带电诊断

2024-07-12

带电诊断（通用6篇）

带电诊断篇1

0 引言

随着电力工业向高电压、特高电压、大机组、大容量的迅猛发展, 电力系统对安全可靠运行提出了越来越高的要求, 因此对电力设备运行状态的监测、故障诊断受到了高度重视。红外成像技术在产品质量控制和监测、设备故障诊断、安全保护等方面正发挥着越来越重要的作用, 特别是其检测的远距离、不接触、准确、实时、快速、准确的特点, 在不停电不取样不解体的情况下能快速实时地监测和诊断设备运行状况, 从而得到快速发展。红外测温技术作为电力设备在线监测的一项行之有效的技术手段, 它能及早有效的发现和诊断运行中电力设备的事故隐患和故障先兆, 以便采取措施, 减少并避免电力设备因过热故障所引发的突发性设备事故, 在电力系统中得到了广泛的应用。

1 电力带电设备内外部故障的红外诊断

当前, 电力工业正处在大电网、大机组、大电厂、超高压、现代化方向的发展时期, 设备维修不能再采用经历多年的“事后维修”、“定期预防维修”方式, 开始向“状态维修和预知维修”的方向发展。

80年代后期, 一些电力中试所引进国外红外热像仪开展外部缺陷红外诊断, 并对高压输电线路导线连接件及劣化线路绝缘子进行直升飞机红外航测试验和研究, 取得了不少成功的经验。90年代许多电力单位开始购置仪器开展红外检测, 有些电力试验研究单位对各类高压电气设备内部故障开始了研究。

目前应用的红外诊断装置还属于便携式简易装置, 通过巡查、检测进行设备的故障诊断, 近年来“变电站综合监测、监视、监控系统”在有些单位出现, 它配以热像遥视监控系统、可见光摄像机等组成的计算机网络系统, 从红外原理分析, 由于红外技术的特殊性在只通过1～2台热像仪要完成全部的红外检测还不能达到预期目的。

我们常将由发电厂的发电机、关电线路、变电所设备、配电网络和电力用户的用电设备连接而成的整体称为电力系统。从整个系统分析, 红外诊断技术已在下述范围得到应用。

电气设备的红外诊断电力系统电气设备中, 导流回路连接故障;电气设备绝缘故障;磁回路漏磁或绝缘局部短路引起局部环流或涡流发热;绝缘瓷瓶故障等等会导致设备运行中温度或温度分布异常, 可采用红外测温方式进行诊断, 由于检测必须在设备带电状态下才能有效, 因此常称为“带电设备红外诊断”。

以下内容是在大量的红外热图测试结果中, 总结而出的一些应用经验:引起变压器套管在运行过程中发生故障通常是因为:局部放电、缺油、导电杆连接不良、套管表面积污严重、套管瓷质不良和介质损耗增大等原因引起。变压器套管:对于高压套管, 不少故障是因为假油位造成主绝缘不良产生放电的。对于假油位, 热图会有一明显的油位层, 如已发生放电, 则有明显的发热区。变压器箱体:变压器本体在运行中通常会出箱体局部过热、涡流、冷却装置及油路等故障。变压器油枕:用红外热像仪对油枕运行检测, 可以看到油位的高低, 油分界面清晰可见。电抗器:电抗器的故障可以分为:涡流、非涡流引起的箱体局部发热和冷却装置及油路等缺陷。平波电抗器涡流引起内环发热。电抗器套管接头:导管出口导体连接不良, 漏磁引起的箱体涡流和冷却装置故障等。避雷器:避雷器的种类大概分为:阀型避雷器和氧化锌避雷器。避雷器事故的原因是多种多样的, 有产品质量问题, 有长期运行内部元件老化问题等等, 但最常见的还是避雷器内部进水受潮造成其闪络。其中阀型避雷器的故障多为内部受潮或并联电阻断裂, 而氧化锌避雷器的故障通常表现为内部受潮 (密封不良) 和老化。

设备正常运行时, 金属氧化物避雷器和阀型避雷器最大的区别是:金属氧化物避雷器的功率损耗较大, 并且该功率损耗产生的温度直接影响其预期运行寿命。内部受潮和内部元件老化是导致这类氧化物避雷器的主要原因。

电容器:电容器出现缺陷的原因:介质损耗增大、内部放电和缺油等。断路器:断路器分为少油断路器和多油断路器, 它们出现缺陷的原因比较多。少油断路器出现的故障大概为:外部接触不良引起的导流过热故障、绝缘瓷套内部受潮、动静触头接触不良、缺油、中间触头接不良和静触头基座接触不良。而多油断路器出现的故障为:外部接触不良、内部触头接触不良和内部受潮等。绝缘子串:瓷质不良、污积、低值和零值是造成绝缘子出现故障的主要原因。互感器:互感器分为:电流互感器和电压互感器。它们一般出现如下故障:绝缘故障、线圈和铁芯故障、内连接故障和缺油。

2 系统结构和软件构架

上图为红外视频监控系统的硬件连线图, 从图中可以看出, 本次合同中共采用两组摄像头, 每组摄像头由一个红外摄像头和一个可见光摄像头组成, 一共是四个, 每组摄像头连接一个光端机, 光端机的使用保障了图像的稳定性和高质量, 使其不会在电站强磁场的影响下发生信号干扰。两个光端机连接到视频服务器上, 把图像的信号传送给视频服务器, 在经过视频服务器对视频信号的压缩和解码之后, 通过交换机传输到与其相连的PC机上。这样, 通过运行红外视频监控软件, 就可以看到视频图像。

3 结束语

由于电力设备的多样性, 在利用红外线成像仪测温工作中, 不仅要对已形成共识的断路器、隔离开关接头等外部连接点进行重点检查测温, 还要随时观察一些不太明显的、温差不大等表面现象, 准确了解电力设备的内部结构和工作原理, 并对各种红外线测温成像图进行梳理, 归纳分析, 不断积累一些典型的温度数据, 建立各类电器设备的远红外测温数据档案。远红外技术的应用不仅为了发现异常、缺陷和故障, 而在于按规程要求进行缺陷的定性, 查处电气设备产生故障的成因。

红外技术的诊断也有它的局限性, 它是以对设备表面进行红外扫描测温为基础的, 又因为红外辐射在固体中穿透能力极其微弱, 对于设备内部的某些故障, 若因发热功率太小, 或因故障部位距设备表面太远, 使故障发热不能在设备表面产生明显的热反应, 红外方法就难以从设备外部监测到内部的运行技术状态, 就难以准确的进行故障诊断。只有提高测试人员的素质, 不断积累经验, 从设备的外部发热图谱出发, 结合其他测试数据, 判断设备的故障及类别, 使红外热成像技术更好的为电网的安全生产服务。

摘要：利用红外测温技术发现电力设备外部连接点的发热隐患, 在电网和城市配网中已有了广泛应用, 文中通过作者十余年远红外测温技术的实践, 分析了红外成像技术在监测和发现电力设施内部隐患和缺陷方面所发挥的作用, 并列举了常见的变压器、断路器、氧化锌避雷器及电容器等变电设备运用远红外测温技术诊断的实例。

关键词：红外测温,电网,设备,缺陷,诊断

参考文献

[1]姜世昌.红外测温技术[J].自动化仪表, 1996, (04) .Jiang Shichang.The Infrared Measuring Technology for Temperature[J].Process Automation Instrumentation, 1996, (04) .

[2]姚学军.红外测温原理与测温技术[J].中国仪器仪表, 1999, (01) .Yao Xuejun.The Principle and Application of the IR Measuring Temperature[J].CHINA INSTRMENTATION, 1999, (01) .

[3]杨武, 王小华, 荣命哲, 贾申利.基于红外测温技术的高压电力设备温

带电的报纸篇2

我心想: 这怎么可能呢? 我决定照着方法做这个实验。

材料很简单, 只需要一支铅笔和一张报纸。我找出一张废报纸, 然后展开, 平铺在墙上, 最后用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后。我有点不放心地慢慢松开手, 退后一步, 报纸竟然真的贴在了墙上! 我瞪大了双眼, 怎么也不肯相信。我用手扇了扇, 居然还没有掉下来。我侧着脑袋, 对着报纸鼓起嘴吹了一口气, 还没有掉下来, 真是太让人惊奇了! 我怕是凑巧出现的情况, 于是, 我又拿过几张报纸实验起来, 没想到报纸还是贴在了墙上。由于对实验结果感到疑惑, 我觉得有必要上网一探究竟。

原来, 这是两个物体的摩擦, 其中一个会丢失电子, 谁丢失, 谁得到, 就要看物质本身了。当我们拿正电荷靠近负电荷时就会相互吸引, 靠得越近, 它们之间的吸力就越大, 当这个力超过物体本身的重力, 就会产生吸附的效果。简单地说, 这就是静电的表现。

哦, 原来是这样! 带电的报纸真神奇!

点评:

喷泉池水带电男孩触电身亡篇3

某年7月14日晚7时40分, 某市广场, 一名13岁男孩在喷泉边玩耍时, 不慎跌落喷泉池中。其母亲伸手施救, 也被莫名击晕栽进池内, 被闻讯赶来的游客用干木棍救起。

随即, 消防员赶到, 对落水的男孩展开营救, 不料率先下水的消防员张某也被电击。8时40分, 在切断电源后, 落水已1 h的男孩才被捞起, 此时孩子已停止了呼吸。

2 现场调查

在现场, 发现广场喷泉共有3个, 一个位于广场东侧, 是个圆形的喷泉池, 另两个位于广场西侧, 南北分布, 地面由7 m宽的人行道隔开。男孩掉进的是广场西侧北边的喷泉池, 池水约有1 m深。

据一位目击者回忆, 他当晚8时左右正在现场, 出事后, 有许多围观者纷纷高喊:“水里带电!要救孩子, 必须先切断喷泉的电源开关。”有市民称, 不远处有一个专门负责市民广场用电的配电房。赶到现场的民警, 却发现配电房门紧锁着, 可就是到处找不到值班人, 经多方联系才找到了值班人曹某。曹某赶到现场开门, 民警拉开电闸, 这才打通了打捞孩子的“安全通道”。此时已距离孩子落水1 h, 其被送到医院早已无生命体征。

据知情人透露, 该广场喷泉建于8年前, 由于附近晚上有夜市, 广场一度非常热闹。但随着夜市的消失, 广场逐渐冷落下来, 喷泉于两年前停了下来。前不久, 有些市民向市长热线反映, 要求重新启用喷泉, 以增加市民去广场纳凉的乐趣。广场喷泉从7月13日晚上“开喷”, 没想到第二天就出了这样的悲剧。据现场工作人员介绍, 广场喷泉建设8年来没有检修过, 尤其停用2年重新启动前也没有进行过检测。

事故发生后, 该市安监、供电等部门组成的联合调查组, 对给喷泉提供动力的潜水泵等装置进行检测。在事故现场, 一台台潜水泵被打捞出水, 这些潜水泵被罩在一个个铁皮箱内, 铁皮箱外“长满”了青苔, 这些潜水泵大多锈迹斑斑。在连接潜水泵的电线上, 还有缠着绝缘胶布的“接头”, 有许多事故隐患。由此可见, 喷泉系统在安装和使用过程中, 缺乏国家标准的检测手段和法规制约, 是酿成事故的主要原因。

3 专家提醒

吊桥式带电跨越技术研究篇4

1 吊桥式跨越方案及其组成

1.1 跨越方案

吊桥式跨越是利用新建线路跨越档两端的铁塔作为主索道的支撑, 从而来架设吊桥, 或者一端为铁塔, 一端为跨越架来架设绝缘索道, 或全部用跨越架。

吊桥式跨越方案介绍如下:在被展放的每相导、地线下方架设2条相邻间距为1m的迪尼玛绳作为跨越架的绝缘索道, 并在被跨越带电线路对应位置的上, 安装过线保护装置来保护被跨越的运行线路。保护装置通过小滑轮搭载在索道绳上, 再用绝缘绳连接在小滑轮上的连接卡环上, 使两两之间连接在一起。安装后吊桥保护装置可整体在索道绳上拖动, 以便于安装后调整其对被跨越电力线路的遮护位置。

1.2 吊桥的组成

吊桥它主要由吊桥主索、保护装置、控制绳三部分组成。下面分别介绍三部分的构成。

1.2.1 保护装置

吊桥保护装置是吊桥的主体部分, 其主要作用是:小滑车、连接绳、吊桥吊绳、绝缘滚筒四部分组成。一般情况下主绳直径为14mm, 吊绳粗8-10mm。主索之间的距离为1m, 卡具沿主绳均匀分布, 间距为3m, 用于连接吊绳组成过线保护装置。

1.2.2 承力绳

承力绳是吊桥的承力部分。按照吊桥的设计宽度, 一般为1m布置一条。选择的承载索的材料, 不仅机械强度高、伸长率低, 而且它的电气性能也必须符合《带电作业用绝缘绳》的有关规定。因迪尼玛绳比现在使用的其他纤维绳的电气绝缘性能和力学性能要高, 且经过施工受力计算, 综合考虑各种因素, 带电跨越的软索选用直径φ11-13迪尼玛绳比较合适。

1.2.3 控制绳

控制绳受力较小, 主要是滑轮在承载索上的摩擦力。可采用φ10的锦纶绳, 在吊桥保护装置安装时起牵引过渡作用。吊桥安装时, 其一端与吊桥保护装置上的首端卡具连接, 自由端牵引吊桥保护装置部分过渡到被跨线路正上方, 或者说设计所预定的位置, 固定住吊桥。

2 吊桥的施工计算

根据对吊桥分析, 可以得出其简化模型图1。

图1中标示的字母含义如下:Ew为带电导线的安全距离;l为吊桥辅索及金具的长度;bh为带电线路的地线高度;β为两塔的高差角度;x为带电线路危险点到左塔的水平距离;L为跨越档的档距;H为左塔的高度;h为两塔的高差。

吊桥的保护范围为:b为被跨线路的边导线之间的距离;γ为交叉跨越角;Zx为边导线风偏的风偏距离;Z为吊桥延伸保护距离, 根据施工经验取5m~6m。

2.1 承载索负荷最大时跨越点处的弧垂

由上面的吊桥简化模型可得出跨越点位置为x处的承载索弧垂:

其中:e表示规程规定的与带电导线的安全距离;1l为吊桥吊绳及金具的长度;bh为带电线路的地线高度;β为两塔的高差角度x为带电线路危险点到左塔的水平距离;L为跨越档的档距。

2.2 计算承力索最大负荷时的水平张力

其中iQ、Q'i为吊绳左右处的简力, 可将承载索看做简支梁求出。m为吊绳之间的间距;1l为吊绳的长度;e为带电线路与被跨线路之间的安全间距。

2.3 计算承载索空载时的水平张力

由于前面已经将导线承载最大时的承载索水平张力已经求出, 故可以根据状态方程式有:

式中0L、2L分别表示为驮载导线时和没有导线时承力绳的线长;0T、2T分别表示为驮载导线时和没有导线时承力绳的水平张力。

而非均布荷载下承载索的线长公式为:

将线长公式表示的2L、1L代入求得:

所以:

1K、K2分别表示承载导线时承载索线长系数和没有导线时的线长系数;T0表示负荷最大时承载索的水平张力, N;A表示承载索的截面积, m2;E为承载索的弹性模量。因为1K、K2可以求出。则可以用迭代法将2T求出。

2.4 计算承载索空载时跨越点处的弧垂

由于保护装置的重量较轻, 也可以采取近似计算的方法来求, 即可以得出承载索该条件下的弧垂:

该弧垂就是承载索架设弧垂, 考虑迪尼玛纤维受力后产生初伸长, 承载索空载弧垂f应比计算值小12%~15%时偏于安全。

参考文献

[1]孟遂民, 李光辉.架空输电线路设计[M].中国三峡出版社, 2000, 10.

[2]汪胡根, 梅生杰.采用航空动力伞技术安全实施全程不停电跨越施工[J].电力建设, 2006, 6.

[3]徐守琦.利用遥控飞艇放牵引绳进行大跨越不封航架线施工[J].电力建设, 2003, 6.

带电作业常见问题探讨篇5

首先, 为了保障电力系统的安全运行, 就必须对电力系统的元件设备进行检修。但对元件设备检修过程中, 某些重要的枢纽变电所或是输电线路是不能出现断电或短时间断电现象的, 一旦出现断电情况, 将会严重影响大区域的工作生产活动, 带来重大损失。有些线路检修、元件更换只能选择带电作业。其次, 对运行设备线路中的绝缘子需要每一年到五年时间内进行一次彻底的试验检测, 检测方式可以分为检查零值、交流耐电压、绝缘电阻。但由于国家电力设备众多, 绝缘子面十分广大, 这也导致了长时间断电进行绝缘子试验检测的不可行性, 只能选择带电进行作业, 检查绝缘子运行状态, 对于不合格的进行带电更换。

2 带电工作的经济性

带电作业可以带来众多的经济效益, 减少因断电造成的经济损失, 满足居民用户用电稳定的要求。一般维修断电是需要申请手续之后才可以断电进行维修, 带电作业则可以减少办理手续的时间, 跨过程序, 提高工作效率。带电作业在处理线路问题中, 可以避免环网供电、双回路供电, 节省设备费用, 维护供电可靠稳定性。对进行带电作业的人员需要安排培训学习、设备采购等, 需要一定的经济投入, 但带电作业人员工作的设备利用率极高, 也会收获较好的经济效益。如果出现一些不常见项目的维修, 比如修补导地线断裂等, 与委托专业技术人员维修的费用相比较, 安排组织人员培训学习的费用要低很多, 也可以解决各种难题。节省费用, 带来经济效益。

3 带电作业的安全性

停电作业的事故率远远高于带电作业的事故率, 这与带电作业的准备和措施有着紧密的关系。进行带电作业时, 需要做好技术准备, 分清安全距离, 并准备好工具机械强度, 判断电气强度, 当然, 带电作业人员需要通过严格培训, 熟悉操作技巧才可以保证作业安全。在高空进行带电作业时, 需要使用安全带, 进入电场范围要穿屏蔽服。避免因操作人员的随意性导致事故发生。作业前需要充分做好准备工作, 选择合适工具, 力求在最短的时间内处理好问题。

4 带电作业提高供电可靠性

选择带电作业的方式进行对线路、设备的维护, 可有效避免断电现象, 提高供电可靠性。加上国家要求电力部门争创一流技术, 保证供电可靠率达到99.9%, 限制了断电的次数及时间, 为了达到供电可靠率, 进行带电作业, 加强供电管理是十分重要的。另外, 重要电位的带电工作, 可以有效的减少配电线路的停电问题, 减少出现大量用户停电的现象, 可以提高供电可靠性。

5 带电作业对人的影响

对于电磁场对人身体是否有害的问题, 出现了“有害论”和“无害论”的研究, 但一直都没有确切的证据证明带电作业会给人的身体带来危害性, 但也不能因此就判断电磁场对人没有影响。带电作业的时候, 作业人员会距离带电设备十分近, 甚至直接接触电体, 在强烈的电磁场辐射情况下作业, 这种电磁场的辐射, 会对人造成临时或长期的影响作用, 临时的影响是指当作业人员脱离电磁场区域时辐射影响就会消失, 而长期的影响则是指在潜伏一段时间后出现辐射影响的结果。为了避免可能出现电磁场对人体造成的危害, 就需要考虑和区分每个带电工作人员每年在什么强度的电磁场氛围下工作了多少时间, 一般来说, 各国带电作业人员在导线上的工作时间都不会超过几十个小时的长度。在法国, 有资料调查证明, 受训人员每年带电作业时间大约为350个小时, 其中包括辅助工作、间接带电作业、轮番作业等情况, 实际计算, 每位作业人员带电作业时间只有几十个小时, 其中还包括低压线路工作时间。而在我国, 带电作业人员受到的强电磁辐射更少, 在带电导线上工作时间上更短。

6 配网的带电工作

在带电工作开展的早期, 带电工作的重点在于输变电设备, 尤其是高压设备的维护, 却对配电系统网络维护工作产生了疏忽, 从而导致配网系统的安全性下降。随着高压电网的建设速度加快, 配电网就显得越发的薄弱, 加快配网改造, 开展配网带电工作, 可有效避免停电故障, 有效满足人们对电力系统的要求。开展配网带电工作, 需要考虑配网的特点, 根据配电网的各种特点采取不同的作业方式, 比如说配电网存在着挡距短、线距小、绝缘间距短、作业空间狭小等特点, 对带电作业带来了一定的难度, 在进行配网带电作业的时候, 需要临时搭建高空作业车, 采用临时遮蔽措施, 降低作业难度, 保证作业安全。高空作业车安全方便, 可以有效的提高工作效率, 节省工时, 遮蔽物一般采用橡胶绝缘护套、环氧玻璃板等, 将导线和临近的接地部件遮蔽起来, 提高配电网线路工作上的安全性。

7 带电作业工具及技术交流

带电作业工作, 如绝缘绳、扒杆、卷扬机、操作杆等设备是容易采购的, 但是有些设备却没有专业的厂家生产, 如果让每个供电局自行开发设计生产, 将会造成严重的资源浪费。带电作业工具需要有专门的厂家进行生产, 并随着实践, 总结工具中存在的问题, 改进工具性能, 最终制造出安全、实用、经济的工具, 提高带电作业的安全性和准确性。带电作业活动也需要不断交流经验, 取长补短。带电作业需要有着明确的规章制度, 对于不同线路、不同作业内容进行不同的技术规范, 系统区分带电作业方式方法, 并加强学习培训, 保证每个人技术过硬, 减少无效劳动, 提高作业效率。

结语

开展带电作业是十分有必要的, 带电作业可以带来一定的经济效益, 避免出现大范围、长时间断电现象, 维护人们正常生活生产活动。带电作业中存在着一些问题, 诸如带电作业对供电的可靠性影响, 带电作业的安全性, 针对配网的带电作业等。不断的交流和总结带电经验, 开发实用、安全的带电工具, 对带电作业人员进行培训, 可以有效的提高带电作业的效率, 减少甚至避免带电作业中事故的发生。

摘要：为了保证电力系统的安全运行, 就需要进行检修。检修方式分为带电检修与停电检修两种。本文主要浅析带电作业中的若干问题, 探讨带电作业的必要性、经济性与安全性, 并提出建议。

关键词：带电作业,问题,安全

参考文献

[1]胡毅, 刘凯, 刘庭, 等.带电作业技术研究与标准制定[J].高电压技术, 2012, 38 (11) :3015-3024.

[2]邱声机.关于配电线路带电作业方式与安全防护问题探讨[J].华章, 2009 (13) :151, 154.

高压带电体温度检测装置篇6

关键词：高压带电体,温度检测,接触式测温,温度传感器,可调电流源,感生电源,电气绝缘,光纤收发

0 引言

电力电子变流设备中半导体元件工作时由于开关损耗、通态损耗等原因会产生大量的热量,导致元件自身及散热装置温度升高。元器件过温是引起电力设备故障的重要原因之一[1],因此对高压带电体温度进行测量具有重要意义。

目前,高压带电体的测温方法主要有红外测温、光纤测温、传统的接触式测温等[2]。红外测温是一种典型的非接触式测温方式,不存在电气绝缘问题,但是红外探头必须和被测体保持一定距离,正对被测体表面,而且要求被测体表面积足够大且不反光,不适用于封闭式的电力设备内部温度测量。光纤测温是采用光纤作为传感器的分布式测温方式,不存在电气绝缘问题,但空间分辨力低,精度低,影响因素多,且成本非常高。传统的接触式测温方式采用温度传感器与高压带电体直接接触方式,将信号通过金属导线发送至控制器,具有精度高、成本低、技术成熟的优点。但是由于高压带电体对地或不同测量部位之间存在高压,因此难以解决控制器和温度传感器之间、多个温度传感器之间的电气绝缘问题。

针对以上问题,笔者提出了一种新型的高压带电体温度检测装置的设计方案。该装置使用传统接触式测温方式下的温度传感器,继承了其精度高、成本低的优点,采用可调电流源+感生电源的方式实现供电,不同测温点的控制电源之间没有电气连接,各个感生电源与可调电流源通过高压线实现电气绝缘,成本极低,同时使用光纤传输信号,解决了电气绝缘问题;具有报警、显示、通信等功能,是一种优化的高压带电体温度测量装置。该装置可用于3.3 kV、6 kV、10 kV等电压等级的设备,特别适用于高压变频器、有源滤波及功率补偿装置等存在模块串联应用的设备,检测处于不同电位的模块温度。

1 装置硬件设计

1.1 装置组成

高压带电体温度检测装置由供电电路、温度传感器、压频转换电路、光纤发送电路和单片机处理电路组成,如图1所示。装置可以检测多路温度,每一路温度检测均包含独立的控制电源,温度传感器、压频转换电路、光纤发送电路共用单片机处理电路和可控电流源电路。温度传感器把温度信号转换成电压信号并传递给压频转换电路,压频转换电路把电压信号转换成频率信号,光纤收发电路把频率信号经光纤传送给单片机,单片机将光信号还原为温度值,以进行温度显示和超温报警。单机机还可通过通信接口将温度值上传至上层控制系统(PLC或DCS等),实现在线监测。

1.2 供电电路

装置采用接触式测温方式,要求温度传感器与被测体之间紧密接触并涂抹导热硅脂;在被测体本身带电的情况下,要求带电体和测温电路之间满足电气绝缘要求。供电电路如图2所示。电路左侧为可调电流源,可输出恒定电流,其输出使用高压线缆(如6 kV、 2.5 mm2)连接,穿过各个感生电源磁环;右侧各路感生电源之间没有电气连接。可调电流源的输出线缆有很好的电气绝缘性能,因此磁环不必作特殊处理即可解决带电体与控制电源之间的电气绝缘问题。

图2中P1为220 V交流进线端子,交流电经过D1整流,通过电容C1、C2、C3滤波后成为直流电源,然后通过MOSFET变换为脉冲电源。Driver pulse为驱动MOSFET的驱动脉冲,单片机处理电路根据可控电流源输出电流的大小来调整驱动脉冲的占空比,以使可控电流源的电流稳定在一定范围内。脉冲电源通过感应线圈后输出的电压经整流、滤波和稳压之后作为各个测温单元的直流供电电源。

该供电方式的优点:各路测温电路电源相互独立,不存在电气连接,没有绝缘耐压的要求,仅在磁环感应电源和可控电流源的输出电路之间存在绝缘耐压要求,且该要求可通过高压电缆的绝缘性能得以满足。

1.3 温度信号测量、转换及光纤发送电路

温度传感器给出的电压信号通过压频转换电路转换为频率信号,然后通过光纤传送给单片机,如图3 所示。

温度传感器直接安装在被测点上,压频转换芯片选用VFC121[3]。VFC121为单电源供电,线性度好,并有可靠的参考电源。光纤收发器HFBR-1524作为光纤发送接口,用于将VFC121输出的频率信号发送给单片机进行处理。

1.4 单片机处理电路

单片机处理电路[4]由光纤接收转换电路、选通电路、单片机最小系统、EEPROM电路、电流检测电路、脉冲驱动电路、RS485通信接口电路、报警输出电路、显示电路等构成。

从各个测量单元发送来的光信号通过光纤接收转换电路转换为电信号,然后经过选通电路进入单片机。单片机对信号进行处理后将其发送至显示电路,在超过设定温度时输出报警信号。单片机还需检测供电电路的电流值大小,以调整MOSFET驱动脉冲的占空比。

2 装置软件设计

高压带电体温度检测装置的软件流程如图4所示。整个程序中采用了多种抗干扰技术以及软件陷阱技术[5],以防止程序跑飞,使整个装置运行更加可靠、稳定。

3 结语

在实验室对高压带电体温度检测装置进行了测试,结果表明其感生电源电压稳定,温度测量及压频转换工作正常,测温精度高,线性度好,电气绝缘性能可靠,抗干扰性能优异。该装置可与上层控制系统通信,实现高压带电体在线温度连续监测。该装置也可安装在防爆腔内,应用在煤矿井下的高压设备中。

参考文献