摘要：低壓封閉式插接母線(xiàn)是供配電設施的關(guān)鍵部件，安裝在生產(chǎn)車(chē)間內部高空，不易保養和維護，在安裝不良或保養不當時(shí)易發(fā)生故障。插接點(diǎn)溫度的異常變化與母線(xiàn)故障的發(fā)生有著(zhù)密切的關(guān)系，以汽車(chē)整車(chē)制造工廠(chǎng)為例，提出母線(xiàn)接頭監測系統，具有測溫的準確性和穩定性。

 

關(guān)鍵詞：插接母線(xiàn)；溫度；在線(xiàn)監測；系統研究

 

在工廠(chǎng)供配電系統中，電能傳輸和電力輸送靠架空導線(xiàn)或電纜進(jìn)行，低壓配電電力傳輸承受較大的電流。在近距離的廠(chǎng)房大電流傳輸中，封閉式插接母線(xiàn)配電在工藝布局較緊湊的地方具有便捷的優(yōu)勢，因其通過(guò)表面的鋁制材質(zhì)散熱較好，應用越來(lái)越廣泛。

 

某整車(chē)工廠(chǎng)各工程插接母線(xiàn)共86條，其中涂裝、沖壓車(chē)間有9條母線(xiàn)無(wú)檢修通道（和車(chē)間其他物事干涉無(wú)法制作），動(dòng)力人員檢修時(shí)登高存在重大的安全隱患；因受限于空間，點(diǎn)檢作業(yè)時(shí)間較長(cháng)（維護時(shí)間增至4960 h/年）。對此，可將溫度傳感器安裝到插接箱插爪部位，另一端由采集器采集溫度信息傳輸至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)經(jīng)通信基站傳輸信號至監控后臺建立的插接母線(xiàn)溫度監控系統，對母線(xiàn)故障的監測和診斷具有重要意義。

 

封閉式母線(xiàn)系統是一個(gè)高效輸送電流的配電裝置，其內部是A、B、C三相導電排、零線(xiàn)排及其表面附著(zhù)絕緣材料，外部由散熱較好的鋁材封閉，附件包括終端箱、始端箱、固定式插接口、連接器、變容節等，靠表面環(huán)繞絕緣材質(zhì)杜絕帶電體每相之間的絕緣安全間距不足問(wèn)題，且避開(kāi)了外部濕氣、灰塵的影響，尤其適用于較大規模工廠(chǎng)經(jīng)濟選擇配電形式的要求。其常用規格適用于交電流50 Hz，額定電壓400～1000V，額定電流500～4000A的三相五線(xiàn)制供配電系統。它可制成每隔一段距離設有固定式插接口的插接型封閉母線(xiàn)，也可制成中間不帶固定式插接口的饋電型封閉式母線(xiàn)[1]。

 

廣州XXX有限公司鄭州分公司采用的插接母線(xiàn)為L(cháng)形垂直（水平）彎通母線(xiàn)，由母線(xiàn)、固定式插接口、插接箱、始端箱、終端箱、變容節等組成。通常母線(xiàn)處于長(cháng)期帶電和全封閉狀態(tài)。目前母線(xiàn)負荷較高，溫升較明顯，插接箱和連接器作為連接電源點(diǎn)部位，常因安裝原因導致溫度過(guò)高燒壞插接口甚至局部出現短路。日?？繜岢上駜x測溫并不具備高時(shí)效性，因此設計了母線(xiàn)溫度監測系統對母線(xiàn)連接部位的溫度進(jìn)行監測，以此提高母線(xiàn)供電的可靠性。該設計采用了不同的溫度采集方式、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )、報警系統，在一定程度上實(shí)現了溫度的實(shí)時(shí)監測、預警[2]。

 

母線(xiàn)表面、始端頭、終端頭、固定式插接箱、母線(xiàn)連接器等部位均在電能傳輸過(guò)程中產(chǎn)生熱能，其導體連續部位在使用過(guò)程中有很多局限性，尤其是插接箱連接母線(xiàn)部位的插爪易高溫，通過(guò)監測插接箱插爪溫度就能把握母線(xiàn)溫度變化趨勢。為此，在插爪與母排連接部位安裝溫度傳感器，通過(guò)無(wú)線(xiàn)采集器將采集的溫度通過(guò)無(wú)線(xiàn)Rola信號傳輸至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)至監控后臺通過(guò)光纖傳輸，建立一套插接母線(xiàn)測溫系統，實(shí)時(shí)測溫，異常時(shí)報警，提醒值班人員及時(shí)應對，服務(wù)于日常點(diǎn)檢以減少故障頻次。

通過(guò)Rola建立無(wú)線(xiàn)通信系統（圖1），適用于車(chē)間復雜鋼結構形成的信號屏蔽。

圖1母線(xiàn)測溫系統通信拓撲圖

后臺程序通常由很多組件組成。如果運行期發(fā)生接口調用性能下降情況，知道是哪些組件性能下降引起的。實(shí)時(shí)掌握所有接口的性能數據（圖2），問(wèn)題便可迎刃而解。

圖 2 后臺監控曲線(xiàn)

系統基于能源管理系統云端構架，通過(guò)建立WEB發(fā)布，將建立的溫度監控系統并入能源管理系統中，主要包含以下內容：

圖 3 系統構建

（1）工具：通信接口層主要負責與各類(lèi)數據源的通信，可對其中的部分通信協(xié)議、規約轉換為標準通信協(xié)議，方便與數據庫鏈接。由通信協(xié)議模塊、轉換網(wǎng)關(guān)、數據采集模塊組成。

（2）數據存儲層：負責數據的集中處理，并將歷史數據等寫(xiě)入關(guān)系數據庫中。

（3）應用層：為展示層模塊提供軟件支撐，包括統計分析、圖形服務(wù)、報表服務(wù)、計算服務(wù)、報警務(wù)、打印服務(wù)和時(shí)間服務(wù)等。

（4）展示層：負責能源管理系統的WEB數據發(fā)布、應用展示等，提供與現有系統的數據接口。

采用以上溫度監控數據分析技術(shù)，預測溫度趨勢及提前預警異常信息。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，采用云端服務(wù)器存儲數據，實(shí)現數據冗余處理。經(jīng)過(guò)測試，本系統性能穩定可靠，滿(mǎn)足母線(xiàn)溫升在線(xiàn)監測系統的要求，為實(shí)現母線(xiàn)溫升在線(xiàn)監測提供了一種非常有效的手段。

自系統應用以來(lái)，已提前發(fā)現5次潛在故障隱患，處理后消除生產(chǎn)長(cháng)停故障300min以上，同時(shí)也減少了日常點(diǎn)檢維護工時(shí)2000h/年，減少人力1人，同時(shí)能有效預測溫度趨勢變化，提前安排定期檢修計劃。因此，對母線(xiàn)溫升狀態(tài)的監測十分必要，并為以后其他工廠(chǎng)或行業(yè)提供了較好的應用案例。

本項目實(shí)施，對比以往的母線(xiàn)溫度監控系統，采集溫度信號的通信線(xiàn)采用Modubus、TCP/IP等通信方式布線(xiàn)，施工時(shí)存在高空作業(yè)等安全風(fēng)險大、施工周期長(cháng)、問(wèn)題出現時(shí)排查困難、經(jīng)濟成本高、后期維護困難問(wèn)題，故采用無(wú)線(xiàn)通信方式會(huì )逐漸適用于復雜工況的現場(chǎng)環(huán)境[7]。

 

5.1概述

數據中心IT服務(wù)器配電傳統采用精密配電柜,占用空間較大,配電線(xiàn)纜多,新增設備不便,為了節省面積,智能小母線(xiàn)方案由于不占用機房面積、可按需靈活插拔,受到很多數據中心的青睞,被越來(lái)越多的應用。

 

安科瑞智能母線(xiàn)監控產(chǎn)品分為交流和直流母線(xiàn)監控兩類(lèi),包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏,另外還可以搭配母線(xiàn)槽連接器紅外測溫模塊用于監測母線(xiàn)槽的運行溫度,確保母線(xiàn)槽配電安全。通過(guò)標準網(wǎng)線(xiàn)手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng),可以實(shí)現任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線(xiàn)運行的插接箱的數據上傳通訊。

 

5.2 應用場(chǎng)所

適用于運營(yíng)商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數據中心

 

5.3 系統結構

 

5.4 系統功能

1）實(shí)時(shí)監測

在主頁(yè)點(diǎn)擊數據采集按鈕后,進(jìn)入系統圖界面：此界面顯示了每個(gè)箱子的電壓。

   

 

2）基本參數界面

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數數據,在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀表地址,即可實(shí)現對箱子中儀表數據的采集。

3）諧波數據

通過(guò)點(diǎn)擊“箭頭"來(lái)左右切換2-63次諧波數據。

4）大需量

顯示電壓、電流、功率的大需量的數值及發(fā)生時(shí)間。

5）電能查詢(xún)

電能情況可以查詢(xún)上12月份的每個(gè)月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據選擇不同時(shí)間查詢(xún)電能值。

 

 

6 系統硬件配置

隨著(zhù)電氣自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展，電氣設備逐步傾向于現場(chǎng)應用的便捷性、經(jīng)濟性。電氣系統有著(zhù)它的特點(diǎn)，封閉式插接母線(xiàn)能承受較高的電力載流量及載荷能力，且散熱良好。機械壓鑄成型的外殼結構支撐強度高，使用壽命較長(cháng)，為設備維護人員帶來(lái)極大的便利。

 

本文設計的母線(xiàn)插接口及連接頭溫度在線(xiàn)監測系統，由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)經(jīng)通信基站傳輸信號至監后臺控系統，對母線(xiàn)故障的監測和診斷具有重要意義。

 

[1]韋鐵權.插接母線(xiàn)溫度在線(xiàn)監測系統研究.

[2]孫國霞，關(guān)向雨，金向朝，等.基于多場(chǎng)耦合計算的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設備母線(xiàn)接頭過(guò)熱性故障分析[J].高電壓技術(shù)，2014，40（11）：3445-3451.

[3]A.K.GUPTA，黃程偉.確保大型電動(dòng)機高質(zhì)量的絕緣系統：設計和測試要求[J].國外大電機，2017（1）：22-24，29.

[4]AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案-樣本.

[5]數據中心解決方案樣本2022.04版

 

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶,現任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數據中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用。