến khả năng tiếp xúc kém khi kết nối của thiết bị .Nhiều vị trí vận hành thiết bị tương đối phức tạp và các liên kết khác nhau như lắp đặt, sử dụng và bảo trì thiết bị cũng dễ xảy ra lỗi, dẫn đến nhiều đầu nối cáp và công tắc cách ly tiếp xúc kém cũng như các vấn đề tăng nhiệt độ nghiêm trọng. Thứ năm, thiết bị đang trong tình trạng kém hoạt động áp lực tải cao trong một thời gian dài.Bản thân thiết bị điện cao áp mang chức năng truyền tải và ứng dụng điện cao áp.Một khi dòng điện quá lớn và vượt quá khả năng mang theo của thiết bị, cộng với tác dụng nhiệt của chính dòng điện, nhiệt độ của thiết bị sẽ tăng lên nhanh chóng.
Trong quá trình vận hành thiết bị thực tế, năm sự cố trên sẽ xảy ra tại các khớp nối của cầu dao, thiết bị ngắt kết nối, khớp nối cáp, ống lót và thanh cái, v.v. Những khu vực này có nhiều lỗi và dễ xảy ra sự cố tăng nhiệt độ.Trong quá trình kiểm tra và bảo trì hàng ngày, nhân viên cần tập trung vào công tác kiểm tra, bảo trì. Trong quá trình kiểm tra thiết bị, việc đo nhiệt độ của thiết bị không chỉ có thể nắm bắt được tình trạng của thiết bị trong quá trình sử dụng mà còn phát hiện kịp thời lượng nhiệt quá mức do thiết bị kém sinh ra. tiếp xúc hoặc tải quá mức. Ở trạng thái tích điện, do ảnh hưởng của dòng điện và nhiệt, nhiệt độ bên trong cao hơn thế giới bên ngoài là điều bình thường, nhưng nhiệt độ thay đổi do bản thân thiết bị bị hỏng hoặc nhu cầu tải quá mức phải được theo dõi chặt chẽ.Vấn đề tăng nhiệt độ này sẽ khiến thiết bị bị lão hóa trầm trọng hơn, từ đó làm giảm tuổi thọ của thiết bị, thậm chí có thể khiến thiết bị bị cháy.Vì vậy, việc áp dụng hệ thống đo nhiệt độ cho các thiết bị điện cao thế là rất cần thiết.
Ở Trung Quốc, các phương pháp đo nhiệt độ được sử dụng nhiều nhất cho thiết bị điện cao áp là phương pháp chip sáp hiển thị nhiệt độ, phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại, phương pháp đo nhiệt độ sợi quang và hệ thống đo nhiệt độ không dây. Cả phương pháp hiển thị nhiệt độ và nhiệt kế hồng ngoại đều được vận hành thủ công và dữ liệu không thể được thu thập trong thời gian thực.Thông qua phép đo sợi quang, có thể thu được kết quả đo theo thời gian thực.Tuy nhiên, trong trường hợp điện áp cao và thấp, nó không thể cách ly hoàn toàn các yếu tố môi trường và không thể đáp ứng các yêu cầu về thông số kỹ thuật thiết bị điện cho thiết bị điện áp cao.Hơn nữa, khi lắp đặt vào tủ cũng gặp những trở ngại lớn trong quá trình lắp đặt do các vấn đề như sợi quang không chịu được nhiệt độ cao và đi dây khó khăn. Công nghệ đo nhiệt độ không dây hiện tại chủ yếu dựa vào chế độ truyền không dây hiện tại khắc phục các vấn đề về kết nối và gắn kết của vòng sơ cấp và thứ cấp, từ đó nâng cao độ an toàn khi sử dụng nguồn điện cao thế.
2. Phân tích cấu trúc và ứng dụng thiết bị của hệ thống đo nhiệt độ không dây
Thành phần của hệ thống đo nhiệt độ không dây có thể được chia thành phần cảm biến nhiệt độ và phần hiển thị và phân tích kết quả theo dõi nhiệt độ, cũng như phần cứng và phần mềm của hệ thống. Cấu trúc của hệ thống đo nhiệt độ không dây cho nguồn điện áp cao thiết bị như trên Hình 1 thường được lắp đặt các cảm biến nhiệt độ tại các điểm nối của tủ công tắc, các mối nối cáp, cầu chì... Để đảm bảo độ chính xác của phép đo, cảm biến thường ở cùng vị trí điện áp với đối tượng thử nghiệm, Sau đó, tín hiệu thu thập được truyền và hiển thị bằng công nghệ không dây. Để đảm bảo an toàn cho việc đo nhiệt độ, các bộ phận làm việc ở điện áp cao và điện áp thấp được cách điện để tránh rò rỉ và các tai nạn khác. Thông thường, nhiều kênh được cung cấp trên bề mặt bên ngoài của thiết bị làm việc để theo dõi thời gian thực và xử lý dữ liệu ở nhiều địa điểm.Sau đó, dữ liệu mà máy thu nhận được sẽ được truyền đến máy tính thông qua cổng nối tiếp hoặc song song và được phân tích và xử lý bằng chương trình được lập trình sẵn.
Hình 1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo nhiệt độ không dây cho thiết bị điện cao áp
2.1 Cảm biến nhiệt độ
Chức năng của cảm biến nhiệt độ là chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện.Thông thường, máy đo cặp nhiệt điện Pt100 được sử dụng và độ chính xác đo của nó có thể đạt tới 0,1 độ C.Cũng có thể sử dụng cảm biến dòng điện thu nhỏ không thông lượng, cảm biến này cũng có giá trị ứng dụng cao. Về mặt kỹ thuật, cảm biến từ tính chọn Permalloy tổn thất thấp làm lõi sắt và sử dụng công nghệ bảo vệ và công nghệ áp suất âm đặc biệt để nhận ra sự bù trừ tự động cho lõi sắt, sao cho lõi sắt ở trạng thái hoạt động lý tưởng với từ thông bằng 0. Ngoài thiết bị đo nhiệt độ, cảm biến nhiệt độ không dây còn bao gồm nguồn điện, mạch đo, mạch điều khiển logic và mạch liên lạc vô tuyến ở một tần số cụ thể. Để thích ứng với điều kiện làm việc cao hơn, nó thường được đóng gói trong ống co nhiệt ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có một số đặc tính chống thấm nước và chống bụi nhất định để đảm bảo sử dụng lâu dài. Diện tích của thiết bị đo nhiệt độ không dây thường nhỏ, nên giảm kích thước càng nhiều càng tốt để đáp ứng điều kiện làm việc trong quá trình sử dụng. Khi sử dụng cảm biến nhiệt độ, có thể sử dụng dây dán chịu nhiệt hoặc công nghệ dán để kết hợp cảm biến nhiệt phần tử với bề mặt của vật thể, nhưng cần chú ý giữ các điểm tiếp xúc gần để giảm sai số đo. Cảm biến nhiệt độ không dây phải có phạm vi làm việc tuyến tính rộng.Thông thường, phần tử cảm biến nhiệt độ -55 ~ 130 độ C được chọn và cảm biến nhiệt độ được chọn theo yêu cầu về độ chính xác của phép đo và sai số đo trong các điều kiện làm việc khác nhau.
2.2 Máy dò nhiệt độ không dây
Hệ thống đầu báo nhiệt độ không dây có nhiều kênh thu, có thể xử lý và hiển thị nhiều điểm đo khác nhau trong thời gian thực. Có các chức năng phán đoán và xử lý lỗi trong đầu báo nhiệt độ không dây.Một vùng an toàn được nhân viên đặt trước và thông tin thu thập được so sánh với ngưỡng đã đặt bằng máy dò nhiệt độ không dây.Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng, nó sẽ vào mô-đun xử lý lỗi và xuất ra văn bản cảnh báo, đồng thời xuất ra một bộ mức cao và thấp để bắt đầu tín hiệu và âm thanh cảnh báo. Ngoài các chức năng phát hiện và cảnh báo cơ bản, nhiệt độ không dây máy dò cũng có khả năng truyền thông tin.Nó có thể được kết nối với máy tính thông qua đường dữ liệu hoặc chip giao tiếp cổng nối tiếp / song song và nhân viên có thể giám sát nhiều công tắc và bộ phận tiếp xúc trong thời gian thực, đồng thời kiểm soát trạng thái hoạt động của chúng để phát hiện kịp thời các vấn đề an toàn hiện có.
2.3 Hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực
So với các cơ sở phần cứng như cảm biến và máy dò nêu trên, hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực thiên về hệ thống phần mềm trong hệ thống đo nhiệt độ không dây. Hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực là sự tích hợp của nhiệt độ không dây tổng thể đo lường hoạt động phần cứng, xử lý dữ liệu, thu thập tín hiệu và các chức năng khác.Nó giao tiếp với nhân viên thông qua giao diện máy khách, tải lên và đưa ra hướng dẫn. Để giảm cường độ lao động của người vận hành, nhân viên kỹ thuật đã phát triển một hệ thống giám sát nhiệt độ theo thời gian thực đáp ứng mô tả ở trên, để phân tích và xử lý nhiệt độ kết quả đo của phần cứng. Hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực có chức năng hiển thị nhiệt độ, lưu trữ dữ liệu, phân tích và so sánh dữ liệu lịch sử, cảnh báo lỗi, phân tích lỗi, phân tích trạng thái vận hành thiết bị, v.v. và nó có thể tích hợp và bổ sung các chức năng của phần cứng. Trong thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực, một số phương pháp thiết kế mô-đun có thể được sử dụng cho công việc xử lý dữ liệu dự phòng và mỗi đơn vị mô-đun được phân tách theo chức năng và dữ liệu được lưu trữ và được xử lý theo danh mục.Phương pháp thiết kế mô-đun này có thể giúp hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực có khả năng ứng dụng và an toàn cao hơn.Hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực có thể hỗ trợ nhân viên kỹ thuật thu thập, trích xuất, so sánh và phân tích một lượng lớn dữ liệu và có thể báo cáo các tình trạng bất thường khác nhau trong thời gian thực theo nhiệt độ khác nhau của các thiết bị khác nhau để đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị khác nhau. Đồng thời, hệ thống giám sát nhiệt độ thời gian thực còn có hiệu suất hoạt động toán học và hiển thị tốt, có thể hiển thị dữ liệu của một khoảng thời gian nhất định dưới dạng biểu đồ và đánh dấu dữ liệu để thuận tiện cho việc bảo trì sau này.
3. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống đo nhiệt độ không dây ứng dụng cho thiết bị điện cao thế
3.1 Ưu điểm kỹ thuật của hệ thống đo nhiệt độ không dây ứng dụng trong thiết bị điện
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, hệ thống đo nhiệt độ không dây đã trải qua nhiều lần nâng cấp và cập nhật, hiệu suất của nó ngày càng mạnh hơn và việc theo dõi nhiệt độ ngày càng chính xác hơn. Việc xây dựng nguồn điện hiện nay đòi hỏi hệ thống đo nhiệt độ không dây phải ngày càng mang tính thời gian thực và chính xác hơn, đặc biệt đối với các thiết bị điện cao áp.Hệ thống đo nhiệt độ không dây cũng được điều chỉnh liên tục bằng ứng dụng của thiết bị điện cao áp. Về khả năng thu tín hiệu, hệ thống đo nhiệt độ không dây mở rộng tần số tín hiệu cao hơn dựa trên đặc tính của thiết bị điện cao áp, có độ ổn định tốt và không dễ bị làm phiền bởi các yếu tố bên ngoài. Công nghệ truyền thông không dây được sử dụng trong truyền tín hiệu, tương đối đơn giản, tiêu thụ năng lượng và chi phí thấp, có thể được phân tích và xử lý theo dữ liệu nhận được và trạng thái làm việc của thiết bị có thể được được theo dõi trong thời gian thực mà không bị ảnh hưởng bởi các hạn chế về điều kiện thời tiết. Nhiệt độ của thiết bị có thể được theo dõi trong thời gian thực để tránh bị bỏ sót.Đồng thời, cảnh báo quá nhiệt của thiết bị có thể được đặt theo nhu cầu của người dùng và người vận hành có thể được nhắc nhở về vị trí thiết bị cụ thể thông qua âm thanh và tín hiệu.
3.2 Chưa ứng dụng đầy đủ hệ thống đo nhiệt độ không dây trong thiết bị điện
Việc đo nhiệt độ của thiết bị điện cao áp sử dụng hệ thống đo nhiệt độ không dây giúp giảm cường độ làm việc kiểm tra của người vận hành trạm biến áp, đồng thời cải thiện hiệu suất an toàn của thiết bị. Tuy nhiên, hệ thống đo nhiệt độ không dây cũng có một số nhược điểm nhất định sử dụng thực tế. Trước hết, hệ thống đo nhiệt độ không dây là một công nghệ hoạt động, cần có pin tích hợp để cấp nguồn.Khi hết pin, hệ thống đo nhiệt độ không dây sẽ tự động tắt, nhân viên không thể nhìn thấy nhiệt độ của thiết bị mà chỉ có thể khôi phục kết nối bằng cách ngắt đường dây để thay pin, dẫn đến số lần chuyển mạch bị gián đoạn. hoạt động và tình trạng mất điện ngoài kế hoạch trong trạm biến áp tăng lên rất nhiều. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta có thể cải tiến công nghệ, thay pin tích hợp bằng nguồn điện thụ động và sử dụng sóng điện từ do dòng điện điểm cố định tạo ra làm điện, nhờ đó độ tin cậy của toàn hệ thống được cải thiện. Thứ hai, một số chỉ báo kiểm soát nhiệt độ của thiết bị cấp nguồn thường bị lỗi trong ứng dụng thực tế.Đánh giá sơ bộ là pin của cảm biến đo nhiệt độ không dây không đủ pin.Sau khi mất điện và thay thế cảm biến đo nhiệt độ không dây, hiện tượng này vẫn tồn tại. Trong trường hợp này cần phát hiện hiện trường, gỡ lỗi lắp đặt đầu thu, rút ngắn khoảng cách giữa điểm đo nhiệt độ và nhiệt độ không dây hệ thống đo lường và tránh tình trạng này. Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ không dây với công nghệ hoạt động riêng không thể thay thế pin.Nếu phát hiện pin không đủ thì phải thay cảm biến không dây.Điều này không chỉ làm tăng chi phí bảo trì thiết bị mà còn gây tiêu tốn tài nguyên của thiết bị.
4. Ví dụ ứng dụng hệ thống đo nhiệt độ không dây
So với công nghệ hệ thống đo nhiệt độ không dây của nước ngoài, sự phát triển của công nghệ đo nhiệt độ trong nước tương đối tụt hậu, nhưng do sự quan tâm liên tục của ngành công nghiệp trong nước trong những năm gần đây nên sự đầu tư, nhân lực và vật lực trong lĩnh vực này đã được cải thiện.Trong ngành điện có rất nhiều thiết bị thiết bị phụ trợ, đặc biệt là thiết bị giám sát vận hành nguồn điện. Tức là khi đường dây chạy đến một tải nhất định hoặc nhiệt độ cao, thiết bị sẽ tự động ngừng cấp điện để tránh tai nạn. Những sản phẩm mới thiết thực này là chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện cao áp và giao diện của chúng được cài đặt sẵn và không thể thay thế. Mặc dù nó sẽ làm giảm việc tạo ra điện trở ở một mức độ nhất định, nhưng rất dễ gây ra hỏng hóc do làm việc lâu dài, điều này sẽ tăng lên điện trở của bản thân thiết bị và làm tăng nhiệt trong quá trình hoạt động. Nên lâu ngày dễ gây ra các tai nạn mất an toàn, gây nguy hiểm đến sức khỏe con người và tài sản của con người.Để ứng phó với tình trạng này, một số công ty trong nước đã áp dụng công nghệ đo nhiệt độ không dây vào sản xuất điện. Với sự phổ biến của công nghệ này, hiện nay nó không chỉ được sử dụng rộng rãi trong ngành điện mà còn trong các ngành công nghiệp khác có vấn đề về tăng nhiệt độ.
5. Kịch bản ứng dụng
Thiết bị đo nhiệt độ trực tuyến tiếp xúc điện phù hợp để theo dõi nhiệt độ các mối nối cáp trong tủ chuyển mạch cao áp và hạ thế, tiếp điểm cầu dao, dao cắt, đầu trung gian cáp cao áp, máy biến áp loại khô, thiết bị điện áp thấp và dòng điện cao .Nó có thể ngăn ngừa các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn do điện trở tiếp xúc quá mức và nóng lên do quá trình oxy hóa, lỏng lẻo, bụi và các yếu tố khác trong quá trình vận hành, từ đó cải thiện độ an toàn của thiết bị, phản ánh kịp thời, liên tục và chính xác trạng thái vận hành thiết bị và giảm tỷ lệ tai nạn thiết bị.
6. Cấu hình phần cứng hệ thống
7. Kết luận
Do sự phát triển không ngừng của cảm biến, truyền dữ liệu không dây, khai thác dữ liệu và các công nghệ khác, hệ thống giám sát thời gian thực về nhiệt độ điện cao áp sẽ trở nên khoa học hơn.Với việc ứng dụng và phổ biến hệ thống đo nhiệt độ không dây, ngành điện nước ta cũng ổn định và an toàn hơn, tiến bộ công nghệ đã góp phần vào sự phát triển của nước ta.
Người giới thiệu:
[1] Hướng dẫn ứng dụng và thiết kế lưới điện siêu nhỏ Acrel Enterprise.Phiên bản 2022.05
Hệ thống giám sát nhiệt độ trực tuyến chủ yếu bao gồm cảm biến nhiệt độ và bộ thu thập/hiển thị nhiệt độ ở lớp thiết bị, cổng tính toán biên ở lớp truyền thông và máy chủ hệ thống đo nhiệt độ ở lớp điều khiển trạm để thực hiện giám sát nhiệt độ trực tuyến của các bộ phận điện quan trọng của hệ thống chuyển đổi và phân phối điện.
Thời gian đăng: 26-12-2023
