光纖測(cè)溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中應(yīng)用的探討

張偉軍

【摘要】 變電站設(shè)備故障原因大多是由于設(shè)備或連接處的過(guò)熱而發(fā)生，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行溫度、尤其是敏感位置溫度的在線監(jiān)測(cè)成為故障預(yù)警和預(yù)防事故的重要手段。

【關(guān)鍵詞】 光纖測(cè)溫 開(kāi)關(guān)柜

一、引言

通過(guò)對(duì)歷年來(lái)變電設(shè)備故障原因分析可以得出結(jié)論，許多電氣事故是由于設(shè)備或連接處過(guò)熱而發(fā)生的，并且?guī)缀跛械碾姎庠O(shè)備故障都伴隨著故障點(diǎn)溫度的變化。高壓開(kāi)關(guān)柜由于過(guò)流或接觸不良造成觸頭、節(jié)點(diǎn)過(guò)熱是一種嚴(yán)重的事故隱患，輕者造成線路斷電，重者引發(fā)爆炸和火災(zāi)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。從過(guò)熱開(kāi)始到事故發(fā)生一般會(huì)有一段時(shí)間過(guò)程，如能及早發(fā)現(xiàn)溫度異常并及時(shí)處理，將大大減少電氣事故。對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行溫度、尤其是敏感位置溫度的監(jiān)測(cè)是故障預(yù)警和預(yù)防事故的重要手段。

目前，變電運(yùn)行人員一般使用便攜式紅外熱像儀通過(guò)開(kāi)關(guān)柜體后窗定期檢測(cè)柜內(nèi)溫度，這種方法盲區(qū)很多，特別是對(duì)于全封閉高壓開(kāi)關(guān)柜，由于運(yùn)行狀態(tài)下柜門無(wú)法打開(kāi)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)。“變電站高壓開(kāi)關(guān)柜光纖在線測(cè)溫系統(tǒng)”，將感溫光纖直接安裝在開(kāi)關(guān)柜的靜觸頭、母線、接點(diǎn)上，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)地監(jiān)測(cè)各點(diǎn)的運(yùn)行溫度，從根本上解決金屬全封閉開(kāi)關(guān)柜不能進(jìn)行紅外測(cè)溫的問(wèn)題。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，在出現(xiàn)過(guò)熱時(shí)發(fā)出預(yù)警，指導(dǎo)消缺檢修，把事故消滅在萌芽中。

二、原理簡(jiǎn)介

“變電站高壓開(kāi)關(guān)柜光纖在線測(cè)溫系統(tǒng)”采用分布式光纖感溫方式，其原理是利用光在光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的自發(fā)喇曼（Raman）散射和光時(shí)域反射（OTDR）原理來(lái)獲取空間溫度分布信息。當(dāng)在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖時(shí)，它在光纖中向前傳輸?shù)耐瑫r(shí)不斷產(chǎn)生后向喇曼散射光波，這些后向喇曼散射光波的強(qiáng)度受所在光纖散射電的溫度影響而有所改變，散射回來(lái)的后向喇曼光波經(jīng)過(guò)光學(xué)濾波、光電轉(zhuǎn)換、放大、模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入信號(hào)處理器及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)便可將溫度信息實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，同時(shí)根據(jù)光纖中光波的傳輸速度和后向光回波德時(shí)間對(duì)溫度信息定位。

“連續(xù)分布全光纖測(cè)溫儀”是系統(tǒng)的核心，其原理框圖如下圖1所示。

工控機(jī)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)采集各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。還能隨時(shí)響應(yīng)供電公司測(cè)溫服務(wù)器的指令，具有圖形顯示界面。當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)有異常時(shí)進(jìn)行本地報(bào)警，同時(shí)報(bào)警信息通過(guò)MIS網(wǎng)上傳到測(cè)溫服務(wù)器。

三、效益分析

“變電站高壓開(kāi)關(guān)柜光纖在線測(cè)溫系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了帶電設(shè)備過(guò)熱在線監(jiān)測(cè)、信息共享，不僅節(jié)省了大量的人力和物力，而其從根本上解決了全封閉高壓帶電設(shè)備過(guò)熱監(jiān)測(cè)難的問(wèn)題，為開(kāi)關(guān)柜預(yù)防性檢修提供參考依據(jù)，對(duì)安全生產(chǎn)提供有力保障。

3.1安全效益

（1）對(duì)過(guò)熱事故隱患及時(shí)報(bào)警、準(zhǔn)確定位、發(fā)現(xiàn)溫度異常并及早采取措施，杜絕了開(kāi)關(guān)設(shè)備燒損或爆炸等惡性事故的發(fā)生，對(duì)安全生產(chǎn)提供有力保障。

（2）徹底解決了全封閉高壓開(kāi)關(guān)柜帶電設(shè)備過(guò)熱缺陷難以檢測(cè)的問(wèn)題，消除了設(shè)備溫度監(jiān)控的盲區(qū)，使我們可以更準(zhǔn)確的掌握設(shè)備狀態(tài)。

（3）減少了人員巡檢次數(shù)，提高了監(jiān)測(cè)水平，減小了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2管理效益

（1）通過(guò)對(duì)設(shè)備過(guò)熱隱患及時(shí)報(bào)警，提高了檢修的針對(duì)性和檢修效率，避免了盲目的檢修。

（2）監(jiān)測(cè)與報(bào)警信息通過(guò)MIS網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳監(jiān)控中心“測(cè)溫服務(wù)器”，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（3）為實(shí)現(xiàn)全部高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、狀態(tài)檢修做準(zhǔn)備，提高了設(shè)備管理水平。