monitor_switchgear_temperatures_to_improve_safety_and_reduce

A,关键字

1,开关设备保护
2,预见性维护
3,温度监控
4,母线监测
5,数据中心电能

B,关键点

1,免维护传感器
2,监控设备
3,检测动态过载
4,避免失效

5,提升安全
6,保护设备
7,降低运转成本

一, 传感器升级电力开关柜的安全

电子配电设备对我们现代化的生活方式是至关重要的，但它也是相当危险的。开关柜一旦安装，其寿命是预期20年甚至更长。带20年的预期服务寿命，高电压和高电流施加应力在设备上面，加速老化和增加灾难性失效的风险。配电开关设备的小心的温度监控对于其安全运转和保护人们的生命是基本的功能。

温度是开关柜条件监控的重要指示器，但是大部分的温度传感器要求用线来供电和通信。在开关柜设备里走线是不实际的,因为它会导致电弧。一个无线的方案成为需要，带单一寻址的传感器，能够识别特定的开关设备元件的即将发生的故障。

智能无源传感器技术通过报警温度的上升，指出潜在的失效，来保护相当重要的配电开关柜设备。此免电池的技术使得传感器的放置容易，甚至在从检查窗看不见的难以到达的位置。高级的分析和可视化给设备状态和其剩下的服务寿命交付了有意义的洞察力。

二, 开关柜保持电的流动

开关柜使用隔离开关，保险丝和断路器引导极强的电能的流动。由于引入了高电压和高电流，此设备在故障出现时是极其危险的。除了控制电能的流动之外，电力开关柜隔离了下行线路的故障，使得设备能断电用于维修。没有开关柜的能力来隔离故障，任何下行线路短路或设备故障都会导致宽范围的停电。开关柜通过隔离问题，和提供多路分配至不同的位置来确保供电。

三，没有开关柜，世界不能旋转

电力驱动了现代世界，从我们的烤面包机，至服务于英特网的数据中心，使我们智能手机生存的墙壁插座。有趣的是，星球上大多数人每天使用的电是一个特别低压的120V至220V的种类。这些电压不足以长距传输。像110万伏那么高的电压是用在大的传输铁塔上。

由于高压在电力传输是非常有效的，控制它是极大的困难，对于住宅和工厂使用是极不安全的。电源分配系统在变电站降低电压至更加可以管理的水平。电力分配行业分类低压“LV”电源种类，有600V至1000V那么高，用在工厂和大的建筑。这高电流供电业务是令人难以置信地强大，且相当能产生灾难性的破坏给设备，而且当失效实现时,有伤害和死亡。

我们利用隔离器来从导体间相互隔离，但是空气本身对于电是一个可行的道路。在高压的情况下，导体间的距离增加来保持导体间电弧和电流的阻止。一旦一个电弧路径被建立，高电流会流过，会导致更多的设备损坏。开关柜故障的吃惊后果之一是破坏的材料产生电离烟和导电等离子，这会在导体之间产生额外的短路；这就继而产生了连锁故障。

当邻近的设备故障突现时，为了避免连锁故障，许多中压和低压开关柜器件是位于金属壳内部。这些“金属盖开关柜”单元有不同程度的“气密性”，努力地云包含壳体内的失效副产品，和避免影响紧邻设备运转的副产品。对于大的装置比如变压器，产业就利用油来冷却和隔离导体。介质气体用来改进一些至50万伏的变电站设备的隔离

五，当中断时，后果是极其严重的

电力分配中用到的设备是相对地不平常，如果损坏的话，很难更换。有巨大的财务激励，对于配电公司保护其设备不受灾难性的损害和停电。轻微的维修预计会用27小时，如果本地有替换设备的话，更加重大的维修平均要花上57小时。许多开关柜零件是相对罕有的，且替换件在本地没有；获得替换件会增加所需时间来使系统开始再次运转。在失效周期内，配电网络必须携带额外的负载，这就增加了它们失效的可能性。

当开关柜失效的时候，人类生命的危险是极大的。在对上电设备的现场检查时，壳门被打开，一个开关柜元件失效的常规后果就是受伤和死亡。不论何时，可能的话,任何技术员都倾向于检查断电的设备，但是那并不是一直都是最有效的策略。

1，离子烟

当器件被高温电弧消耗，从那燃烧的烟雾就离子化且传导的，这能短路其它工作的电路，触发更多的连锁故障。

大量的电流流过会汽化铜，钢和铝，产生一个30K℃等离子态，是其原始量的67000倍，这效应是一个爆炸的火球吞没了设备和工人。

电弧和汽化金属离子产生浓的UV光，对于工人的眼睛是高度危险的。

吃惊的是，和开关柜的人为互动是伤害，死亡和摧毁的一个主要原因。万一要求对于上电设备的预防性维护检查，一个不当的工具或一小片衣服就能短路有效导体，触发一个灾难性的失效。

在打开罩体之前知道设备状态

图2: 汽化的金属产生了一个高温等离子火球吞没了工人和设备

开关设备维护团队监控设备来确保适当的工作条件,来监测会导致故障的恶化。许多失效模式都是通过温度的增加来识别的，这在设备带电和实时工作下是最可见的。在正在工作的设备上面操作是极其危险的，但是也强调了由于热循环和设备年纪导致的的螺钉松脱。其它温度选项包括:

1，红外成像

红外成像仪能监测开头设备。经外成像设备通常是便携的且只是用于周期性的检查。它不提供连续的监测。不幸的是，红外成像仪要求成像仪和监控的器件之间在视距内。这就要求就移走保护面板和进门的开口。这对于检查在线的，带电的设备是非常危险的。

一些开关柜集成了一个红外影像口。传统的红外成像仪能够通过这些口来使用，而不需要开启开关柜的外壳。由于这是更加安全的，这些口提供了有限的柜子内部的能见度，只提供了一个局部的检查解决方案。红外成像设备通常都是手持的，只是用于周期性的检查。它不能提供持续的监控。

目测是需要的，用来评估数种开关柜失效模式，比如灰尘,颗粒物和残渣的聚积。在检测由热循环导致的松脱的螺钉或其它寿命相关的恶化效应目测是无效的。在任何的目测流程之外的直接温度测量是必须的。

电力开关设备有20年的预计寿命，遭受了和气候相关的热循环，且在用电的时候要求负载改变，这会导致机械连接的松开。周期性的大修能延长工作寿命。扭转机械螺钉连接母线等，能改善可靠性和避免灾难性的失效。但是，大修是一件不频繁的事件，直接的温度监控仍然是需要的，来检测它们发生的动态失效模式。

一个过时的维护方法是让设备运转直至一个故障产生。考虑到在电力开关柜的能量的大小，“使用至故障”这方法是对邻近设备和这些负责保持设备运转的单体是极度危险的。某些曾经有点安全的检查方法，在设备老化之后就不再认为是安全的了。

声表面波元件是相对小的射频共振器，当温度改变导致其基材的扩张和收缩来切换其频率。这些器件不是单一可以寻址的，所以一次只能用少许几个传感器，且只能在金属壳体内。开关柜金属盖的RF屏蔽特性使得SAW器件能在邻近单元工作。不幸的是，此技术不能识别不愉快的互联和元件。错误排查过程是留给了开关柜维护团队。

新的无线的，免电池的温度传感器是单一地可寻址的，且能用于金属壳体内部和一个开放的区域。这个单一可寻址意味着在失效之前一个警报传感器信息能直接关连到一个特定的机械连接，或一个开关柜元件。可以在失效之前，连续地监测温度趋势，来识别来自动态负载和电流的故障。这些细小的传感器可以放在红外检查是难处理的元件的表面，所以维护团队在开启箱体之前就知道了一个单元的更多的安全信息。

RFMicron的RFM5107开关柜监控系统交付了真实世界开关柜运转数据。更快速的数据意味着更快的报警，且提升你团队的安全。此系统包括了用智能无线感应技术制成的无线的结实的温度传感器。这些无线传感器的小尺寸类别是用集成的粘贴条直接安装到复杂的设备。大点儿尺寸类别的传感器单体是设计用来螺钉直接固定到重型设备上的。

此系统包括了一个强大的固定式续写器，适合于安装在金属壳的开关柜设备以内。读写器带了4根天线，可以放置在单一壳体或部分的内部。无线传感器的供电来自于读写器发出的射频信号，所以传感器是真正地无线，免电池且免维护。

读写器预装了温度监控软件。这些传感器能轻易地被系统注册，所以你的团队知道哪一个机械连接或元件是有更高温度的趋势和需要关心。读写器支持MODBUS / RS-485通信协议，用于轻松地连接至安全和安防网络。由于读写器和传感器经受了广泛的测试，精度和兼容性是确保给了你。

用处：
1,试点和微电网验台
2,以往设备的服务寿命延伸
3,核心的正常运行时间服务
4,高价值的制程监测
5,数据中心配电监测

不论你 的开关柜需求是什么，RFM5107开关柜温度监控系统对于更安全和可靠的运转，是关键

传感器从一个读写器无线地吸收能量，类似于一个无线接入点（Wireless Access Point, 南频: 家里/办公室手机WiFi上网的接入热点）。传感器设计来感应和通信，甚至是在粘附到一个金属表面。用一个常规的天线，摆放传感器到一个金属表面，通常将会破坏RF性能，且阻止了一个常规RF传感器的通信。RFMicron的开关柜无线传感器是专门设计来放在金属上的，且它们依赖于金属 / 天线互动。智能无源感应技术也革除了笨重的电池和线材，使得这些传感器合适于遭受高压和电弧危险的环境，在这儿做传感器走线不是一个选项。

RF能量供电给传感器，且用一个无线传感器和读写器通信直接在金属上使用，使得RFM3250 / 60对于直接放在单一的开关柜元件,母线和触头是一个极好的选择。

对于设备状态，温度是一个出色的指示器，但是它通常要求进入口和门的打开，暴露至在线设备。这是极其危险的。RFM5107系统提供了壳体内部的持续监测，在设备损坏之前，它报警即将出现的失效。

在壳体内部使用一个连续的温度监控系统，假如壳体门是保持关闭的话，人为误差导致的死亡和设备损坏能被极大地革除。用连续的温度监测，动态过载的报警可以发行，来警示维护团队退出至邻近区域。当基建黑客攻击时，连续的温度监控可提供更快的实时报警。

开关柜无论制造得多好，在超过典型20年的服务寿命中老化。缘由是运转层面和环境层面的.灰尘，残渣的问题，和污染聚积颗料物在开关柜壳内的，增加了电弧危险。电弧产生离子烟雾,且导致金属零件的汽化，这二者在足量时会短路其它导体，且导致更加巨大的灾难性的损坏。来自预防性维护程序的运作风险,当要求在线，设备带电检查时，对于设备和个人也是一个危险。

水份和湿度随着开关柜的工作服务寿命会导致其极大的降级。当水份在绝缘和高压导体之间浸透,壳体内部的凝结渐渐地破坏了绝缘的有效性。电晕弧烧坏绝缘，在其醒着时,留下了一个高度传导的碳路径，叫做表面跟踪。湿度和露点监测传感器在凝结出现时会报警。

每日的温度变化导致器件的膨胀和收缩。随着时间的推移，总线结合处和其它机械连接会松得足够开用于电弧的突现。松开的机械连接是“电阻性的”，在高电流时会遭受过热。

当触头是集合在一起或分离，有些电弧就预计会发生。假如此电弧持续在触头之外，开启或断开运转，它会导致渐进的巨大的损坏。触头温度也会增加，作为器件渐进损坏的一个指示器。

由于有些开头柜是气密的，许多壳体允许空气的交换。在遭受盐雾的区域，开关柜零件上盐的聚集会导致内部电弧。灰尘，残渣和污染能导致颗粒物聚集，这也会促使电弧

可再生电源不是一直用得到的。基本负载发电厂需要快速反应，来对可再生能源的切换做响应。这会导致快速地改变动态负载，这施加了额外的应力给开关柜设备。当传感器从动态负载检测到了异常工作状态，持续的温度监测会报警。

开关柜壳体内部的热聚积导致绝缘子的加速恶化，导致更加极端的热循环。温度监测检查到通用的需要维护团队关心的温度增加，比如冷却孔的堵住这样的事件。

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