赵晶晶

（潞安集团五阳煤矿，山西 襄垣 046205）

引言

在煤矿井下，高压防爆开关在合闸操作时，首先将短路小车操作到合适的合闸工作位置，然后再进行操作，当确保断路器小车上的动触头与开关腔体后壁上的静触头两者之间牢固插接时，再合闸进行通电步骤。在实际操作中，保证动静触头无间隙接触，有利于在大电流通过时不会因为过多的接触，导致动静触头发热而烧毁触头。但是由于开关突发的晃动、电流电压不稳、触头大小尺寸不符、断路器接插不严、设备安装不当等各种原因，都很难准确地测量触点的温度，从而诱发各种安全隐患，针对以上问题，我们需研发无线测温装置，避免以上各种问题的发生。

1 设计原理

在研究过程中发现，2.4 GHz的无线通信技术和CT取电技术非常有利于实现高压防爆开关触头的测温和装置保护，CT取电技术能很好地满足温度测量装置的工作环境，采样中获得的实时温度值以无线通信的方式，传输到防爆开关的保护器上。但是当触头出现异常温度时，综合保护器可以接收到异常的温度信号，从而发出警报。

在实际应用时，有两个方面的技术问题需解决：

1）2.4 GHz无线通信技术：高压回路和低压回路之间容易产生电气可靠隔离，采用电缆线传输信号并不能完全避免这个问题，但2.4 GHz无线通信技术则可以完美解决。装置发射出无线信号，将采集到的实时温度数值传输给高压防爆开关的综合保护器中，当出现异常高温时，综合保护器通过温度检测，就能及时的发现，并作出警告或者是跳闸，从而避免损坏设备，造成灾难的发生。

2）CT取电技术：温度测量装置的供电也面临着各种问题，采用常用的电池，不仅电量有局限性，需时常更换，还容易产生安全隐患，采用CT取电方式，只要有电流通过温度测量装置就可以带电工作，从而避免了电池类电源产生的各种问题。存在问题：CT取电技术如何能保证正常的取电以及满足正常的工作需求，则需要周密地计算和反复地实验，不断地完善才能解决。

2 设计方案

本设计的温度测量保护装置主要包括以下几个部分：CT电流互感模块、主要控制模块、温度传感模块、电源模块、无线通信模块以及相应的配套保护器等。主要相关构件的组合方式如图1所示[1-2]。

图1 温度测量保护装置结构图

此研究装置中，CT电流互感器主要应用的是电磁感应的原理，当有交流电流通过高压主回路中时，其互感器的线圈就能感应产生一定的电流，这些电流可以转换成一定的数值，然后进入电源模。通过电源模块对这些数值电流进行一系列的整流、滤波处理，并进行转换后，转变成正常的电压，然后来驱动主控制模块以及无线通信模块的正常工作。

温度传感器可以顺利采集到防爆开关触头上的实时温度值，并以通讯的方式将这些实时温度值传送到主控制模块上，主控制模块接收到信息后，则经过一系列的分析和处理，再将其转换成2.4 GHz的无线信号，最后通过无线方式传送给高压防爆开关的综合保护器，在此过程中，可以实现温度的异常报警，或者控制设备进行跳闸保护等。如图2所示各部件之间的空间结构示意图及相应的组织顺序[3-4]。

图2 装置组装图

本次研究中，最大的难点是如何实现CT取电，以及实现无线信息的准确传输。交流电流通过高压回路时，易发生变化，需通过理论设计出有效的输入电路模块，并需做好相应的电压、电流保护措施，来实现整个电路的畅通。高压防爆开关运行过程中，所处的复杂环境，易产生高温、电磁干扰，很容易破坏信号的稳定性，对信号产生干扰，本装置也可以对无线信号进行抗干扰处理，通过调节信号的强弱，减少低功消耗，确保正常稳定地发送和接收无线信号。本装置的各个模块的工作原理如图3所示[5-6]。

3 结果测试

将高压开关柜的额定电压定为10 kV，电流630 A，通电5 min，对6个触头实时温度进行测试，结果如表1所示。

从表1可看出：在通电和不通电时，6个触头的所测得实际数据并一致，主要原因分析是系统本身造成的误差。同样发现不通电情况触头温度稍低，主要原因是通电后触头容易发热而引起的差别。通过现场调试后，能充分地发现该系统可以实时监测柜内各触头温度，能很好地适应各种运行环境，有利于温度恒定的保护，实现信号的传播。

图3 装置工作原理图

表1 温度传感器实验结果

4 结语

无线测温装置在实际应用后发现，是一种非常有利于煤矿井下高压防爆开关的保护装置，可避免在各种环境中产生的异常温度，从而减少不稳定信号的发生和传输，更有利于迅速准确地做出判断，及时报警，保证设备的稳定运行，减少安全事故的发生。