電力技術專欄
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問題:配電盤過熱引發電弧爆炸事故
配電盤是為了保障操作人員以及配電系
統的安全而設計的,當配電盤內部元器件老
化 / 劣化 / 接觸不良時,流過的負載電流會造
成局部過熱,並最終形成電弧事故。電弧爆
炸的威力十分巨大,往往造成人員和生產巨
大的損失,圖一是一個中壓配電盤爆炸後的
景象。
雖然人們盡力防範,但配電盤爆炸事故
仍然屢見不鮮,主要原因就是缺乏有效的過
溫預警系統。
許多事件的分析報告顯示,配電盤最脆
弱也最容易發生事故的地方包括:
- 電纜連接處
- 匯流排連接處
- 斷路器或隔離開關連接處
監視這些關鍵點的溫度,可以在局部過
熱發展成重大事故前提供預警,為配電盤及
人員安全提供新一層防護系統。
撰▓陳川平
預知保養新技術–配電盤無線測溫
現況:現有測溫技術無法預防配電
盤過熱事故
紅外線熱成像是目前最佳的測溫方式,
利用對電纜連結,匯流排連結,開關連結處
拍攝熱影像照片,設備的可疑“熱點”可以
輕易的在照片中看出。這種非接觸式的測溫
方式免除了許多安全顧慮,並能獲致不錯的
測溫效果。
然而,紅外線測溫方式也有它先天上的
弱點:
費用:紅外線照像機所費不貲,一個工業等
級的紅外線照相機可以高達幾十萬台
幣以上,除了儀器本身費用以外,巡
檢人員的培訓,工時都是長期可觀的
成本。
安全:紅外線只能對可視範圍內拍攝,拍攝
人員得在活線帶電情況下開啟配電盤
櫃門拍照,形成安全隱患。一種替代
方法是在盤體留一個透明窗口,以便
進行紅外線拍照。但是這也造成了費
用升高以及後續維護保養的額外負
擔。
局部:紅外線照像機無法連續監視溫度的變
化。同時對於視線以外的盤體弱點,
也無法作任何溫度檢查。
死角:紅外線測溫最大弱點就在於無法拍攝
視線死角,最容易發熱的接觸點常常
被物體阻隔,形成視線死角,導致紅
外線無法偵測觸點溫度。
其它溫度量測方式,包括使用光纖作為
感測器,則有著費用高昂,安裝困難,絕緣
顧慮等缺點,難以使用在配電盤環境中。
圖一 配電盤爆炸現場
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解決方案:配電盤溫度連續監視系統
一個基於表面聲波的配電盤溫度測量系
統包括安裝在盤內重要位置的感測器 ( 如圖
二 ),以及一個能夠讀取多個感測器溫度的收
集器 ( 如圖三 ),收集器的天線安裝在配電盤
內,利用盤體本身形成良好的遮蔽效果。收
集器週期性的向感測器發射電波,感測器接
收這些電波,依據量測到的溫度修改電波頻
率,並將修改後的電波反射回收集器。
收集器收集此電波,並根據電波頻率得
出感測器量測的溫度。表面聲波感測器利用
石英材料的壓電特性,將無線信號轉化為表
面聲波,也將受溫度改變頻率特性後的表面
聲波重新轉換為電波信號。
這種技術的一大優點就在於它被動的工
作模式,感測器不需電源,不需電池,無線
讀取,不用維護,因此非常適合在高壓 / 高
電流的危險環境中使用。
圖二 已安裝的無線溫度感測器
圖三 感測器,收集器,天線
方案優點:
表面聲波溫度量測系統,具有許多其他
技術所沒有的優點,包括:
連續監視:一年 365 天,一天 24 小時不間
斷的監視配電盤溫度
事前預警:溫度異常升高時,自動發出警報
費用合理:表面聲波溫度測量方式的費用,
遠低於其它溫度量測方式
穩 定:表面聲波測溫不受視線死角影響,
也不受周邊季節溫度變化影響
這方案最重要的特點是直接量測所有可
能形成溫升事故的源頭,例如匯流排接合處,
電纜頭接合處,斷路器 / 匯流排接合處等等。
不像其它測溫方式測量週邊空氣溫度。有了
這個系統,用戶將可以在溫度升高初期就處
理,避免衍生成更嚴重的事故。
典型系統配置
溫度監視系統可以無線監視多個感測
器,一個配電盤內最多可以安裝 12 個溫度感
測器,感測器所量測的溫度顯示在配電盤面
的溫度顯示器內,再經由 MODBUS 通訊界
面將溫度量測值傳送到中控室的 SCADA 系
統,納入實時監視範圍。
實際案例
無線測溫系統自問世以來,已經在世界
圖四 表面聲波溫度量測工作原理
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上多處投入使用,在台灣地區也已經有上千
套以上使用實績,充分顯示了用戶對配電盤
測溫的重視以及對無線測溫系統的認可。
以下舉一個無線測溫發揮功能,避免事
故的實際案例供大家分享:
某電廠於 2012 年在利用歲修時機,在
廠內重要配電盤加裝無線測溫設備,在機組
歲修完成,重新起動供電時,無線測溫系統
便發出警示,告知某配電盤 GCB 的 R 相接
點溫度過高(如下圖),用戶隨機採取應變
措施保障運轉安全,並即安排停機進行檢修,
檢查結果發現盤內支撐礙子斷裂,造成 GCB
夾爪固定端移位,導致過熱發生。經過更換
礙子後,GCB 夾爪溫度恢復正常。
這個案例充分說明了無線測溫的功用及
效益,溫度異常只要及早發現,都可以採取
措施改善排除,避免長期過溫引發的電力事
故。
結 語穩定的電力系統是現代社會運作的基
石,提升電力可靠度及品質,是所有電力人
員持續努力的目標。現代科技的進步,提供
了更多保障電力供應穩定性的技術和產品,
無線測溫就是其中之一。
配電盤無線測溫可以讓運轉單位連續監
視盤內熱點的溫度,在異常發生初期就掌握
情況,採取對策,消弭事件的發生,達到預
知保養的目的,大幅提高供電的可靠度。
(作者為潔電科技公司總經理 )圖六 SCADA 溫度監視畫面
圖五 溫度監視系統典型架構圖
圖七 溫度監視發現異常
圖八 支撐礙子斷裂
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