Warnung vor Überhitzung elektrischer Geräte: Drahtlose Temperaturüberwachungslösung von Acrel

1. Einführung

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Weltwirtschaft und Industrietechnologie spielen elektrische Energiesysteme eine immer wichtigere Rolle in der modernen Gesellschaft. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stromnetzbetriebs sind daher für die Branche zu kritischen Anliegen geworden. Insbesondere mit der weit verbreiteten Einführung unbemannter Umspannwerke werden traditionelle manuelle Inspektionsmethoden nach und nach durch intelligente Überwachungstechnologien ersetzt.

Die drahtlose Temperaturüberwachungstechnologie ermöglicht eine Echtzeit-Temperaturerkennung für wichtige Heizpunkte elektrischer Hochspannungsgeräte. Durch die kontinuierliche Erfassung und Analyse von Temperaturdaten trägt diese Technologie dazu bei, einen sicheren und stabilen Betrieb von Energiesystemen zu gewährleisten und gleichzeitig vorausschauende Wartungsstrategien zu unterstützen.

2. Forschungshintergrund und technische Vorteile drahtloser Temperaturüberwachungssysteme

In Kraftwerken und Umspannwerken kann es bei längerem Betrieb von Hochspannungsschaltanlagen, Freiluft-Trennschaltern und Sammelschienenanschlusspunkten zu örtlicher Überhitzung kommen. Dies wird hauptsächlich durch erhöhten Kontaktwiderstand, Oxidation, Staubansammlung oder mechanische Lockerung verursacht.

Da Anschlüsse von Hochspannungsgeräten in der Regel hohen elektrischen Feldern ausgesetzt sind, können herkömmliche kontaktbasierte Temperaturmessmethoden aufgrund von Isolationsrisiken nicht sicher angewendet werden.

Die drahtlose Temperaturüberwachungstechnologie löst dieses Problem durch die Übertragung von Temperaturdaten über Funksignale. Die Temperatursensoren werden direkt an den Heizpunkten installiert, während das Überwachungsgerät galvanisch von Hochspannungsgeräten isoliert bleibt.

Im Vergleich zu herkömmlichen Messmethoden bieten drahtlose Temperaturüberwachungssysteme mehrere Vorteile:

1. Hohe Sicherheit
Es besteht keine direkte elektrische Verbindung zwischen Sensoren und Überwachungssystemen, wodurch das Risiko elektrischer Gefahren verringert wird.

2. Echtzeit-Überwachungsfunktion
Das System ermöglicht eine kontinuierliche Temperaturdatenerfassung und Fernüberwachung.

3. Niedrige Wartungskosten
Die drahtlose Überwachung ersetzt häufige manuelle Inspektionen und senkt so die Arbeitskosten.

4. Unterstützung bei der Datenspeicherung und -analyse
Temperaturdaten können in zentralen Steuerungssystemen für langfristige Analysen und vorausschauende Wartungsentscheidungen gespeichert werden.

Zu den derzeit gebräuchlichsten Temperaturüberwachungstechnologien gehören faseroptische Temperaturmessung, Thermistormessung, Infrarot-Temperaturmessung und drahtlose Temperaturmessung. Unter diesen Technologien:

• Thermistorsensoren sind bei freiliegenden Hochspannungsgeräten schwierig zu verwenden.
• Die faseroptische Temperaturüberwachung bietet eine hohe Genauigkeit, ist jedoch mit hohen Installations- und Ausrüstungskosten verbunden.
• Infrarotmessungen erfordern normalerweise einen manuellen Betrieb und es fehlt eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit.
• Aufgrund des ausgewogenen Verhältnisses zwischen Kosten, Sicherheit und Leistung entwickelt sich die drahtlose Temperaturüberwachung nach und nach zur Mainstream-Lösung.

3. Drahtlose Temperatur-Online-Überwachungssystemlösung von Acrel

Das drahtlose Temperaturüberwachungssystem wird hauptsächlich zur Überwachung von Temperaturänderungen in Hochspannungs- und Niederspannungsschaltschränken, Kabelverbindungen, Leistungsschalterkontakten, Sammelschienenverbindungen und Transformatorgeräten eingesetzt.

Das System erkennt potenzielle Sicherheitsrisiken, die durch Faktoren wie Oxidation, Lockerung oder Staubansammlung verursacht werden, die den Kontaktwiderstand während des Betriebs erhöhen können.

Zu den Kernfunktionen des Systems gehören:

• Temperaturdatenerfassung in Echtzeit
• Alarmfunktionen für Temperaturanomalien
• Speicherung und Analyse historischer Daten
• Fernüberwachung und automatisiertes Betriebsmanagement

4. Temperatursensorkomponenten

Batteriebetriebene kabellose Temperatursensoren

Diese Sensoren werden direkt an den Heizpunkten der Geräte installiert. Sie werden mit eingebauten Batterien betrieben und übertragen Daten drahtlos. Sie eignen sich für Kontakte und Sammelschienenverbindungen in Hochspannungsschaltanlagen.

CT-betriebene drahtlose Temperatursensoren

Diese Sensoren werden hauptsächlich in Hochstrom-Betriebsumgebungen wie Leistungsschalterkontakten, Sammelschienen-Verbindungspunkten und Hochspannungskabelanschlüssen eingesetzt. Die Stromversorgung der Sensoren erfolgt durch Stromwandlerinduktion, sodass kein Batteriewechsel erforderlich ist und die Lebensdauer verlängert wird.

Kabelgebundene Temperatursensoren

Kabelgebundene Sensoren werden hauptsächlich in Niederspannungsgeräten oder hochpräzisen Überwachungsszenarien wie Transformatorwicklungen und Motorwicklungen eingesetzt. Als Messelemente werden üblicherweise Pt100-Widerstandstemperaturfühler eingesetzt.

5. Empfangs- und Anzeigeeinheiten

Drahtlose Temperaturüberwachungssysteme bestehen typischerweise aus Empfangsmodulen und Anzeigeterminals.

• Empfangseinheit
  Verantwortlich für den Empfang und die Verarbeitung der von Sensoren übermittelten Temperaturdaten.

• Anzeigeeinheit
  Wird zur visuellen Anzeige von Temperaturkurven, Gerätestatus und Alarminformationen verwendet.

Diese Struktur ermöglicht es dem Wartungspersonal, den Betriebsstatus der Ausrüstung in Echtzeit zu überwachen.

6. Lösungsarchitektur für drahtlose Temperaturüberwachungssysteme

Das drahtlose Temperaturüberwachungssystem Acrel-2000/T integriert Temperaturdaten von allen Überwachungsgeräten im Umspannwerk in eine zentrale Verwaltungsplattform.

Das System kombiniert Computertechnologie, Kommunikationstechnologie und Datenverarbeitungstechnologie, um eine zentrale Überwachung und Verwaltung von Temperaturinformationen zu erreichen.

Zu den Hauptfunktionen gehören:

• Datenerfassung und -übertragung in Echtzeit
• Analyse der Temperaturtrendkurve
• Speicherung und Abfrage historischer Daten
• Verwaltung von Übertemperaturalarmen und Ereignisaufzeichnungen

Das System ist mit einer unabhängigen Datenbank zur langfristigen Datenspeicherung und Gerätebetriebsanalyse ausgestattet. Durch die Analyse von Temperaturtrends können Ingenieure die Alterungsbedingungen von Geräten bewerten und Wartungsentscheidungen optimieren.

7. Typische Anwendungsszenarien

Drahtlose Temperaturüberwachungstechnologie wird in zahlreichen Branchen häufig eingesetzt, darunter:

• Energieübertragungs- und -verteilungssysteme
• Stahlverarbeitende Industrie
• Bergbauindustrie
• Petrochemische Industrie

Zu den gängigen Überwachungsstandorten gehören:

• Leiter der Übertragungsleitung
• Haupttransformatordurchführungen
• Schaltkontakte trennen
• Verbindungen von Hochspannungsschaltanlagen
• Kabelklemmen
• Kondensatoroberflächen

Das System trägt durch Echtzeitüberwachung und Frühwarnfunktionen dazu bei, die Zuverlässigkeit des Gerätebetriebs zu verbessern.

8. Technischer Anwendungswert

Der Einsatz der drahtlosen Temperaturüberwachungstechnologie verbessert das Betriebsmanagement des Energiesystems erheblich.

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stromnetzes
• Reduzierung der Geräteausfallraten
• Minimierung der Dauer und des Umfangs von Stromausfällen
• Reduzierung der manuellen Inspektionskosten
• Steigerung des wirtschaftlichen und sozialen Nutzens von Energiesystemen

Die traditionelle planmäßige Wartung entwickelt sich allmählich zu einer zustandsbasierten Wartung, die durch intelligente Überwachungstechnologien unterstützt wird.

9. Fazit

Die drahtlose Temperaturüberwachungstechnologie spielt eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung des sicheren Betriebs elektrischer Energiesysteme. Durch die kontinuierliche Überwachung und Analyse von Temperaturdaten ist es möglich, die Verschlechterung der Ausrüstung vorherzusagen und potenzielle Ausfälle zu verhindern.

Mit der Entwicklung der Internet-of-Things-Technologie (IoT) und dem Aufbau intelligenter Netze wird die drahtlose Temperaturüberwachungstechnologie eine immer wichtigere Rolle im zukünftigen Sicherheitsmanagement von Energiesystemen spielen.