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分析高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)中CT取電可行性
2018-05-25 456由于開關(guān)柜內(nèi)有裸露高壓，并且空間狹小，在柜內(nèi)安裝監(jiān)測點(diǎn)，首先需要解決的就是供電問題。電力開關(guān)柜在正常工作時(shí)，會帶有一定的負(fù)載，這樣，在銅排上會有一個(gè)隨負(fù)載大小而波動(dòng)的電流流過，通常電力開關(guān)柜設(shè)計(jì)的通流容量為*大1250A，實(shí)際正常應(yīng)用時(shí)電流值介于50A到1000A之間。因此從理論上來說，可以采用一個(gè)磁路閉合的CT套在銅排或觸頭臂上通過感應(yīng)電流的方式來取電供設(shè)備工作。
電力傳輸系統(tǒng)中，高壓開關(guān)柜作為其中的核心樞紐部分，起著關(guān)鍵性的作用。開關(guān)柜內(nèi)的眾多接觸點(diǎn)會由于長期使用導(dǎo)致氧化腐蝕，螺栓松動(dòng)等而導(dǎo)致接觸電阻增大，從而導(dǎo)致設(shè)備過熱甚至出現(xiàn)嚴(yán)重故障。因此，實(shí)行溫度在線監(jiān)測很有必要。
當(dāng)開關(guān)柜負(fù)載正常時(shí)，一次電流變化相對來說處于一個(gè)比較平穩(wěn)的狀態(tài)，電磁干擾也相對處于一個(gè)較穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)采用CT取電穩(wěn)壓處理后供給監(jiān)測設(shè)備確實(shí)是一種值得推薦的方案。無需外加電源，并且設(shè)備處于實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到溫度異常時(shí)，能及時(shí)報(bào)警提醒。但是，從客觀上來說，這種應(yīng)用方案也存在很多弊端，導(dǎo)致在電力部門很少應(yīng)用。以下逐點(diǎn)進(jìn)行闡述：
1、 安裝方式繁瑣，不利于批量使用
由于CT取電的原理是利用閉合的磁場回路來感應(yīng)銅排母線電流，采用的為穿心式互感器，本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組，載流(負(fù)荷電流)導(dǎo)線由L1至L2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形(或其他形狀)鐵心起一次繞組作用，由于開關(guān)柜發(fā)到現(xiàn)場后，結(jié)構(gòu)都已經(jīng)固定，銅排和觸頭不可能單獨(dú)拆卸讓廠家去將這種穿心CT進(jìn)行套接，因此在現(xiàn)場安裝時(shí)，還需要根據(jù)銅排或觸臂的尺寸現(xiàn)場繞制，這會帶來兩個(gè)方面的問題，首先，一致性和可靠性很難得到保證。其次，安裝繁瑣，時(shí)間周期太長。尤其是當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)，整個(gè)施工周期會很長，而在某些變電站由于涉及到運(yùn)行問題，不可能長時(shí)間停電安裝。
2、硬件可靠性難以得到保證
采用小CT和磁飽和技術(shù)，取母線一次電流供電，是較為理想的供電方式，但必須選擇好小CT制作的*佳參數(shù)并控制好磁飽和曲線，參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，會損壞傳感器部分的電路，影響可靠性。而在現(xiàn)場繞制，CT的可靠性很難得到保證。此外這種CT供電的方式必須要求母線一次電流處于一個(gè)正常的狀態(tài)，一般要保證大于50A。繞制完成時(shí)，變比就已經(jīng)確定了，當(dāng)母線電流較小時(shí)，CT的二次側(cè)感應(yīng)的電流很微弱，而監(jiān)測設(shè)備由于上面帶有無線發(fā)送模塊，再加上其它外圍電路，在射頻發(fā)送時(shí)，一般需要*少幾十mA的瞬間電流，顯然，此時(shí)CT感應(yīng)的電流不能供監(jiān)測設(shè)備正常工作。對于這種問題，當(dāng)然可以采取減少匝比來增大二次感應(yīng)電流的方式來解決，但這樣又會帶來新的問題，當(dāng)負(fù)載很大或者有瞬間短路故障發(fā)生時(shí)，此時(shí)母線電流會相當(dāng)大。CT取電由于變比固定，導(dǎo)致感應(yīng)的電流也相應(yīng)會在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)變動(dòng)，這就要求供電電路部分必須具備一個(gè)很完善的保護(hù)電路，但通常這種電路只能針對持續(xù)時(shí)間很短的瞬變沖擊，而開關(guān)柜一旦出現(xiàn)故障，一般都不會在極微小的時(shí)間段內(nèi)解除，這樣就會導(dǎo)致對供電電路有一個(gè)持續(xù)的沖擊而導(dǎo)致設(shè)備損壞。而此時(shí)卻恰恰是正需要監(jiān)測設(shè)備能正常及時(shí)地報(bào)警的時(shí)候，這也是*初安裝無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的意義所在。根據(jù)某些應(yīng)用區(qū)域反饋的結(jié)果，現(xiàn)場安裝應(yīng)用兩年左右，損壞率在30%左右，也證明了這種取電方式時(shí)硬件確實(shí)存在一些問題。
3、 硬件電路的穩(wěn)定性不能得到保證
在上面也提到過，這種方案的應(yīng)用，是將感應(yīng)出的二次電流經(jīng)保護(hù)和穩(wěn)壓處理后的電源作為監(jiān)測設(shè)備的工作電源，而高壓開關(guān)柜里環(huán)境比較復(fù)雜，存在著很強(qiáng)的電磁干擾，這些干擾也同樣會被CT感應(yīng)到，從而在供電電源和電路的參考地之間疊加上這些干擾信號，這也直接導(dǎo)致了某些電路工作異常。
綜上所述，這種方案的應(yīng)用相比較來說還是弊大于利，在高壓開關(guān)柜這種特殊場合應(yīng)用時(shí)，電池供電是一個(gè)值得推薦的方案，首先是因?yàn)閷㈦姵丶傻奖O(jiān)測設(shè)備中后，安裝非常方便。其次，電池出來的直流電源不會受到電磁干擾的影響。之所以之前很多人對這種供電方式存在一些疑慮，主要是擔(dān)心高壓開關(guān)柜內(nèi)存在故障時(shí)，溫度會上升到很高，從而導(dǎo)致電池爆炸。此外電池容量有限，不能長時(shí)間工作。這些疑惑在現(xiàn)在這種電子電路飛速發(fā)展的時(shí)期，已經(jīng)都不存在任何技術(shù)難點(diǎn)。鋰電池由于主要成分為鋰離子，在高溫狀態(tài)下會由于活性較強(qiáng)而產(chǎn)生急劇變化導(dǎo)致產(chǎn)生爆炸，但是通常鋰電池只應(yīng)用于民用行業(yè)，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是這種高溫高電磁干擾的環(huán)境里，應(yīng)用較多的還是鋰氬電池，這種電池采用了特殊的工藝，并且成分也和普通的鋰電池不一樣，存放時(shí)間可達(dá)到十年以上，且填充物為不可燃物質(zhì)，活性低，能工作于很高的溫度，即使當(dāng)溫度嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，也只會存在從頂蓋處輕微滲漏電解液的現(xiàn)象，這也是它的一種保護(hù)應(yīng)用模式。確保它不會有爆炸的情況發(fā)生。此外，隨著現(xiàn)在低功耗技術(shù)的應(yīng)用，采用脈沖電流工作的模式，平時(shí)處于正常應(yīng)用時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)，硬件系統(tǒng)處于休眠模式，當(dāng)發(fā)生報(bào)警或需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，才從休眠狀態(tài)喚醒，啟動(dòng)發(fā)送，通過對硬件電路和軟件程序進(jìn)行合理的低功耗設(shè)計(jì)，通常一節(jié)電池能保證6-8年的工作，甚至更長。電池供電在現(xiàn)在的電表，煤氣表和水表等無線抄表場合已經(jīng)有很成熟并且大批量的應(yīng)用，電池使用壽命均超過6年。
