Giải pháp tối ưu cho việc giám sát nhiệt độ tủ điện

Nguyên nhân gây ra hiện tượng quá nhiệt ở tủ điện và các điểm giám sát quan trọng

Tủ điện cao áp, với tư cách là thiết bị cốt lõi của hệ thống điện, trong quá trình vận hành lâu dài, các điểm kết nối dẫn điện rất dễ gặp hiện tượng tăng điện trở tiếp xúc do các nguyên nhân như rung động cơ học gây lỏng bu-lông, oxy hóa và ăn mòn bề mặt tiếp điểm, sai sót trong quy trình lắp đặt hoặc vận hành quá tải kéo dài. Theo định luật Joule, khi dòng điện đi qua các điểm tiếp xúc có điện trở cao sẽ sinh ra hiệu ứng nhiệt tích lũy. Nếu không phát hiện và xử lý kịp thời, sự gia tăng nhiệt độ tiềm ẩn này sẽ làm gia tăng tốc độ lão hóa của vật liệu cách điện, cuối cùng dẫn đến hiện tượng đứt cách điện, chập mạch, thậm chí gây ra các vụ nổ tủ điện nghiêm trọng.

Để phòng ngừa các sự cố như vậy, dưới đây là những vị trí phát nhiệt quan trọng cần phải theo dõi nhiệt độ:

• Tiếp điểm của cầu dao:Đặc biệt là bề mặt tiếp xúc giữa các tiếp điểm hình hoa mai và các tiếp điểm động-tĩnh, do phải thực hiện các thao tác đóng-mở thường xuyên, rất dễ bị nóng lên do mài mòn hoặc áp lực tiếp xúc không đủ.
• Điểm nối của thanh cái:Tại các vị trí bu-lông nối thanh đồng trong phòng thanh cái, do chịu tác động của sự giãn nở khi nóng và co lại khi lạnh cùng với những rung động nhỏ, các bu-lông này dễ bị lỏng và tạo thành các điểm có điện trở cao.
• Đầu nối cáp:Các đầu nối đặt trong phòng cáp, do chịu ảnh hưởng lớn từ quy trình thi công, là khu vực thường xuyên xảy ra sự cố quá nhiệt.
• Ngón chạm của công tắc ngắt mạch:Việc vận hành liên tục trong thời gian dài có thể khiến lò xo cảm ứng bị mỏi hoặc bề mặt bị oxy hóa, dẫn đến hiện tượng tăng nhiệt bất thường.

1. Công nghệ đo nhiệt độ bằng sợi quang huỳnh quang (được khuyến nghị)

Đây là áp suất cao hiện tạiGiám sát tủ điệncông nghệ tiên tiến và ổn định nhất hiện nay. Công nghệ này dựa trên mối quan hệ hàm đơn giữa thời gian phát quang dư của chất huỳnh quang đất hiếm và nhiệt độ để thực hiện phép đo.

Đặc điểm kỹ thuật:Công nghệ này sở hữu đặc tính “an toàn bản chất”; đầu dò được cấu tạo từ sợi quang thạch anh và vật liệu phát quang, hoàn toàn cách điện và không chứa bất kỳ linh kiện điện tử nào. Thiết bị này vốn dĩ miễn nhiễm với nhiễu từ trường điện từ áp cao, chịu được áp suất cao, đồng thời không cần pin hay nguồn điện cảm ứng, từ đó giải quyết triệt để các vấn đề về cách điện áp cao và tương thích điện từ. Việc truyền dữ liệu được thực hiện thông qua tín hiệu quang, không cần hiệu chuẩn trong quá trình vận hành lâu dài và có tuổi thọ lên đến hơn 20 năm.

2. Công nghệ đo nhiệt độ bằng sóng vô tuyến (ZigBee/433MHz)

Đo nhiệt độ không dây là giải pháp chủ đạo trong giai đoạn đầu, sử dụng cảm biến không dây được lắp đặt tại các điểm tiếp xúc để truyền dữ liệu thông qua tín hiệu tần số vô tuyến.

Đặc điểm kỹ thuật:Cảm biến là một loại thiết bị điện tử chủ động. Thông thường có hai phương thức cấp nguồn: sử dụng pin (có chu kỳ thay thế và rủi ro rò rỉ chất lỏng do nhiệt độ cao) hoặc lấy điện từ cảm ứng CT (không thể khởi động khi dòng điện trên thanh cái nhỏ và có vùng chết trong quá trình giám sát). Ngoài ra, vỏ kim loại của tủ điện có tác dụng che chắn tín hiệu tần số vô tuyến, dễ dẫn đến hiện tượng mất gói dữ liệu hoặc truyền tải không ổn định.

3. Công nghệ đo nhiệt độ thụ động bằng sóng bề mặt âm thanh (SAW)

Sử dụng hiệu ứng áp điện, đầu đọc/ghi phát ra sóng vô tuyến để kích thích cảm biến, và cảm biến phản xạ tín hiệu sóng âm chứa thông tin về nhiệt độ.

Đặc điểm kỹ thuật:Công nghệ này đã hiện thực hóa việc “không cần nguồn điện” ở đầu cảm biến, do đó không cần pin. Tuy nhiên, nhược điểm cốt lõi của nó là khoảng cách truyền tín hiệu cực ngắn (thường chỉ vài mét), đồng thời yêu cầu khắt khe về vị trí lắp đặt và dễ bị cản trở cũng như nhiễu sóng bởi các cấu trúc kim loại bên trong tủ điện. Ngoài ra, chi phí của đầu đọc/ghi sử dụng công nghệ SAW thường khá cao.

4. Công nghệ đo nhiệt độ bằng hồng ngoại

Phương pháp này đo nhiệt độ bề mặt bằng cách phát hiện năng lượng hồng ngoại do vật thể phát ra, chủ yếu được chia thành hai loại: đầu dò hồng ngoại trực tuyến và cửa sổ đo nhiệt độ hồng ngoại.

Đặc điểm kỹ thuật:Sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc. Nhược điểm chính của phương pháp này là giới hạn về “góc nhìn”, do đó phải đảm bảo không có vật cản giữa đầu dò và điểm cần đo. Đồng thời, trong quá trình vận hành lâu dài, bụi bám trên ống kính và sự thay đổi tỷ lệ oxy hóa bề mặt thanh đồng sẽ làm giảm đáng kể độ chính xác của kết quả đo nhiệt độ, dẫn đến khối lượng công việc bảo trì lớn.

5. Công nghệ đo nhiệt độ bằng lưới quang học sợi quang (FBG)

Sử dụng đặc tính nhạy cảm với nhiệt độ theo bước sóng của lưới Bragg sợi quang để tiến hành đo lường.

Đặc điểm kỹ thuật:Có những ưu điểm về cách điện và khả năng chống nhiễu của cảm biến sợi quang. Tuy nhiên, lưới phân cực sợi quang lại rất nhạy cảm với “áp lực”; các rung động trong quá trình vận hành tủ điện hoặc lực uốn cong khi lắp đặt dễ dẫn đến hiện tượng lệch bước sóng, từ đó gây ra các chỉ số nhiệt độ sai lệch (vấn đề nhạy cảm chéo), do đó khả năng chống rung của nó kém hơn so với sợi quang huỳnh quang.

Bảng so sánh hiệu suất tổng thể của 5 phương án giám sát

Kết luận và khuyến nghị

Sau khi cân nhắc toàn diện về tính an toàn trong môi trường áp suất cao, tính ổn định khi vận hành lâu dài cũng như chi phí bảo trì sau này,Công nghệ đo nhiệt độ bằng sợi quang huỳnh quangĐây là giải pháp tối ưu nhất hiện nay cho việc giám sát nhiệt độ tủ điện. Giải pháp này đã giải quyết triệt để mâu thuẫn giữa nhiễu điện từ mạnh và cách điện cao áp, phù hợp để sử dụng lâu dài tại các trạm biến áp không cần người trực.

Nếu quý khách có nhu cầu mua các sản phẩm cảm biến nhiệt độ sợi quang huỳnh quang hiệu suất cao hoặc muốn tìm hiểu chi tiết về giải pháp kỹ thuật, vui lòng liên hệ với Fuzhou Yinnotongda.