解决方案

变电站中低压开关柜无线无源RFID测温方案

1、原理

高低压开关柜中的每个连接接头，在长期运行后，由于负荷增加、震动、安装初期不规范等原因均容易产生温升隐患，80%以上的事故发生前均有异常温升，并且开关柜运行期间各点连接接头均处在高电压、强磁场背景下，所以对监测设备的无源及可靠性提出很高要求。

现有测温技术以红外测温、无线CT取电测温为主，红外测温设备体积大，成本高无法实现实时监测，效果有限，无线CT取电测温部署繁琐，后期维护复杂，系统灵活性差，难以大面积实施。同时传统电池供电和CT取电的传感器受制于电源短板，已难以满足配电室长期在线测温需求。

随着工业物联网和AI技术的快速发展，物联网对配电设备在线监测提出更高要求：需要芯片功耗低、数据采集多元化、数据长期稳定可靠、设备长期免运维。无源无线环境能量采集传感方案由于功耗低，稳定性强，完全满足配电设备在线监测的要求，无线无源测温技术将是今后测温技术的发展方向和潮流。

我司*新研发的无线无源RFID温度传感器，采用*新的超低功耗芯片技术，通过收集电磁信号产生能量，将采集到的温度信息通过调制信号，实时返回到天线，完成温度数据的采集，具体原理如下图：

2、优点

● 无源取电，安全性高

采用环境能量收集 + 超低功耗传感器 + 超低功耗通讯（高度集成SoC单芯片/ SIP 封装）模式工作，通过空间射频耦合取能，不接入高压一次回路，不存在 CT 取电开路过电压风险、电池高温起火风险，对开关柜主回路绝缘无任何破坏，符合电力行业安全规范。

● 超长寿命，免维护

芯片级高度集成设计，无易耗电池部件，设计使用寿命可达 8–10 年，安装完成后全生命周期基本无需运维，完美适配配电室、变电站长期无人值守运行场景。

● 体积小巧，安装便捷

一体化贴片式/卡扣式传感器，可直接贴在母排、断路器触头、电缆端子上安装，测温准确，单柜调试时间短，停电施工工作量极小。

● 抗干扰性强

超低功耗芯片抗电磁干扰、抗柜体震动、耐高温性能优异，数据回传采用反向散射调制技术，误报率低，每个标签搭载唯一EPC ID 编码，测温点位精准溯源不串位。

由于温度传感器的芯片是感应取电，功耗是毫瓦级别，所以芯片体积很小，芯片可以根据高低压开关柜、断路器、变压器、电容器等所对应不同场景需求，灵活设计出不同类型和形状的RFID温度传感器，每种温度传感器可以满足不同电气设备场景的需求，如下图所示：

3、方案

3.1 低压柜测温方案

● 低压抽屉测温方案

低压配电柜的抽屉接插件部位由于频繁的插拔，鸭嘴型的插接件压紧弹簧长期使用易疲劳失效、预紧力不足。当回路负荷偏大、谐波含量较高时，触头接触压力不足会使接触电阻急剧增大，插接部位发热量大幅上升；温度达到 100℃时，插接件绝缘塑料基座（耐受*高温度 120℃）将受热变形并产生异味，绝缘件变形会进一步恶化触头接触状态、持续推高温度，极易引发相间短路，造成设备损坏与大面积停电损失，因此抽屉插接件是低压配电系统重点测温点位。

正常运行时，低压抽屉是完全封闭于柜体内部的，没有观察窗，常规测温仪器无法接触插接件，传统人工巡检存在永久监测盲区，针对该类情况，我司针对两类主流插接接线结构，分别配套两种专用测温传感器，方案如下：

★ 端子压接直连式插接结构（代表柜体：ABB MNS3.0 抽屉）

针对该类抽屉，我公司设计出一款微型高灵敏度嵌入式 RFID 温度传感器，可直接卡扣固定、嵌入插接件腔体内部，与触头核心发热区紧密贴合，能够实时、精准捕捉插接件细微温升变化，完整记录温度运行曲线。不含停电操作，单台抽屉传感器整体安装工时不超过 0.5h。

★ 螺栓紧固端子式插接结构（代表柜体：国产 MNS 抽屉）。

此类抽屉鸭嘴插接件与电缆接线端子为一体化导热结构，接线端子温度与鸭嘴触头咬合处温度完全同步，监测端子温度即可等效获取触头真实温升。我司配套专用O型无源温度传感器，可直接套装紧固在电缆与插接件相连的接线端子上，贴合导热效果优异，测温数据可真实反映鸭嘴插接部位运行温度，彻底解决该点位无法在线监测的行业痛点，保障抽屉回路长期安全运行。

n 框架断路器测温方案

低压框架断路器额定载流大、运行发热量大，动静触头连接可靠性直接决定设备安全。框架断路器正常带电运行时，动静触头咬合区域封闭于柜体内部，常规测温仪器无法直达测点，难以实现有效监测。

结合框架断路器底盘车结构特性，动触头后端与触头咬合区域为一体式导热结构，后端连接部位温度与触头咬合处温度完全一致。基于该导热特性，我司配套螺母式温度传感器可直接匹配静触头后端标准紧固螺栓，安装时直接旋紧固定，标准紧固力矩为 70N・m。

传感器与静触头螺栓紧密贴合、导热接触充分，测温数据精准可靠，可真实还原动静触头咬合区域实时温度，彻底解决传统方案无法测量、测量偏差大的行业痛点。单台框架断路器上下触头共需配置 6 只螺母传感器，不含停电时间，每台框架断路器传感器整体安装工时不超过 0.5h，施工安全、便捷高效。

n 低压电缆、密集母线测温方案

低压柜的电缆、密集母线具有数量多、电流大等特点，连接头处的温度监测非常重要。对于低压电缆和密集母线，可以使用U型温度传感器或绑扎式温度传感器进行温度监测。

独特的U型设计使之能完美契合安装在接头处，安装简便，确保出线端头温度数据的准确性，确保传感器与连接头固定螺栓紧密贴合；绑扎式温度传感器专为线缆测温应用而设计，其安装方式便捷高效。利用扎带将其固定于目标线缆上，确保传感器与线缆表面紧密贴合，精确捕获线缆运行过程中的温度变化。每根电缆安装传感器时间为不超过0.1h（不含停电时间）。

3.2中置柜测温方案

根据中置开关柜每个隔室均为独立的特点，设计出专门针对断路器室和电缆室的测温方案，安装简单，采集数据准确无死角，数据采集示意图如下：

n 嵌入式温度传感器

针对断路器梅花触头处的测温，我司专门研发出一款无线无源温度传感器，结构紧凑，不改变梅花触头结构，底座固定在梅花触头弹片上，安装便捷，触头传感器可直接接触被测物体，温度数据准确。断路器进出时不会与活门和静触头盒碰撞，测取的温度准确，误差不超过±1℃，传感器数据有效读取距离>2m。

n U型温度传感器

为监测由于电缆头接头处未紧固或其他原因造成的温度上升，设计出直接固定在电缆头螺栓上的U型温度传感器，其测温范围-40℃~150℃，精度±1℃，传感器有效读取距离>8m，传感器通过U型底座固定在母排连接处通过螺母固定，安装便捷，U型温度传感器可直接固定在电缆头端子的螺栓下面，接触被测物体，固定更可靠、测温更准确。

n 安装方式

以下为传感器及天线、阅读器安装示意图，安装简单，天线为磁铁吸盘安装方式，直接吸附在断路器和电缆室的侧板上，阅读器为固定安装，可以安装在低压室内的侧板上，每台柜体安装时间不超过2h（不含停电时间）。

3.3 环网柜测温方案

环网柜是相对封闭的开关柜，且运行中无法打开，电缆室门也没有观察窗，目前各类测温仪器无法直接测量电缆接头处的温度，针对环网柜体特殊需求，设计了螺母传感器和堵头传感器，螺母传感器安装便捷，替换环网柜内原有紧固线缆的螺母即可，堵头传感器更换现有堵头便可使用，安装完传感器后将读写器天线安装至电缆室顶部，并将读写器安装至二次室内，便可实现对环网柜三相电缆头的测温。

n 螺母传感器

螺母传感器是专为环网柜T型接头测温所设计，其测温范围-40℃~150℃，测温精度±1℃，安装在肘型接头内有效读取距离 >1m，安装方便，替换环网柜内原有紧固线缆的螺母即可实现T型接头实时温度监控。