礦用高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度檢測系統(tǒng)研究.docx

1、DOI:10.3969/j.issn,1009-9492.2020.01.034平鵬偉.礦用高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度檢測系統(tǒng)研究J.機(jī)電工程技術(shù)，2020,49(01):100-101.礦用高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度檢測系統(tǒng)研究平鵬偉(潞安環(huán)能股份公司常村煤礦，山西長治046102)摘要：為及時(shí)準(zhǔn)確地檢測礦用高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度，有效防范因高壓開關(guān)觸頭過熱而引發(fā)礦井供電系統(tǒng)短路故障，甚至出現(xiàn)電氣火災(zāi)的危險(xiǎn)，開發(fā)了種礦用高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度檢刪系統(tǒng)，具體介紹了設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選用的設(shè)計(jì)方案，需解決的重點(diǎn)問題，分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及具體檢測過程，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度檢測系統(tǒng)傳感器的可靠度、

2、信號傳輸?shù)目煽慷纫约皵?shù)據(jù)存儲的可靠性，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，該溫度檢測系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，能很好地滿足礦用高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度口常檢測需求，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；隔離開關(guān)觸頭：溫度檢測：應(yīng)用中圖分類號：TD67文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：10099492(2020)01-010002ResearchonTemperatureDetectionSystemforMineHighVoltageCabinetIsolationSwitchContactPINGPcngvvei(LuanHuanengCo.,Ltd.,ChangcunCoalMine.Changzhi.Shanxi()461

3、02China)Abstract:Inordertodetectthecontacttemperatureofthedisconnectorofthehigh-voltagecabinetinlimeandaccurately,andeffectivelypreventtheshortcircuitfaultofthepowersupplysystemintheminecausedbytheoverheatedcontactofthehigh-voltageswitch,andeventhedangerofelectricalfire,acontacttemperaturedetections

4、ystemofthedisconnectorofthehigh-voltagecabinetinthemineisdeveloped,thedesignschemetobeselectedandthekeyproblemstobesolvedinthedesignprocesswereintroduced,thesystemstructureandthespecificdetectionprocesswereanalyzed,andthereliabilityofthesensor,thereliabilityofsignaltransmissionandthereliabilityofdat

5、astorageofthecontacttemperaturedetectionsystemof(hedisconnectorofthehigh-voltagecabinetwereverifiedthroughthetest.Theexperimentshowsthat(hetemperaturedetectionsystemissafeandstable,whichcanmeetthedailydetectionneedsofthecontactternperaiureofthedisconnectorin(hehighvoltagecabinet.andhasacertainapplic

6、ationvalue.Keywords:highvoltageswitchgear：isolationswitchcontact：temperaturedetection：application。引言在礦井下，高壓開關(guān)柜占據(jù)著極其關(guān)鍵的地位，不僅對各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行有著宜接的關(guān)系，而I-L對各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)有著-定的影響。但是，由于礦山在不斷的發(fā)展中，井下所需的電力設(shè)備也應(yīng)當(dāng)持續(xù)增加，其供電體系的運(yùn)行極有可能為超臨界狀態(tài)。若運(yùn)行負(fù)荷過高或者超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不僅對高壓電纜造成了極大的破壞，而且也極大地威脅到高壓柜中隔離開關(guān)的運(yùn)行，進(jìn)而導(dǎo)致觸頭的溫度不斷上升，嚴(yán)重的會達(dá)到表皮的燃燒界點(diǎn)，誘發(fā)火災(zāi)。因此，針對該

7、部位的溫度，應(yīng)當(dāng)研發(fā)一個(gè)有效的監(jiān)測體系，對其實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)測，其溫度一旦與預(yù)警值相接近，應(yīng)當(dāng)立刻采取措施，防止因火災(zāi)的發(fā)生而造成一定的破壞。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)選擇煤礦進(jìn)行研究，根據(jù)高壓柜所處的環(huán)境及應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的功能，將相應(yīng)的觸頭溫度系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的程度進(jìn)行歸納：（1）傳感器在監(jiān)測到觸頭溫度時(shí)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栔苯觽鬏數(shù)缴衔粰C(jī)，應(yīng)當(dāng)確保測量具備即時(shí)性：（2）信號的傳輸應(yīng)當(dāng)具備穩(wěn)定性，其他的設(shè)備不會對其產(chǎn)生干擾，應(yīng)當(dāng)確保信號在覆蓋區(qū)域內(nèi)的傳輸具備真實(shí)性；（3）檢測系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保持較長的工作時(shí)間，因此需要保持獨(dú)立的供電系統(tǒng)。如果將相應(yīng)的供電網(wǎng)介入其中之后，一旦溫度超出了閥值之前的瞬間短路，將不能對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的

8、規(guī)避叫2設(shè)計(jì)方案的選取該方案應(yīng)當(dāng)涵蓋3部分的內(nèi)容，分別為溫度的檢測、電力的供給及信號的傳輸。2.1溫度的檢測模式根據(jù)檢測儀器是否與檢測部位相接觸來對溫度檢測進(jìn)行劃分，其主要有兩種：收稿日期：2019-06-）4-wo-（1）接觸式檢測。利用溫感設(shè)備將溫度的改變來轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，對觸頭的溫度進(jìn)行檢測。該方法所具備的優(yōu)勢在于具備較高的敏銳度，即便溫度所發(fā)生的變化極其微小,也可以產(chǎn)生反應(yīng)，同時(shí)應(yīng)用該設(shè)備不需要較高的成本，而且因其自身就處于電網(wǎng)循環(huán)之中，不需要額外的電力供應(yīng)叫（2）非接觸式檢測。指的是利用光纖及紅外兩種檢測方式，其檢測效果較為精確，誤差較小，但是光纖檢測器的價(jià)格較高，不具備適用性。與該檢

9、測器相比，紅外檢測器的成本較低，但是該儀器的不足就是無法對小型的設(shè)備進(jìn)行測量，而觸頭恰巧屆于這類部件，因此無法使用。與上述分析相結(jié)合，運(yùn)用第一種方法來檢測觸頭的溫度，即使用相應(yīng)的溫感設(shè)備來對其進(jìn)行檢測。2.2電力的供給模式借鑒國內(nèi)外井下電氣系統(tǒng)的管理經(jīng)驗(yàn)，參考這些方式來為溫度檢測系統(tǒng)提供電力，根據(jù)其是否需要進(jìn)行外部傳輸可以將其分為兩類。（1）自給式，指的是通過設(shè)備上的電池來供電。這種形式乂可以分為兩種，一種是只安裝容量較大的電池，其優(yōu)點(diǎn)主要為不需要額外添加線路，缺點(diǎn)在于需要按時(shí)更替電池，檢修較為困難：另一種是通過安裝太陽能等設(shè)備，依靠高壓開關(guān)所在的環(huán)境來供電，以供系統(tǒng)使用，其缺點(diǎn)也較為明顯，即

10、過于依賴環(huán)境，一旦環(huán)境中無光無風(fēng)，將不再有電力的供應(yīng)叫（2）傳輸式，指的是將檢測體系之內(nèi)的供電與現(xiàn)存的電網(wǎng)相連接。其存在的優(yōu)點(diǎn)主要為便捷，缺點(diǎn)就是在產(chǎn)生故障之后無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的檢測效果。對礦井下環(huán)境及經(jīng)濟(jì)等各個(gè)因素進(jìn)行有效分析，將電池作為提供電能的模式，確保發(fā)生故障時(shí)也可以具備較高的檢測精度。2.3信號傳輸?shù)姆绞浇梃b礦井下通訊信號的傳輸方式，對溫度進(jìn)行檢測的系統(tǒng)主要存在4種信號傳輸。（1）光纖傳輸。它所具有的優(yōu)勢為高寬帶，具有可靠的傳輸質(zhì)量及速度；不足之處就是鋪設(shè)光纖會耗費(fèi)較大的錢力物力，難以接受成本，因此對該方式不加以考慮。（2）電力線載波。指的是PLC通信。將信息的傳輸依靠于電網(wǎng)中，利用電流

11、所具有的信息來完成數(shù)據(jù)的傳輸。該方法具備較大的便捷性，但是在電網(wǎng)中，電流具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換效果，極大影響著信號的傳輸，導(dǎo)致其傳輸?shù)馁|(zhì)量無法得到保障叫溫度體系所傳輸?shù)男盘柌痪邆漭^大的強(qiáng)度，極易受到干擾，因此該方式也不加考慮。（3）公用無線通訊網(wǎng)。它具有較高的成本，每年都需要支出一定的服務(wù)費(fèi)用，對于礦山企業(yè)而言，這并不實(shí)惠，因此該方法也可以排除。（4）無線射頻技術(shù)。ZigBee作為一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，其消耗的功率及經(jīng)濟(jì)都處于可接受的范圍之內(nèi)，適用于礦井下的信號傳輸，因此該方法具有較強(qiáng)的可行性。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的組成選擇礦井進(jìn)行研究，對礦井35kV的高壓柜隔離開關(guān)觸頭所具有的溫度加以檢測，在該

12、部位安裝相應(yīng)的傳感器，對溫度變化加以轉(zhuǎn)換，使其成為電流強(qiáng)度的改變，利用無線射頻技術(shù)來傳輸相應(yīng)的信息，判斷該溫度是否達(dá)到警戒點(diǎn)，若達(dá)到或超出預(yù)警值，其報(bào)警裝置將會做出反應(yīng),避免因觸頭的溫度過高而產(chǎn)生危險(xiǎn)圈，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1礦用高壓柜隔離開美觸頭溫度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)電腦接收到信息之后，電腦可以及時(shí)地顯示出信息,以確保相關(guān)人員可以精確掌握到觸頭的溫度，同時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對信息進(jìn)行一系列的處理叫例如設(shè)定時(shí)間段及周期性的數(shù)據(jù)比較，為維修提供可靠的依據(jù)，軟件功能的結(jié)構(gòu)如圖2所示。高壓開關(guān)溫度監(jiān)測系統(tǒng)圖2礦用高壓柜顆粒升關(guān)觸頭溫度系統(tǒng)軟件功能示意圖3.2數(shù)據(jù)的處理電腦在收集到各種數(shù)據(jù)之后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)

13、行分類處理，以助于日后的分析與查詢，其功能主要有以下幾點(diǎn)。321預(yù)警的功能在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，其核心環(huán)節(jié)就是預(yù)警，當(dāng)溫度與臨界點(diǎn)相接近的時(shí)候，警報(bào)將會啟動，若條件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)再安裝一個(gè)連鎖裝置，將高溫線路加以切換,促使其成為備用線路，在經(jīng)過一段時(shí)間之后再進(jìn)行使用叫3.2.2信息儲存的功能除預(yù)警之外，信息儲存也發(fā)揮著極其關(guān)鍵的作用。在獲取有效的信息之后，可以將其進(jìn)行保存，其保存的時(shí)間（下轉(zhuǎn)第151頁）制樣裝置中的應(yīng)用J.煤質(zhì)技術(shù)，2007(5):9.3 謝昌綱，劉鎮(zhèn)，張華，等.智能機(jī)器人采制樣系統(tǒng)在興隆莊煤礦的應(yīng)用J.煤質(zhì)技術(shù)，2019(1):26-29.4 高貴明，趙航.淺談全自動制樣

14、系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用J.科技風(fēng)，2018(24):32.5 王興無.煤炭自動制樣系統(tǒng)J.熱力發(fā)電，2015,44(7):111-113.6 安翔.鐵精礦智能全自動制樣系統(tǒng)研發(fā)J.酒鋼科技，2017(4):81-85.7 胡彪，羅建明，熊知明，等.全自動煤炭制樣系統(tǒng)性能試驗(yàn)的探討J.煤質(zhì)技術(shù)，2016(5):22-26.(最第101頁間隔為1()$,可以取得某個(gè)時(shí)間段內(nèi)時(shí)間與溫度所具有的關(guān)系，促使其對高壓開關(guān)的相關(guān)信息進(jìn)行有效的分析，同時(shí)，在發(fā)出報(bào)警之后，其信息將會被儲存，從而使生產(chǎn)具備較強(qiáng)的安全性叫4試驗(yàn)驗(yàn)證對于硬件單元，其主要對傳感器、信號傳輸及信息儲存功能所具備的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。4.1傳

15、感器的可靠度檢驗(yàn)處于同一溫度下，應(yīng)當(dāng)對礦井內(nèi)的實(shí)際環(huán)境加以考慮,將-1070C之間定為溫度區(qū)，其監(jiān)測的周期為10C,對傳感器及溫度計(jì)兩個(gè)儀器的數(shù)據(jù)加以檢測，如表1所示。表1測試數(shù)據(jù)溫度計(jì)傳感器誤差項(xiàng)目溫度計(jì)傳感器誤差眥N溫度地尸C眥尸C溫度X/C1-10-10.30.3640420.2200.20.275050.30.331010.20.28606().3()342020.20.297070.40.453030.30.3根據(jù)結(jié)果可知，傳感器與溫度計(jì)兩個(gè)儀器所檢測的溫度并不存在明顯的誤差，其精確度較高，與現(xiàn)場的要求相吻合，可以加以應(yīng)用。4.2信號傳輸?shù)念慷葯z測在空蕩的房間中，選擇10m作為步長

16、來移動發(fā)射的源頭，其結(jié)果顯示，處于無障殍的狀況下，信號傳輸?shù)木嚯x可達(dá)到100m。對礦井下的環(huán)境進(jìn)行模擬，運(yùn)用石板來覆蓋其表面，根據(jù)結(jié)果可知，在覆蓋完全的狀況下，信號的傳輸應(yīng)當(dāng)為5m0由此可知，信號的傳輸與礦井的實(shí)際需求相吻合。4.3數(shù)據(jù)存儲的檢測導(dǎo)出電腦收集到的數(shù)據(jù)，并將其打印出來，其時(shí)間間隔為30mm,對下一個(gè)0.5h的溫度進(jìn)行預(yù)測，其結(jié)果顯趙小鋒，王興無.全自動無人值守煤炭機(jī)械化智能制樣系統(tǒng)在電力行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀及分析口.江西電力，2016(6):23-25.8 何文莉，萬明.自動化控制技術(shù)在無人值守煤炭聯(lián)合制樣系統(tǒng)中的應(yīng)用J.煤質(zhì)技術(shù)，2018(1):45-49.9 魏加棟，崔修強(qiáng).機(jī)器人燃

17、煤制樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用J.華電技術(shù),2018,40(8):14-17.第一作者簡介：閔雄(1984-),男，湖北武漢人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域?yàn)槊禾坎芍苹悄茉O(shè)備的研發(fā)及調(diào)試。已發(fā)表論文5篇。(編輯:王智圣)示，在溫度的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，基于溫度升高的趨勢，將其達(dá)到臨界點(diǎn)的時(shí)間加以預(yù)測。同時(shí)，將20天作為1個(gè)周期，在5個(gè)周期以內(nèi)，數(shù)據(jù)都可以取得較好的保存，其數(shù)據(jù)保存的有效性與礦井的實(shí)際需求相吻合叫5結(jié)束語與井下的環(huán)境相結(jié)合，得到溫度系統(tǒng)所應(yīng)達(dá)到的理論程度，基于現(xiàn)有的技術(shù)狀況，選取溫度感知元件、電池及無線射頻技術(shù)分別作為溫度檢測、電力供給及信息傳輸?shù)姆绞健；诖藖碓O(shè)計(jì)出套最佳的溫度系統(tǒng)，經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證，信息傳輸、溫度檢測及數(shù)據(jù)保存都具備較高的精確性,與井下的需求相適應(yīng)，表明該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為合理，極大確保了礦山生產(chǎn)的安全性。參考文獻(xiàn)：1 李玉柱，宋建成，耿蒲龍，等.基于紅外傳感器的高壓柜隔離開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)研究J.測控技術(shù)，2015(02):33-35.2 郭文平.煤礦井下高壓開關(guān)隔離觸頭高溫防護(hù)措施的探討J.機(jī)械管理開發(fā)，2018(07):10-12.3 黃濤，馮世濤，李勵.高壓隔離開關(guān)觸頭溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)的研究J.通信電源技術(shù)，2018(03):88-90.4 楊常達(dá)，曾黎玉，熊沙瑤.隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱原因分析及防范措施J.通訊世