智能开关柜测温传感器可靠性及实践

智能开关柜测温传感器可靠性及实践

任友恒 张凯 李永豪  赵广芦

山东泰开真空开关有限公司  271000  山东泰安

摘要：在开关设备通电运行过程中，开关柜内的一次触头由于粉尘落灰、表面氧化等原因引起触头接触电阻增大，会导致触头部位发热。导电回路中温升过高会影响开关设备的安全运行，如果控制不当，势必影响到手车动触头的性能，缩短其使用寿命。对开关设备导电部分进行温度监测的方法有传统的定期抽检测温和目前较为先进的在线测温两大类。近年来开关柜的温度在线监测技术迅速发展并形成多种技术方案，广泛应用于各类开关柜设备中。测温传感器采集数据的真实性、准确性与生产厂家的技术能力和工艺质量有关，还与传感器安装方式和安装位置有关。在进行开关柜温升在线监测结构设计时，需要考虑测温探头安装位置及安装方式的合理性，避免测温结果受到外界过多干扰而出现误差。

关键词：智能开关柜；测温传感器；可靠性；实践

1问题的提出

某公司KYN28A-12(Z)/T1250A-31.5kA智能开关柜采用无源无线测温技术，无线测温传感器安装于断路器手车的动触头上。测温传感器实时测量触头的温度，所测温度数据通过无线方式发送出去。测温系统主机接收RS485发送来的现场数据信息，以期达到远程监控目的。

为验证传感器测温数据的准确性，对各监测点位进行实时测温的同时，又辅助采取了传统的热电偶型温升测试仪，通过对同一监测点位采取两种不同原理而获得的温度数据进行比对，根据偏差值的大小判断传感器测温的准确性和可靠性。为便于研究分析温升变化规律，温升试验按如下技术方案开展。

1.1设备布置及电流方向

试验样机采用KYN28A-12中置柜结构，内置12kV智能真空断路器手车。试验电流从母线室穿墙套管外端引入柜内上分支母线，依次经过开关柜的上静触头、断路器手车的上动触头、断路器手车的下动触头、开关柜的下静触头和下分支母线到线路短接点。

1.2测温点位及试验电流值

测温点位为手车的动触头，包括3个上触头(依次标记为进线A、进线B和进线C)和3个下触头(依次标记为出线A、出线B和出线C)；施加试验电流值为1.1倍额定电流，即1375A。

2概述

智能开关柜测温传感器是一种重要的设备，它能够实时监测开关柜内部的温度变化，确保设备在安全工作范围内运行。然而，在实践中，发现了一些关于传感器可靠性的问题。

首先，传感器的准确性是可靠性的关键因素之一。在现实应用中，由于开关柜内部环境的复杂性，传感器可能会受到周围温度、湿度等因素的干扰，从而导致测量结果的不准确。为了解决这个问题，需要对传感器进行精确的校准，并采取合适的防护措施，以保证其工作的稳定性和准确性。

其次，传感器的稳定性也是可靠性的重要指标。在开关柜的工作环境中，温度可能会有较大的波动，传感器需要能够稳定地工作，不受环境变化的影响。为了提高传感器的稳定性，可以采用温度补偿技术，通过软件算法对传感器的测量结果进行修正，从而提高其稳定性和可靠性。

另外，传感器的耐久性也是影响可靠性的关键因素之一。开关柜作为电力系统的核心设备，其工作环境通常比较恶劣，因此传感器需要具备良好的耐久性，能够在长时间的运行中保持良好的性能。为了提高传感器的耐久性，可以采用高品质的材料和先进的制造工艺，确保传感器能够在恶劣环境下长时间稳定运行。

3提升开关设备测温可靠性的改进措施

3.1测温传感器的校验

自取能无线测温装置是一种用于测量温度的设备，其工作电能获取需要经过取能、稳压、保护、能量释放等环节。根据相关标准要求，智能单元和温度监测装置必须与开关设备一同进行型式试验。

在进行温升试验之前，传感器可能已经进行了绝缘、局放等试验项目。这些试验项目是为了确保传感器在高温环境下的工作稳定性和安全性。然而，高电压和强磁场可能会对自取能无线测温装置的各个环节产生一定影响。为了排除这些影响，经过型式试验验证定型后的传感器被认为是没有这些问题的。

3.2对温升测试仪的热电偶固定方法进行变更

首先，需要了解为什么需要保持与传感器接触方式的一致性。热电偶的测量原理是通过两个不同材料的热电效应来测量温度变化。当热电偶与被测温度物体接触时，其产生的热电势差会传递到传感器中进行测量。如果热电偶的固定方法与传感器接触方式不一致，会导致热电势差传递不畅，从而影响测量结果的准确性。

为了解决这个问题，决定采用锡箔纸粘贴式的固定方法。这种方法可以确保热电偶与传感器保持紧密接触，从而提高测量的准确性。使用锡箔纸的原因是它具有良好的导热性能和可塑性，可以很好地适应热电偶和传感器的接触表面形状。

3.3对测温传感器的安装增加辅助固定

传感器在各个领域中扮演着至关重要的角色，准确的测量和监测数据对于许多行业的运行和安全至关重要。然而，传感器的固定方式可能会影响其性能和准确性。为了解决这个问题，引入了一种改进的传感器固定方式：采用钢带紧定螺钉压紧+端部打结方式。

传感器的稳定性是改进的主要目标。通过采用钢带紧定螺钉压紧+端部打结方式，可以有效地增强传感器的固定性能。这种方式利用了钢带的强度和螺钉的紧固力，使传感器能够牢固地固定在所需位置上。此外，通过在钢带的端部进行打结，可以进一步增加固定的稳定性。

这种改进措施的好处是显而易见的。首先，传感器的稳定性得到了显著提高，这意味着传感器在工作过程中不会出现松动或偏移，从而减少了因松动而引起的误差。其次，通过增强固定性能，传感器能够更好地适应各种环境和工作条件，提高了其长期稳定性和可靠性。

除了稳定性和可靠性的提升，这种改进措施还具有其他优点。首先，采用钢带紧定螺钉压紧+端部打结方式相对简单，易于实施和维护。其次，这种固定方式可以适用于各种类型和尺寸的传感器，具有较强的通用性。最后，这种改进措施的成本相对较低，可以在现有传感器上进行简单的改装，而无需进行大规模的设备更换。

3.4对传感器测温算法进行改进完善

首先，传感器测温获得的数据是实时温度值，而传统温升测试仪显示的是温升值。由于环境温度的存在，二者之间存在一定的差异。因此，为了准确测量温度变化，需要对传感器测温的环境温度值进行采集。通过采集环境温度值，可以对传感器测温数据进行校准，以提高数据的准确性。

其次，为了解决传感器测温数据滞后的问题，还可以对传感器测温的算法进行软补偿。通过优化算法，可以在一定程度上消除测温数据的滞后现象。具体而言，可以通过引入滤波算法、预测算法等方法，对传感器测温数据进行处理，以尽可能减少滞后效应。

结论

通过摸底试验对无线无源测温传感器的性能进行验证，可以得出结论：质量良好的无线无源测温传感器配合正确的安装使用方法完全可应用于智能化设备在线监测领域。智能化产品出厂前需要制造厂家做好出厂检测，产品投入使用后需要设备管理方进行必要的检查验收。建议智能化开关柜的发展需要结合科技与管理，对于电力系统来说，智能开关柜的智能组件对其安全性、可靠性有重要的影响，且能大大提升电力设备运行效率，提高经济效益。

参考文献：

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