解鎖工廠母線安全新姿勢(shì) —— 安科瑞測(cè)溫解決方案解析

摘要：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，母線作為電力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。母線測(cè)溫能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)母線連接部位的異常發(fā)熱情況，預(yù)防因過(guò)熱引發(fā)的電力故障，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文深入探討了母線測(cè)溫的重要性、常見(jiàn)的測(cè)溫方法及其原理，分析了不同測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際案例闡述了母線測(cè)溫技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，為相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐提供參考，技術(shù)咨詢安科瑞丁一187+6159=9093。

1、引言

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，母線承擔(dān)著匯聚和分配電能的重要任務(wù)。由于母線長(zhǎng)期處于高電壓、大電流的運(yùn)行環(huán)境下，其連接部位容易因接觸電阻過(guò)大、氧化、松動(dòng)等因素導(dǎo)致發(fā)熱。一旦母線溫度過(guò)高，不僅會(huì)加速絕緣材料的老化，降低其絕緣性能，還可能引發(fā)電氣短路、火災(zāi)等嚴(yán)重事故，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性和安全性構(gòu)成巨大威脅。因此，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)母線溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，對(duì)于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

2、母線測(cè)溫的重要性

（一）預(yù)防電力故障

母線連接部位的發(fā)熱是導(dǎo)致電力故障的常見(jiàn)原因之一。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線溫度，能夠在溫度異常升高的初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，避免故障的進(jìn)一步發(fā)展，從而有效降低電力系統(tǒng)故障的發(fā)生率。例如，在某工業(yè)園區(qū)的電力系統(tǒng)中，通過(guò)母線測(cè)溫系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)了一處母線連接點(diǎn)溫度異常升高的情況，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是連接螺栓松動(dòng)導(dǎo)致接觸電阻變大。及時(shí)對(duì)螺栓進(jìn)行緊固后，避免了因該連接點(diǎn)過(guò)熱引發(fā)的停電事故，保障了園區(qū)內(nèi)企業(yè)的正常生產(chǎn)。

（二）延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命

過(guò)高的溫度會(huì)加速母線及相關(guān)設(shè)備的老化進(jìn)程，縮短其使用壽命。通過(guò)準(zhǔn)確掌握母線溫度，合理調(diào)整電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，避免母線長(zhǎng)時(shí)間處于高溫運(yùn)行狀態(tài)，可以有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備更換和維護(hù)成本。例如，某變電站的母線在安裝了高精度的測(cè)溫系統(tǒng)后，根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，使得母線平均運(yùn)行溫度降低了 5℃，經(jīng)評(píng)估，設(shè)備的預(yù)計(jì)使用壽命延長(zhǎng)了 20%。

（三）保障電力系統(tǒng)可靠性

穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。母線作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其正常運(yùn)行對(duì)于保障整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)施有效的母線測(cè)溫措施，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決母線運(yùn)行中的潛在問(wèn)題，確保電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，減少停電事故對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成的損失。

3、母線測(cè)溫方法及原理

（一）接觸式測(cè)溫法

熱電偶測(cè)溫原理

熱電偶是基于熱電效應(yīng)原理工作的。當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合回路，且兩個(gè)接點(diǎn)處于不同溫度時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電勢(shì)的大小與兩個(gè)接點(diǎn)的溫度差成正比。將熱電偶的測(cè)量端與母線待測(cè)部位緊密接觸，參考端保持在已知溫度，通過(guò)測(cè)量熱電勢(shì)即可計(jì)算出母線的溫度。例如，在某電廠的母線測(cè)溫中，采用 K 型熱電偶，其測(cè)量精度可達(dá)±2℃，能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)量母線溫度。

熱電阻測(cè)溫原理

熱電阻利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性來(lái)測(cè)量溫度。常見(jiàn)的熱電阻材料有鉑、銅等。以鉑熱電阻為例，其電阻值與溫度之間具有良好的線性關(guān)系。通過(guò)測(cè)量熱電阻的電阻值，并根據(jù)事先校準(zhǔn)的電阻 - 溫度曲線，即可確定母線的溫度。在一些對(duì)測(cè)溫精度要求較高的場(chǎng)合，如變電站的關(guān)鍵母線測(cè)溫，常采用高精度的鉑熱電阻，其測(cè)量精度可達(dá)±0.1℃。

（二）非接觸式測(cè)溫法

紅外測(cè)溫原理

任何物體只要溫度高于決/對(duì)零度，都會(huì)向外輻射紅外線。物體的溫度越高，輻射的紅外線能量越強(qiáng)。紅外測(cè)溫儀通過(guò)接收母線表面輻射的紅外線能量，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并根據(jù)普朗克定律計(jì)算出母線的溫度。例如，在對(duì)戶外高壓母線進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，使用便攜式紅外測(cè)溫儀，操作人員可以在安全距離外快速測(cè)量母線溫度，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量速度快。

光纖測(cè)溫原理

光纖測(cè)溫利用光纖的光傳輸特性和敏感特性。其中，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)基于光時(shí)域反射原理（OTDR）。當(dāng)光在光纖中傳輸時(shí)，會(huì)發(fā)生瑞利散射，散射光的強(qiáng)度與溫度有關(guān)。通過(guò)分析散射光的特性，可以獲取光纖沿線各點(diǎn)的溫度信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線溫度的分布式測(cè)量。這種方法適用于對(duì)母線溫度分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，如大型數(shù)據(jù)中芯的母線測(cè)溫。

4、不同測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析

（一）接觸式測(cè)溫法

優(yōu)點(diǎn)

測(cè)量精度高，能夠準(zhǔn)確反映母線待測(cè)部位的實(shí)際溫度。如熱電偶和熱電阻在經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確校準(zhǔn)后，可滿足高精度測(cè)溫需求。

測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，受外界干擾相對(duì)較小。由于測(cè)溫元件與母線直接接觸，測(cè)量過(guò)程不易受到環(huán)境光線、電磁干擾等因素影響。

缺點(diǎn)

安裝和維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，需要將測(cè)溫元件與母線進(jìn)行物理連接，可能會(huì)影響母線的正常運(yùn)行和絕緣性能。例如，在安裝熱電偶或熱電阻時(shí)，需要在母線上打孔或采用特殊的安裝夾具，增加了施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

不適用于高壓、大電流母線的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，因?yàn)榻佑|式測(cè)溫可能會(huì)引入額外的電氣連接，存在安全隱患。此外，在母線運(yùn)行過(guò)程中，難以對(duì)測(cè)溫元件進(jìn)行更換和維護(hù)。

（二）非接觸式測(cè)溫法

優(yōu)點(diǎn)

安裝方便，無(wú)需與母線進(jìn)行直接接觸，不會(huì)影響母線的電氣性能和正常運(yùn)行。例如，紅外測(cè)溫儀只需對(duì)準(zhǔn)母線表面即可進(jìn)行測(cè)量，光纖測(cè)溫系統(tǒng)的光纖可通過(guò)綁扎等方式固定在母線附近。

能夠?qū)崿F(xiàn)快速、實(shí)時(shí)的溫度測(cè)量，適用于對(duì)母線溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。操作人員可以在短時(shí)間內(nèi)獲取母線的溫度數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常情況。

可對(duì)大面積的母線進(jìn)行掃描測(cè)溫，獲取母線溫度分布情況。如紅外熱像儀能夠生成母線的溫度分布圖像，直觀顯示母線各部位的溫度差異。

缺點(diǎn)

測(cè)量精度相對(duì)較低，容易受到環(huán)境因素的影響。例如，紅外測(cè)溫儀的測(cè)量精度會(huì)受到環(huán)境溫度、濕度、灰塵、煙霧等因素的干擾，導(dǎo)致測(cè)量誤差較大。

對(duì)于表面發(fā)射率不穩(wěn)定的母線，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性難以保證。不同材質(zhì)、表面狀況的母線，其紅外發(fā)射率不同，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的發(fā)射率修正才能得到較為準(zhǔn)確的溫度值。

光纖測(cè)溫系統(tǒng)雖然精度較高，但成本相對(duì)較高，系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)安裝和維護(hù)技術(shù)要求也較高。

5、母線測(cè)溫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例

（一）某商業(yè)綜合體的母線測(cè)溫應(yīng)用

某大型商業(yè)綜合體，電力負(fù)荷大且復(fù)雜，其配電系統(tǒng)中的母線安全運(yùn)行至關(guān)重要。該商業(yè)綜合體采用了無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，在母線的連接部位安裝無(wú)線溫度傳感器。傳感器通過(guò)感應(yīng)取電，無(wú)需外接電源，降低了安裝難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。傳感器將測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送至數(shù)據(jù)接收裝置，再傳輸至監(jiān)控中芯的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示母線各測(cè)點(diǎn)的溫度，并設(shè)置了溫度報(bào)警閾值。當(dāng)某一測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)閾值時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，提醒運(yùn)維人員及時(shí)處理。通過(guò)該母線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用，有效避免了因母線連接點(diǎn)過(guò)熱引發(fā)的停電事故，保障了商業(yè)綜合體的正常運(yùn)營(yíng)。在系統(tǒng)運(yùn)行的一年內(nèi)，共及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理了 3 起母線連接點(diǎn)溫度異常升高的情況，避免了潛在的重大電力故障。

（二）某變電站的母線測(cè)溫實(shí)踐

某變電站為保障電力供應(yīng)的可靠性，對(duì)站內(nèi)母線實(shí)施了測(cè)溫監(jiān)測(cè)。采用了光纖測(cè)溫與紅外測(cè)溫相結(jié)合的方式。對(duì)于重要的母線連接部位，利用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，能夠準(zhǔn)確獲取母線沿線的溫度分布情況。同時(shí)，配備便攜式紅外測(cè)溫儀，由運(yùn)維人員定期對(duì)母線進(jìn)行巡檢測(cè)溫，作為光纖測(cè)溫的補(bǔ)充手段。在一次巡檢中，運(yùn)維人員通過(guò)紅外測(cè)溫儀發(fā)現(xiàn)某一母線刀閘連接部位溫度異常升高，達(dá)到了 80℃（正常運(yùn)行溫度應(yīng)在 50℃以下）。通過(guò)光纖測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)一步確認(rèn)了該部位的溫度分布情況，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域較為集中。隨后，立即安排停電檢修，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是連接部位的觸頭因長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)氧化和松動(dòng)，導(dǎo)致接觸電阻變大發(fā)熱。及時(shí)對(duì)觸頭進(jìn)行了清潔、緊固和涂抹導(dǎo)電膏處理后，母線溫度恢復(fù)正常。通過(guò)兩種測(cè)溫方式的協(xié)同應(yīng)用，提高了變電站母線測(cè)溫的準(zhǔn)確性和可靠性，保障了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6、實(shí)施方案

6.1 應(yīng)用方案

此母線槽紅外測(cè)溫解決方案由紅外測(cè)溫模塊，紅外采集器，電源模塊組成。該系統(tǒng)通過(guò)RS485線與后臺(tái)監(jiān)控進(jìn)行通信（如下圖），系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了很大地提高。RS-485作為一種串行通信的接口具有傳輸距離長(zhǎng)、速度較高、電平兼容性好、使用靈活方便、成本低廉和可靠度高等特點(diǎn)，與無(wú)線通信方式相比，具有價(jià)格低、抗共模干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

母線槽測(cè)溫系統(tǒng)組網(wǎng)方案圖

6.2 功能模塊

6.2.1 產(chǎn)品選型

6.2.2 測(cè)溫原理

6.2.3 測(cè)溫模塊安裝方式

6.2.4 接線示意

7、現(xiàn)場(chǎng)圖片

8、結(jié)語(yǔ)

安科瑞AMB300系列母線槽紅外測(cè)溫解決方案通過(guò)監(jiān)測(cè)母線槽連接處溫度的運(yùn)行情況，可有效保障電網(wǎng)電力運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性，提高管理效率，降低故障發(fā)生率，減少經(jīng)濟(jì)損失。