分布式光纖測溫在10kV配電柜中的應用

秦軍偉 劉俊寶

河南心連心化學工業集團股份有限公司 河南新鄉 453000

電力系統在正常運行時，一次設備上將通過很大的電流，載流量過大會發出很多的熱量，特別是高壓開關柜，它是供電系統中的關鍵部件，主要起到分合線路和回路保護的重要作用，內部有很多連接部件，更容易出現接觸不好的情況，電阻值變大，出現發熱現象，極易發生系統短路、火災、爆炸等事故，給用戶帶來巨大的損失。光纖測溫正是針對類似情況進行溫度監測，為操作人員及時了解一次電氣設備的運行情況提供數據或預警，控制設備的不安全運行，將事故消滅在萌芽或初期之中，避免損失擴大化。

1 工作原理

光纖兼具數據傳輸和溫度感應兩大功能，光纖分子受熱振動，產生對溫度敏感性和波長不同的兩種波信號。利用光纖自發拉曼（Raman）散射效應和光時域反射（OTDR）技術，可以同時將某一點的溫度信息進行采集并傳輸至后臺，并根據標定的位置數據確定發熱點的具體位置。

2 技術特點

2.1 連續性

基于一條（或多條）有一定長度的光纖作為測溫媒質的。使用同一通道光纖既可以實現電纜橋架、高壓開關柜內電氣接點、電抗器線圈本體及母線的運行溫度監測（感溫光纖）。并通過安裝遠程監控軟件，實現遠程監控報警[1]。

2.2 擴展性

在單通道最大布設測溫點數量范圍內，用戶可以根據需求直接在末端增加測溫點，如果因意外造成光纖斷開，通過熔接即可恢復。

2.3 安全性

光纖具有良好的絕緣性能和抗電磁干擾性，通過了中國電力科學院的高電壓檢測、國家消防電子產品質量監督檢驗中心和國家電磁兼容中心相關檢測。各項檢測、檢驗指標達到招標方要求。

2.4 自檢功能

設備具有自動巡檢功能，一旦發現斷點，自動報警并準確顯示斷點位置。

3 實踐應用

以某大型化工企業10kV及以上電力系統為例，根據現場情況，擬選用1臺DSC-DTS3K-4B光纖測溫主機，即4通道型（用3備1）、3km/通道光纖測溫主機一臺，配以工控機、系統監控軟件、鎧裝感溫光纜、感溫光纖繞盤等組成。

3.1 整體規劃

整個系統主要由感溫光纖、通訊光纜、測溫主機、監控后臺等組成，所有測溫點共用一套“分布式”光纖測溫系統，光纖測溫儀和監控系統放置在總降變電所值班室中，由總降變電所對被測配電柜發熱點溫度變化情況實時監控，后臺設置上限溫度報警值，一旦溫度達到此值，馬上進行聲光報警?！胺植际健惫饫w測溫系統配置四個通道，用三備一。測溫點包括高壓柜內斷路器的上觸頭三相、下觸頭三相、電纜接頭三相，電抗器的三相進、出線接頭、線圈本體實現接觸式光纖傳感在線溫度監測。

3.2 布置安裝

每面開關柜設備9個測溫點，在電纜、銅排搭接位置，均設置一個測溫點，測溫點主要由光纖組成，為保證定位的準確性，將一段光纖環繞成盤緊貼在靠近接頭的位置。每個測溫點采用一個硅橡膠繞盤作為基本的溫度監測元件，每組繞盤由3個繞盤組成，每個繞盤內盤繞5米感溫光纖，相間過渡光纖約為1米，每組繞盤首尾各2米光纖用于跨越開關柜使用[2]。

光纖測溫繞盤采用按母線分段、探頭分組的方式，先進行分組標定。通常安裝在動靜觸頭結合處小于10cm的位置，并在母排進線接續處、電纜出線處加監測點，預防接觸不良造成的溫升；安裝時在一個開關柜完全敷設完成后，再到另一個開關柜；一段敷設完成后，再到另一段；在開關柜之間，測溫光纖由母排縫隙穿越，不會對開關柜的結構完整性和運行、操作造成影響；最后對各個配電柜上所有光纖繞盤進行串接引至變電站控制室的測溫主機通道，將溫度變化信號及時傳輸到測溫主機內，通過監控后臺實現報警提醒功能[3-4]。

4 結語

隨著相關技術的發展，連續分布式光纖測溫系統成為一種監測溫度變化的一種有效手段，其在電力、化工、石油、冶金等行業均得到普遍推廣，利用其對連接點、開關設備等易發熱部位的溫度變化情況進行實時監測，可以準確地捕捉電氣設備異常發熱點，對故障設備及時保養、維修或更換，避免連環事故的發生或事故范圍的擴大。