La soluzione migliore per il monitoraggio della temperatura dei quadri

Cause di guasto del riscaldamento dei quadri e punti chiave di monitoraggio

Il quadro elettrico ad alta tensione, in quanto apparecchiatura centrale del sistema di alimentazione, nel processo di funzionamento a lungo termine, le sue parti di connessione conduttiva sono molto facili da allentare i bulloni a causa di vibrazioni meccaniche, ossidazione e corrosione della superficie di contatto, difetti del processo di installazione o funzionamento a lungo termine con sovraccarico, e il fenomeno dell'aumento della resistenza di contatto. Secondo la legge di Joule, la corrente che attraversa il contatto ad alta impedenza produrrà un effetto termico cumulativo. Se non viene rilevato e affrontato in tempo, questo aumento nascosto della temperatura accelererà l'invecchiamento dei materiali isolanti e, in ultima analisi, porterà alla rottura dell'isolamento, al cortocircuito o addirittura all'esplosione del quadro.

Per prevenire tali incidenti, le aree critiche che generano calore e per le quali è necessario monitorare la temperatura sono le seguenti:

• Contatti dell'interruttore:In particolare, le superfici di contatto dei contatti a fiore di prugna e dei contatti mobili e statici sono molto sensibili alla generazione di calore a causa dell'usura o dell'insufficiente pressione di contatto dovuta alle frequenti operazioni di apertura e chiusura.
• Punti di giro della sbarra:I punti ad alta impedenza si allentano facilmente in corrispondenza dei bulloni di connessione in rame all'interno della sala sbarre a causa dell'espansione e della contrazione termica e delle microvibrazioni.
• Pressacavi per la terminazione dei cavi:I connettori situati nella sala cavi, che sono fortemente influenzati dal processo di costruzione, sono un'area ad alto rischio di guasti da surriscaldamento.
• Scollegare le dita dei contatti dell'interruttore:Il funzionamento prolungato, l'affaticamento delle molle del dito di contatto o l'ossidazione della superficie possono causare un aumento anomalo della temperatura.

1. Termometria a fibre ottiche fluorescenti (consigliata)

Questa è l'attuale alta pressioneMonitoraggio dei quadri elettriciÈ la tecnologia più avanzata e stabile al mondo. Utilizza la misurazione del tempo di postlampo delle sostanze fluorescenti delle terre rare come funzione a valore singolo della temperatura.

Caratteristiche tecniche:La tecnologia è “intrinsecamente sicura” in quanto la sonda è costituita da una fibra ottica al quarzo e da materiale fluorescente completamente isolati senza alcun componente elettronico. È intrinsecamente immune alle interferenze dei campi elettromagnetici ad alta tensione, è resistente all'alta tensione e non richiede batterie o alimentazione induttiva, risolvendo in modo fondamentale il problema dell'isolamento ad alta tensione e della compatibilità elettromagnetica. La trasmissione dei dati è completata da segnali ottici, il funzionamento a lungo termine senza calibrazione e la sua aspettativa di vita può raggiungere più di 20 anni.

2. Tecnologia di misurazione della temperatura a radiofrequenza senza fili (ZigBee/433 MHz)

La misurazione della temperatura senza fili è stata la prima soluzione mainstream, con la trasmissione di dati tramite segnali a radiofrequenza emessi da sensori wireless montati su contatti.

Caratteristiche tecniche:I sensori sono dispositivi elettronici attivi. L'alimentazione avviene solitamente in due modi: a batteria (con il rischio di un ciclo di sostituzione e di perdite ad alta temperatura) o con l'estrazione induttiva del TA (che non può essere attivato quando la corrente del bus è piccola e c'è una zona morta di monitoraggio). Inoltre, l'involucro metallico del quadro elettrico ha un effetto schermante sui segnali a radiofrequenza, che può causare la perdita di pacchetti o una trasmissione di dati instabile.

3. Tecnologia di misurazione passiva della temperatura a onde acustiche di superficie (SAW)

Grazie all'effetto piezoelettrico, le onde radio emesse dal lettore eccitano il sensore, che riflette un segnale acustico con informazioni sulla temperatura.

Caratteristiche tecniche:La “passivazione” del lato sensore è realizzata senza bisogno di batterie. Tuttavia, lo svantaggio principale è che la distanza di trasmissione è estremamente breve (di solito solo pochi metri), i requisiti di installazione sono difficili e la struttura metallica dell'armadio elettrico la blocca e interferisce facilmente. Inoltre, il costo dei lettori con tecnologia SAW è solitamente elevato.

4. Termometria a infrarossi

La temperatura superficiale viene misurata rilevando l'energia infrarossa irradiata dall'oggetto, che si divide principalmente in sonda a infrarossi in linea e finestra di misurazione della temperatura a infrarossi.

Caratteristiche tecniche:Misura senza contatto. Il suo difetto principale risiede nelle limitazioni del “campo visivo”, deve garantire che la sonda e il punto misurato non siano ostruiti. Allo stesso tempo, il funzionamento a lungo termine della lente di cenere, le variazioni del tasso di ossidazione della superficie del rame ridurranno significativamente l'accuratezza della misurazione della temperatura e il carico di lavoro della manutenzione.

5. Tecnologia di misurazione della temperatura con reticolo a fibre ottiche (FBG)

Le misure vengono effettuate sfruttando la sensibilità alla temperatura della lunghezza d'onda del reticolo in fibra di Bragg.

Caratteristiche tecniche:Presenta i vantaggi di isolamento e anti-interferenza del rilevamento in fibra ottica. Tuttavia, i reticoli in fibra ottica sono anche molto sensibili alle “sollecitazioni”: le vibrazioni durante il funzionamento degli interruttori o le sollecitazioni di flessione durante l'installazione possono facilmente portare a una deriva della lunghezza d'onda, con conseguenti false letture della temperatura (problemi di sensibilità incrociata), e non sono altrettanto validi delle fibre fluorescenti in termini di resistenza alle vibrazioni.

Tabella di confronto delle prestazioni complessive dei cinque programmi di monitoraggio

Conclusioni e raccomandazioni

Considerando la sicurezza in ambienti ad alta pressione, la stabilità del funzionamento a lungo termine e il costo della manutenzione successiva.Termometria a fibre ottiche fluorescentiÈ la soluzione ottimale per il monitoraggio della temperatura dei quadri elettrici. Risolve perfettamente la contraddizione tra le forti interferenze elettromagnetiche e l'isolamento ad alta tensione ed è adatto all'uso a lungo termine nelle sottostazioni non presidiate.

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