高压开关柜无线测温系统设计原理与案例分享

小车式开关柜无线测温系统设计、应用与硬件配置教程

本教程系统讲解小车式开关柜无线测温系统的设计原理、关键组件、实际部署方案及硬件配置，帮助运维人员快速掌握如何通过该系统实现远程温度监控、故障预警与安全运行保障。文章采用清晰的结构和实用提示，带您了解从传感器安装到数据处理的完整技术流程。

引言

在高压开关柜运行过程中，母线连接点、柜内接触点以及动静触头电路容易因发热量过大而引发火灾或停电事故。因此，对高压开关柜进行精准温度监测至关重要。传统测温方法难以解决高压绝缘问题，而无线温度监控系统采用无线电波传输数据，无需布线、无需接触高压设备，也无需额外绝缘措施，能有效克服高压设备温度监测的难题。本文对高压小车开关柜无线测温系统的设计思路与实现方式进行深入探讨。

无线测温系统设计的重要性

10kV高压柜是电力系统的关键设备，其安全运行直接关系到用户负荷的稳定。高压柜负荷电流较大、容易发热，必须定期测温。从结构形式上看，10kV高压柜分为旋转刀闸式和小车式两种。其中小车式高压柜的触头完全密封，柜外无法直接观测温度，巡视人员只能通过对柜壁测温来间接推算内部发热状况，温度传导损耗大且精度很低，难以捕捉细微变化，无法满足安全运行要求。

高压开关柜无线测温系统设计原理

系统的主要组成

无线测温系统主要由以下部分构成：

• 无线温度传感器 – 安装于开关柜面板上，负责收集各子无线温度传感器的数据，并进行处理和存储。
• 无线温度监测仪 – 通过RS485总线与监控中心上位机通信，构成分布式监测系统。
• 监控中心上位机 – 统一接收并显示所有温度数据。
• 通信链路 – 涵盖RS485总线及无线通信模块。

无线温度传感器

无线温度传感器主要用于测量带电物体表面温度，例如高压开关柜中母排接头和裸露触点的实时运行温度。其内部集成了测量电路、温度传感器、无线调制接口、逻辑控制电路及供电电路，通过无线网络将温度信号发送至无线温度监测仪。由于体积小巧，非常适合测量开关柜内的热点部位，如电缆接头、触头、母线连接点。

小提示： 安装无线温度传感器时，应尽量靠近被测发热点，但需避免直接接触高压导体，以确保绝缘性能。

无线温度监测仪

无线温度监测仪负责收集、存储和处理温度传感器数据，并对外输出报警信号。它通过RS485总线与监控中心PC机进行通信。LCD人机交互界面可实时显示当前各无线传感器的温度数据，现场用户可通过按键或触摸屏进行参数查询、设置以及运行日志查看。

抗电磁干扰

在设计过程中，无线传感器被布置在靠近母排开关触头和接头表面的触臂位置，当大电流流过时会产生较强的电磁场，可能干扰传感器正常运行。为确保传感器稳定工作，需采取以下屏蔽措施：

• 将天线外接，电路布置在屏蔽盒内，以降低电磁辐射影响。
• 将温度传感器放置在导热片上，并对屏蔽盒剩余空间进行灌胶处理。
• 使用热缩管包裹传感器，确保绝缘性能。

小车式开关柜无线测温系统结构

图1展示了一种用于小车式开关柜无线测温系统的结构组成：

图1　小车式开关柜无线测温系统结构

系统包括安装在小车动触头套管1上的温度传感器2、设置在端子箱模块3上的电流传感器4。温度传感器2和电流传感器4分别连接至数据接收处理器5，数据接收处理器5电连接安装在小车式开关柜6上的显示屏7；同时，数据接收处理器5连接通信模块8，通信模块8连接远程报警单元9；远程报警单元9电连接终端设备。

• 数据接收处理器5 包含相互电连接的数据接收单元10和数据处理单元11。
• 数据接收单元10 包括温度数据接收单元和电流数据接收单元，两者均与数据处理单元11相连。
• 数据处理单元11 与通信模块8相连。
• 温度传感器2 为绑扎式温度传感器，套设于小车动触头套管1上，且为绝缘性温度传感器。

高压小车开关柜无线测温系统的实际应用

该技术方案的具体实现如下：

• 通过温度传感器实时测量小车动触头的温度；
• 通过电流传感器实时测量流经小车动触头的电流；
• 数据接收处理器接收温度及电流数据，并综合判断当前温度与电流的对应关系，确保测量准确性，避免远程报警单元误报；
• 小车式开关柜上配备显示屏，实时显示电流和温度数据，便于运维人员现场查看；
• 远程报警单元连接终端设备（如手机），运维人员可远程掌握工作状况。

数据处理流程：

• 数据接收单元接收温度传感器和电流传感器上传的数据；
• 数据处理单元进行判断：若电流在设定范围内但温度超出阈值，则将指令、电流数据及温度数据发送至通信模块；
• 通信模块将数据转发至远程报警单元。

注意： 绑扎式温度传感器可根据小车触头套管的直径灵活调节，适配不同规格。其绝缘设计允许传感器更贴近触头，以获取真实温度值，同时有效防止电流干扰。

应用场景

电气接点在线测温装置广泛应用于以下设备的温度监测：

• 高低压开关柜内电缆接头
• 断路器触头
• 刀闸开关
• 高压电缆中间头
• 干式变压器
• 低压大电流设备

该装置能够有效防止因氧化、松动、积尘等因素导致的接点接触电阻增大而发热的安全隐患，显著提升设备运行安全性，及时、持续、准确地反映设备运行状态，降低事故发生率。

系统硬件配置

温度在线监测系统架构包含三个层级：

• 设备层：温度传感器和温度采集/显示单元
• 通讯层：边缘计算网关
• 站控层：测温系统主机

实现对变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

常见问题与解答

1. 问：无线测温系统如何避免误报警？
   答：系统通过数据接收处理器同时监测电流和温度。当电流处于设定范围内而温度超出阈值时，才会触发报警。这种电流与温度联动判断机制可有效降低因环境干扰或瞬时波动导致的误报。
2. 问：绑扎式温度传感器如何安装？
   答：将绑扎式温度传感器套设于小车动触头套管上，根据套管直径调节绑带松紧。安装时确保传感器紧贴套管表面，绝缘层完好，避免与高压部位直接接触。
3. 问：系统在强电磁环境下如何保证稳定性？
   答：采用屏蔽盒包裹电路、外接天线、灌胶填充剩余空间，并用热缩管包裹传感器，以降低电磁辐射影响并保证绝缘性。
4. 问：运维人员如何远程查看数据？
   答：系统通过通信模块连接远程报警单元，远程报警单元再连接终端设备（如手机、PC）。运维人员可通过终端设备实时接收报警信息和温度、电流数据。

结语

综上所述，本无线测温系统通过电流传感器与温度传感器的联动测量，结合数据接收处理器的智能判断，实现了对小车动触头温度与电流的精准监测。系统具备远程报警、现场显示、抗电磁干扰等多重优势，有效消除了因发热引发的安全隐患，保障了小车动触头的安全运行。运维人员可参考本教程的配置说明与常见问题解答，快速完成系统部署与日常维护。

编辑：黄飞

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