Kömür madeni yüksek gerilimli elektrik ekipmanlarında kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin uygulanması

Tel: +86 18702111813 E-posta: shelly@acrel.cn

Acrel Şirketi, Ltd.

Soyut:Sosyal ekonominin sürekli gelişmesiyle birlikte, güç sistemi yüksek voltaj ve yüksek kapasite yönüne doğru ilerlemektedir. Güç sisteminin yeni teknolojileri ve ekipmanları sonsuz bir akışta ortaya çıkmakta ve güç iletim kapasitesi iyileşmeye devam etmektedir. Bununla birlikte, yüksek voltajlı elektrik ekipmanı tarafından taşınan yüksek voltajlı güç yükü, kendi sıcaklık artışını da güç şebekesinin istikrarını tehdit eden suçlu haline getirmektedir. Ekipman sıcaklığı, mevcut güç şebekesinde güç iletim ekipmanının kararlı çalışması için önemli bir parametre haline gelmiştir. Yüksek voltajlı elektrik ekipmanının sıcaklık artışının nedenlerine dayanarak, bu makale kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin yapısını ve uygulamasını analiz etmekte, uygulamasının avantajlarını ve dezavantajlarını analiz etmekte ve ülkemizin güç sisteminin kararlı çalışması ve gelişimi için referans sağlamak üzere uygulama örnekleri sunmaktadır.

Anahtar kelime:Kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi; yüksek voltajlı elektrik ekipmanı; avantajları ve dezavantajları

Ülkemiz elektrik sistemindeki yüksek gerilimli elektrik ekipmanlarının, izoleli anahtar bağlantıları, bara düğümleri vb. gibi çeşitli bağlantı noktaları bulunmaktadır. Üretim veya güvenlik sürecindeki kalite sorunları nedeniyle birçok cihazda zayıf temas sorunları yaşanacak ve kullanım sırasında büyük bir direnç oluşacak ve bunun sonucunda sıcaklık yükselme sorunları ortaya çıkacaktır.

1. Yüksek voltajlı elektrikli ekipmanların sıcaklık artışının nedenleri

Sıcaklık ölçüm sisteminin uygulanması, sıcaklık artışı sorununun nedeninin analizinden ayrılamaz. Birincisi, özellikle ekipman cıvatalarının birleşim yerlerinde yüksek gerilimli elektrik ekipmanının kalite ve montaj sorunlarıdır. Bağlantı noktalarının standartlara uygun olup olmadığı ve sıkılığın standartlara uygun olup olmadığı, direncin gücünü etkiler. Birçok ekipman bağlantısı, montaj sırasında düzensiz ve pürüzlü sorunlar yaşayacaktır. Yetersiz taşlama ayrıca artan dirence ve zayıf temasa yol açacak, bu da ekipmanın kullanımını etkileyecek ve sıcaklık artışı sorununu belirgin hale getirecektir. İkincisi, yüksek gerilimli elektrik ekipmanının taşınması sırasında dikkatsiz koruma, bağlantı noktalarının veya önemli parçaların deformasyonuna neden olan darbelere neden olacak ve böylece zayıf temasla sonuçlanacaktır. Üçüncüsü, yüksek gerilimli elektrik ekipmanının metal yüzeyi korozyona veya oksidasyon reaksiyonlarına eğilimlidir ve ekipmanın yüzeyindeki sorunlar da ekipmanın temasını etkileyecektir. Bazı elektrikli ekipmanların yüksek sıcaklık, yağmur, kar ve kuvvetli rüzgar gibi zayıf çalışma ortamı, ekipmanın kendisinin eskimesini hızlandıracak ve ciddi sıcaklık artışı sorunlarına neden olacaktır. Dördüncüsü, dış faktörler ekipmanın bağlantısındaki zayıf teması etkiler. Birçok ekipman çalışma alanı nispeten karmaşıktır ve ekipman kurulumu, kullanımı ve bakımı gibi çeşitli bağlantılar da hatalara eğilimlidir ve bunun sonucunda birçok kablo konnektörü ve izolasyon anahtarının zayıf teması ve ciddi sıcaklık artışı sorunları ortaya çıkar. Beşincisi, ekipman uzun süre yüksek yük basıncı altındadır. Yüksek voltajlı elektrikli ekipman, yüksek voltajlı elektriğin iletimini ve uygulamasını kendisi gerçekleştirir. Akım çok büyük olduğunda ve ekipmanın taşıma kapasitesini aştığında, akımın kendisinin termal etkisiyle birleştiğinde, ekipmanın sıcaklığı hızla yükselecektir.

Gerçek ekipman çalışmasında, yukarıdaki beş sorun devre kesicilerin, ayırıcıların, kablo ek yerlerinin, burçların ve baraların vb. birleşim yerlerinde meydana gelir. Bu alanlarda birçok arıza vardır ve sıcaklık artışı sorunlarına eğilimlidirler. Günlük muayene ve bakımda, personel muayene ve bakıma odaklanmalıdır. Ekipmanın muayenesi sırasında, cihazın sıcaklık ölçümü yalnızca kullanım sırasında cihazın durumunu kavramakla kalmaz, aynı zamanda zayıf temas veya aşırı yük tarafından üretilen aşırı ısıyı zamanında tespit edebilir. Şarjlı durumda, akım ve ısının etkisi nedeniyle, iç sıcaklığın dış dünyadan daha yüksek olması normaldir, ancak ekipmanın kendisinin arızalanması veya aşırı yük nedeniyle oluşan ısı değişiminin yakından izlenmesi gerekir. Bu sıcaklık artışı sorunu, ekipmanın yaşlanmasını daha da kötüleştirecek, böylece ekipmanın ömrünü kısaltacak ve hatta ekipmanın yanmasına neden olabilir. Bu nedenle, yüksek voltajlı elektrikli ekipmanlara bir sıcaklık ölçüm sistemi uygulamak çok gereklidir.

Çin'de, yüksek voltajlı güç ekipmanları için en çok kullanılan sıcaklık ölçüm yöntemleri sıcaklık göstergeli balmumu çipi yöntemi, kızılötesi sıcaklık ölçüm yöntemi, optik fiber sıcaklık ölçüm yöntemi ve kablosuz sıcaklık ölçüm sistemidir. Hem sıcaklık gösterge yöntemi hem de kızılötesi termometre manuel olarak çalıştırılır ve veriler gerçek zamanlı olarak toplanamaz. Optik fiber ölçümü yoluyla gerçek zamanlı ölçüm sonuçları elde edilebilir. Ancak, yüksek ve düşük voltaj durumunda, çevresel faktörleri tamamen izole edemez ve yüksek voltajlı aletler için elektrik enstrümantasyon spesifikasyonlarının gereksinimlerini karşılayamaz. Dahası, kabine kurulum sırasında, optik fiberin yüksek sıcaklığa dayanıklı olmaması ve kablolamanın zor olması gibi sorunlar nedeniyle kurulumunda büyük engeller de vardır. Mevcut kablosuz sıcaklık ölçüm teknolojisi, birincil ve ikincil döngülerin bağlantı ve bağlantı sorunlarını aşmak için esas olarak mevcut kablosuz iletim moduna güvenir ve böylece yüksek voltajlı güç kullanımının güvenliğini artırır.

2. Kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi yapısı ve ekipman uygulamasının analizi

Kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin bileşimi, sıcaklık sensörü parçası ve sıcaklık izleme sonucu görüntüleme ve analiz parçası ile sistemin donanımı ve yazılımı olarak ayrılabilir. Şekil 1'de gösterildiği gibi yüksek voltajlı güç ekipmanları için kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin yapısı genellikle anahtar dolapları, kablo bağlantıları, sigortalar vb. birleşim yerlerine sıcaklık sensörleri ile kurulur. Ölçümün doğruluğunu sağlamak için sensör genellikle test nesnesiyle aynı voltaj konumundadır ve ardından toplanan sinyal kablosuz teknoloji kullanılarak iletilir ve görüntülenir. Sıcaklık ölçümünün güvenliğini sağlamak için yüksek voltajlı ve düşük voltajlı çalışma parçaları sızıntıyı ve diğer kazaları önlemek için yalıtılır. Genellikle, çalışma ekipmanının dış yüzeyinde birden fazla konumun gerçek zamanlı izlenmesi ve veri işlenmesi için birden fazla kanal sağlanır. Daha sonra alıcı tarafından alınan veriler seri veya paralel port aracılığıyla bilgisayara iletilir ve önceden programlanmış program tarafından analiz edilir ve işlenir.

Şekil 1 Yüksek gerilimli güç ekipmanları için kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin yapısının şematik diyagramı

2.1 Sıcaklık sensörü

Sıcaklık sensörünün işlevi sıcaklık sinyalini elektrik sinyaline dönüştürmektir. Genellikle bir Pt100 termokupl ölçer kullanılır ve ölçüm doğruluğu 0,1 santigrat dereceye ulaşabilir. Sıfır akı minyatür akım sensörü de kullanılabilir, bu da yüksek uygulama değerine sahiptir. Teknik olarak konuşursak, manyetik sensör demir çekirdek olarak düşük kayıplı Permalloy'u seçer ve demir çekirdek için otomatik kompanzasyon gerçekleştirmek için özel negatif basınç teknolojisi ve koruma araçları kullanır, böylece demir çekirdek sıfır manyetik akının ideal çalışma koşulunda olur. Sıcaklık ölçüm cihazına ek olarak, kablosuz sıcaklık sensörü ayrıca bir güç kaynağı, bir ölçüm devresi, bir mantık kontrol devresi ve belirli bir frekansta bir radyo iletişim devresi içerir. Daha yüksek çalışma koşullarına uyum sağlamak için, genellikle yüksek sıcaklık, yüksek basınçlı ısıyla büzüşen borulara paketlenir ve uzun süreli kullanım sağlamak için belirli su geçirmez ve toz geçirmez özelliklere sahiptir. Kablosuz sıcaklık ölçüm ekipmanının çalışma alanı genellikle küçük olduğundan, kullanım sırasında çalışma koşullarını karşılamak için boyutu mümkün olduğunca küçültülmelidir. Bir sıcaklık sensörü kullanırken, ısıya duyarlı elemanı nesnenin yüzeyiyle birleştirmek için ısıya dayanıklı yapıştırma teli veya yapıştırma teknolojisi kullanılabilir, ancak temas noktalarının nesneye yakın tutulmasına dikkat edilmelidir. Ölçüm hatalarını azaltın. Kablosuz sıcaklık sensörü geniş bir doğrusal çalışma aralığına sahip olmalıdır. Genellikle, -55~130 santigrat derecelik bir sıcaklık algılama elemanı seçilir ve sıcaklık sensörü çeşitli çalışma koşulları altında ölçüm doğruluğu ve ölçüm hatası gereksinimlerine göre seçilir.

2.2 Kablosuz Sıcaklık Dedektörü

Kablosuz sıcaklık dedektörü sistemi, gerçek zamanlı olarak birden fazla farklı ölçüm noktasını işleyebilen ve görüntüleyebilen birden fazla alıcı kanala sahiptir. Kablosuz sıcaklık dedektöründe yargılama ve hata işleme işlevleri vardır. Personel tarafından önceden bir güvenlik bölgesi belirlenir ve toplanan bilgiler kablosuz sıcaklık dedektörü tarafından belirlenen eşikle karşılaştırılır. Sıcaklık eşiği aşarsa, hata işleme modülüne girer ve uyarı metnini çıkarır ve alarm sinyalini ve sesini başlatmak için bir dizi yüksek ve düşük seviye çıkarır. Temel algılama ve alarm işlevlerine ek olarak, kablosuz sıcaklık dedektörü ayrıca bilgi iletme yeteneğine de sahiptir. Bir veri hattı veya seri/paralel port iletişim çipi aracılığıyla bir bilgisayara bağlanabilir ve çalışanlar birden fazla anahtarı ve temas parçasını gerçek zamanlı olarak izleyebilir ve çalışma durumlarını kontrol edebilir, böylece mevcut güvenlik sorunlarını zamanında keşfedebilirler.

2.3 Gerçek zamanlı sıcaklık izleme sistemi

Yukarıda belirtilen sensörler ve dedektörler gibi donanım tesisleriyle karşılaştırıldığında, gerçek zamanlı sıcaklık izleme sistemi kablosuz sıcaklık ölçüm sistemindeki yazılım sistemine daha yatkındır. Gerçek zamanlı sıcaklık izleme sistemi, genel kablosuz sıcaklık ölçüm donanım işleminin, veri işlemenin, sinyal toplamanın ve diğer işlevlerin entegrasyonudur. İstemci arayüzü aracılığıyla personel ile iletişim kurar ve talimatları yükler ve yayınlar. Operatörlerin emek yoğunluğunu azaltmak için, teknik çalışanlar yukarıdaki açıklamayı karşılayan, donanım parçasının sıcaklık ölçüm sonuçlarını analiz etmek ve işlemek için gerçek zamanlı bir sıcaklık izleme sistemi geliştirmiştir. Gerçek zamanlı sıcaklık izleme sistemi, sıcaklık görüntüleme, veri depolama, geçmiş veri analizi ve karşılaştırması, arıza uyarısı, arıza analizi, ekipman çalışma durumu analizi vb. işlevlere sahiptir ve donanım parçasının işlevlerini entegre edebilir ve tamamlayabilir. Gerçek zamanlı sıcaklık izleme sisteminin tasarımında, yedekli veri işleme çalışması için bazı modüler tasarım yöntemleri kullanılabilir ve her modül birimi işleve göre ayrıştırılır ve veriler kategoriye göre depolanır ve işlenir. Bu modüler tasarım yöntemi, gerçek zamanlı sıcaklık izleme sisteminin daha yüksek uygulanabilirliğe ve güvenliğe sahip olmasını sağlayabilir. Gerçek zamanlı sıcaklık izleme sistemi, teknik çalışanların büyük miktarda veriyi toplamasına, çıkarmasına, karşılaştırmasına ve analiz etmesine yardımcı olabilir ve çeşitli cihazların normal çalışmasını sağlamak için farklı ekipmanların farklı sıcaklıklarına göre çeşitli anormal koşulları gerçek zamanlı olarak raporlayabilir. Aynı zamanda, gerçek zamanlı sıcaklık izleme sistemi ayrıca belirli bir dönemin verilerini bir grafik olarak görüntüleyebilen ve daha sonraki bakımı kolaylaştırmak için verileri işaretleyebilen iyi matematiksel çalışma ve görselleştirme performansına sahiptir.

3. Yüksek gerilimli elektrikli ekipmanlara uygulanan kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin avantajları ve dezavantajları

3.1 Elektrikli ekipmanlarda uygulanan kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin teknik avantajları

Bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi çok sayıda yükseltme ve güncelleme geçirdi, performansı giderek daha güçlü hale geldi ve sıcaklık izleme giderek daha doğru hale geldi. Mevcut güç yapısı, kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin özellikle yüksek voltajlı elektrikli ekipmanlar için giderek daha gerçek zamanlı ve doğru olmasını gerektiriyor. Kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi ayrıca yüksek voltajlı elektrikli ekipmanların uygulanmasıyla sürekli olarak ayarlanır. Sinyal alımı açısından, kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi, iyi bir stabiliteye sahip olan ve dış etkenlerden kolayca etkilenmeyen yüksek voltajlı elektrikli ekipmanların özelliklerine göre daha yüksek bir sinyal frekansı uzatır. Sinyal iletiminde nispeten basit, düşük enerji tüketimi ve maliyeti olan ve alınan verilere göre analiz edilip işlenebilen kablosuz iletişim teknolojisi kullanılır ve cihazın çalışma durumu hava koşul kısıtlamalarından etkilenmeden gerçek zamanlı olarak izlenebilir. Cihazın sıcaklığı, kaçırılan tespitleri önlemek için gerçek zamanlı olarak izlenebilir. Aynı zamanda cihazın aşırı sıcaklık alarmı kullanıcının ihtiyacına göre ayarlanabilir ve operatöre ses ve sinyal yoluyla belirli ekipman yeri hatırlatılabilir.

3.2 Elektrikli ekipmanlarda kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin yetersiz uygulanması

Kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi kullanılarak yüksek gerilimli elektrik ekipmanlarının sıcaklık ölçümü, trafo merkezi operatörlerinin muayene iş yoğunluğunu azaltır ve aynı zamanda ekipmanın güvenlik performansını iyileştirir. Ancak, kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminde gerçek kullanımda bazı eksiklikler de vardır. Her şeyden önce, kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi, güç kaynağı için dahili bir pil gerektiren aktif bir teknolojidir. Pil bittiğinde, kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi otomatik olarak kapanır ve personel cihazın sıcaklığını göremez ve yalnızca pili değiştirmek için hattı ayırarak bağlantıyı geri yükleyebilir, bunun sonucunda trafo merkezindeki anahtarlama işlemlerinin ve planlanmamış elektrik kesintilerinin sayısı büyük ölçüde artar. Bu sorunu çözmek için teknolojiyi geliştirebilir, dahili pili pasif bir güç kaynağı ile değiştirebilir ve sabit nokta akımının ürettiği elektromanyetik dalgayı güç olarak kullanabiliriz, böylece tüm sistemin güvenilirliği artırılmış olur. İkincisi, güç kaynağı cihazının bazı sıcaklık kontrol göstergeleri pratik uygulamalarda sıklıkla başarısız olur. Kablosuz sıcaklık ölçüm sensörünün pilinin yetersiz olduğu ön yargısıyla hareket edilir. Elektrik kesintisi ve kablosuz sıcaklık ölçüm sensörünün değiştirilmesinden sonra bile bu durum devam eder. Bu durumda, sitenin tespiti, alıcı ucun kurulumunun hata ayıklaması, sıcaklık ölçüm noktası ile kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi arasındaki mesafenin kısaltılması ve bu durumun önlenmesi gerekir. Ayrıca, kendi aktif teknolojisine sahip kablosuz sıcaklık sensörü pili değiştiremez. Pilin yeterli olmadığını tespit ederse, kablosuz sensör değiştirilmelidir. Bu, yalnızca cihazın bakım maliyetini artırmakla kalmaz, aynı zamanda ekipmanın kaynak tüketimine de neden olur.

4.Kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin uygulama örnekleri

Yabancı kablosuz sıcaklık ölçüm sistemi teknolojisi ile karşılaştırıldığında, yerli sıcaklık ölçüm teknolojisinin gelişimi nispeten geride kalmaktadır, ancak son yıllarda yerli sanayinin sürekli ilgisi nedeniyle, bu alandaki yatırım, insan gücü ve malzeme kaynakları iyileştirilmiştir. Elektrik sektöründe, özellikle güç operasyonu için izleme ekipmanı olmak üzere birçok yardımcı ekipman cihazı bulunmaktadır. Yani, hat belirli bir yüke veya yüksek sıcaklığa ulaştığında, cihaz kazaları önlemek için güç kaynağını otomatik olarak durduracaktır. Bu pratik yeni ürünler çoğunlukla yüksek voltajlı elektrik ekipmanlarında kullanılır ve arayüzleri önceden kuruludur ve değiştirilemez. Direnç üretimini belirli bir ölçüde azaltmasına rağmen, uzun vadeli çalışma nedeniyle arızaya neden olmak kolaydır, bu da cihazın kendisinin direncini artıracak ve çalışma sırasında ısıyı artıracaktır. Bu nedenle, uzun süre, insanların kişisel ve mal sağlığını tehlikeye atarak güvenlik kazalarına neden olmak kolaydır. Bu duruma yanıt olarak bazı yerli firmalar kablosuz sıcaklık ölçüm teknolojisini enerji üretimine uygulamaya başladılar. Bu teknolojinin popülerliğiyle birlikte artık sadece enerji sektöründe değil, sıcaklık artışı sorunları olan diğer sektörlerde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

5. Uygulama senaryoları

Elektriksel temas çevrimiçi sıcaklık ölçüm cihazı, yüksek ve alçak gerilim anahtar dolaplarındaki kablo ek yerlerinin, devre kesici kontaklarının, bıçak anahtarlarının, yüksek gerilim kablo ara başlıklarının, kuru tip trafoların, alçak gerilim ve yüksek akım ekipmanlarının sıcaklık izlemesi için uygundur. Aşırı temas direnci ve oksidasyon, gevşeklik, toz ve çalışma sırasında diğer faktörler nedeniyle ısınma nedeniyle oluşan potansiyel güvenlik tehlikelerini önleyebilir, böylece ekipman güvenliğini iyileştirebilir, ekipman çalışma durumunu zamanında, sürekli ve doğru bir şekilde yansıtabilir ve ekipman kaza oranlarını azaltabilir.

6. Sistem donanım yapılandırması

7. Sonuç

Sensörlerin, kablosuz veri iletişiminin, veri madenciliği ve diğer teknolojilerin sürekli gelişimi nedeniyle, yüksek voltajlı elektrik sıcaklığının gerçek zamanlı izleme sistemi daha bilimsel hale gelecektir. Kablosuz sıcaklık ölçüm sisteminin uygulanması ve yaygınlaştırılmasıyla, ülkemizin enerji endüstrisi de daha istikrarlı ve güvenli hale gelmiş ve teknolojik ilerlemesi ülkemizin gelişimine katkıda bulunmuştur.

Referanslar:

[1] Acrel Enterprise Mikro Şebeke Tasarım ve Uygulama Kılavuzu. Sürüm 2022.05

Sıcaklık çevrimiçi izleme sistemi, temel olarak ekipman katmanında bir sıcaklık sensörü ve sıcaklık edinme/görüntüleme birimi, iletişim katmanında bir uç bilgi işlem ağ geçidi ve güç dönüşüm ve dağıtım sisteminin temel elektriksel parçalarının çevrimiçi sıcaklık izlemesini gerçekleştirmek için istasyon kontrol katmanında bir sıcaklık ölçüm sistemi ana bilgisayarından oluşur.