水泥厂电气设备温升分析及实时监控

  在现代化的大型水泥工业中，电力系统是工厂企业的动力核心。电力系统的安全运行也一直是工厂设备维护的重中之重。

  据不完全统计,目前国内的众多水泥厂均不同程度地出现了变电站开关柜、封闭母线、隔离开关、电缆头等设备由于绝缘老化或接触不良而造成温度异常变化。当温度异常升高时，对设备主要有以下影响：

  1、对金属材料的影响：温度升高，金属材料软化．机械强度将明显下降。例如，铜金属材料长期工作温度超过200℃时，机械强度明显下降；短时工作温度超过300℃时，机械强度也明显下降。铝金属材料的机械强度也与温度密切相关。通常，铝的长期工作温度不宜超过90℃，短时工作温度不宜超过120℃。

  2、对电接触的影响：电接触不良是导致许多电气设备故障的重要原因，而电接触部分的温度对电接触的良好性影响极大。当电接触长期高于90℃时，电接触两导体表面会剧烈氧化，接触电阻明显增加，造成导体及其附件(零部件)温度升高，甚至可能使触头发生熔焊。由弹簧压紧的触头，在温度升高后，弹簧压力降低，电接触的稳定性更差，更容易造成电气故障。短时工作温度不宜超过130℃ 。

  3、对绝缘材料的影响： 温度过高，有机绝缘材料将会变脆老化，绝缘性能下降，甚至击穿，材料的使用寿命也将缩短。例如，A级绝缘材料在一定温度范围内，每增加8-10℃，材料的使用寿命约缩短50％。因此对电机类设备存在较大影响。温度过高，对无机绝缘材料的绝缘性能也有明显影响。如，电瓷的击穿强度在温度为80℃以下时约为250kv／mm。到100℃时，其击穿强度约为100kv／mm。

  4、对电子元器件的影响： 高温是许多电子元器件的大敌，如高温可使半导体元件热击穿，因为温度升高，电子激活程度加剧，使本来不导电的半导体层导通；高温使电子元器件的性能变劣，如在偏高酌温度下，电子元件的反向导电电流增加，长时间工作在超过95℃的环境中，会损坏设备。

  现在工厂普遍使用的是小车式开关柜，其断路器与开关柜之间采用插头连接，长期的大电流、触头老化等因素易致其接触电阻增大，从而造成触头温升过高甚至烧毁等现象。

  目前市场上，高压开关柜在设计过程中，为了安全防护和外观美观等综合要求，高压断路器、母线、触头、刀头被绝缘外壳密封起来，电气设备内部缺陷不易发现这些设备在运行过程中温度变化就不容易及时发现。影响设备不正常发热有以下几种情况：

  1：电气设备外部缺陷。电气外部设备缺陷主要问题就是连接不良，主要有以下几种，（1）开关、母线、线缆接头连接不良，螺栓为拧紧。（2）导体、触头长期运行的电化学腐蚀氧化。（3）大气中的有害气体、灰尘引起的腐蚀。（4）设备材质质量差，加工安装工艺不好造成导体损伤。（5）机械振动等各种原因所造成的实际截面积降低。（6）触头接触空气形成氧化电阻产生温升。

  2：电气设备本身质量问题。主要是指（1）、设备壳体内部电气故障.（2）绝缘介质劣化。（3）内部受潮介质损耗增大。（4）不同金属材料连接产生接触电阻。（5）电缆终端、中间头制作工艺缺陷。（6）铁芯涡流产生升温。（7）非线性负载引起的高次谐波等所引起的发热。

  3：使用不当。（1）短路引起温升。（2）带负荷拉闸造成弧光短路发热。（3）超负荷运行。

  因为水泥厂供电系统长期处于运行状态，封闭母线、穿墙套管、开关触点、母排连接处因氧化或者接触电阻过大而发热，但是又无法检测，如果长期处于异常发热状态就会可能导致短路跳电，发生电气事故。因此对这些电气设备的重要部位的温度上升情况进行实时的在线检测，随时掌握电气设备 的运行状态，对设备的预防性维护，尤为重要。

  为满足电力设备温度监控，北京斯拓高科电气有限公司研发的ST4.0无线测温系统，完全实现了对电气设备温度实时监控。ST4.0系统主要有以下特点：

  1、无线监测系统ST4.0将各个采集装置采集到的温度信号，通过无线发射模块发送给无线接收装置，是采用先进的Zigbee无线组网技术，2.4G频率进行通信，抗干扰强。

  2、采集装置由高能电池供电，供电时间3-5年，无需外部布线供电，安装便利。

  3、安全性高、可靠性好。ST4000在设计过程中采用了多种抗干扰措施。静电放电抗干扰符合4级，电快速瞬变脉冲群抗干扰性符合4级，高压冲击抗干扰符合4级，浪涌抗干扰符合3级，面板防护等级符合IP54，壳体防护等级符合IP20.

  4、能通过管理系统实时、直观的观察到各测温点运行温度的变化情况.

  5、通过对所有现场检测到的数据，能自动生成指定时间段的温度变化趋势、历史事件统计，以及所需要的曲线图和图表。

  6、系统能够对所检测到的数据进行分析，提前预知和判断被监测点故障，详细显示故障点的位置。

  7、报警温度可以根据用户的实际情况自行设定，对监测点温度警戒值、温度危险值可进行现场设定在温度超过预警线时系统可进行声、光报警并输出相应无源开关触点,使维护人员及时排除故障，杜绝故障的发生。

  对电气设备温度的可靠控制是企业安全运营的重要保障，全面掌握设备运行情况，实时监测电气设备关键点温度，能够对设备隐患及时处理，避免设备事故发生，提高整个电力系统的运行可靠性。