分布式光纖測溫在10kV配電柜中的應(yīng)用

秦軍偉 劉俊寶

河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司 河南新鄉(xiāng) 453000

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，一次設(shè)備上將通過很大的電流，載流量過大會(huì)發(fā)出很多的熱量，特別是高壓開關(guān)柜，它是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，主要起到分合線路和回路保護(hù)的重要作用，內(nèi)部有很多連接部件，更容易出現(xiàn)接觸不好的情況，電阻值變大，出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，極易發(fā)生系統(tǒng)短路、火災(zāi)、爆炸等事故，給用戶帶來巨大的損失。光纖測溫正是針對(duì)類似情況進(jìn)行溫度監(jiān)測，為操作人員及時(shí)了解一次電氣設(shè)備的運(yùn)行情況提供數(shù)據(jù)或預(yù)警，控制設(shè)備的不安全運(yùn)行，將事故消滅在萌芽或初期之中，避免損失擴(kuò)大化。

1 工作原理

光纖兼具數(shù)據(jù)傳輸和溫度感應(yīng)兩大功能，光纖分子受熱振動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)溫度敏感性和波長不同的兩種波信號(hào)。利用光纖自發(fā)拉曼（Raman）散射效應(yīng)和光時(shí)域反射（OTDR）技術(shù)，可以同時(shí)將某一點(diǎn)的溫度信息進(jìn)行采集并傳輸至后臺(tái)，并根據(jù)標(biāo)定的位置數(shù)據(jù)確定發(fā)熱點(diǎn)的具體位置。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 連續(xù)性

基于一條（或多條）有一定長度的光纖作為測溫媒質(zhì)的。使用同一通道光纖既可以實(shí)現(xiàn)電纜橋架、高壓開關(guān)柜內(nèi)電氣接點(diǎn)、電抗器線圈本體及母線的運(yùn)行溫度監(jiān)測（感溫光纖）。并通過安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警[1]。

2.2 擴(kuò)展性

在單通道最大布設(shè)測溫點(diǎn)數(shù)量范圍內(nèi)，用戶可以根據(jù)需求直接在末端增加測溫點(diǎn)，如果因意外造成光纖斷開，通過熔接即可恢復(fù)。

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(xué)院的高電壓檢測、國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心和國家電磁兼容中心相關(guān)檢測。各項(xiàng)檢測、檢驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到招標(biāo)方要求。

2.4 自檢功能

設(shè)備具有自動(dòng)巡檢功能，一旦發(fā)現(xiàn)斷點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確顯示斷點(diǎn)位置。

3 實(shí)踐應(yīng)用

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

3.1 整體規(guī)劃

整個(gè)系統(tǒng)主要由感溫光纖、通訊光纜、測溫主機(jī)、監(jiān)控后臺(tái)等組成，所有測溫點(diǎn)共用一套“分布式”光纖測溫系統(tǒng)，光纖測溫儀和監(jiān)控系統(tǒng)放置在總降變電所值班室中，由總降變電所對(duì)被測配電柜發(fā)熱點(diǎn)溫度變化情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，后臺(tái)設(shè)置上限溫度報(bào)警值，一旦溫度達(dá)到此值，馬上進(jìn)行聲光報(bào)警?！胺植际健惫饫w測溫系統(tǒng)配置四個(gè)通道，用三備一。測溫點(diǎn)包括高壓柜內(nèi)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(jìn)、出線接頭、線圈本體實(shí)現(xiàn)接觸式光纖傳感在線溫度監(jiān)測。

3.2 布置安裝

每面開關(guān)柜設(shè)備9個(gè)測溫點(diǎn)，在電纜、銅排搭接位置，均設(shè)置一個(gè)測溫點(diǎn)，測溫點(diǎn)主要由光纖組成，為保證定位的準(zhǔn)確性，將一段光纖環(huán)繞成盤緊貼在靠近接頭的位置。每個(gè)測溫點(diǎn)采用一個(gè)硅橡膠繞盤作為基本的溫度監(jiān)測元件，每組繞盤由3個(gè)繞盤組成，每個(gè)繞盤內(nèi)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(guān)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(jìn)行分組標(biāo)定。通常安裝在動(dòng)靜觸頭結(jié)合處小于10cm的位置，并在母排進(jìn)線接續(xù)處、電纜出線處加監(jiān)測點(diǎn)，預(yù)防接觸不良造成的溫升；安裝時(shí)在一個(gè)開關(guān)柜完全敷設(shè)完成后，再到另一個(gè)開關(guān)柜；一段敷設(shè)完成后，再到另一段；在開關(guān)柜之間，測溫光纖由母排縫隙穿越，不會(huì)對(duì)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)完整性和運(yùn)行、操作造成影響；最后對(duì)各個(gè)配電柜上所有光纖繞盤進(jìn)行串接引至變電站控制室的測溫主機(jī)通道，將溫度變化信號(hào)及時(shí)傳輸?shù)綔y溫主機(jī)內(nèi)，通過監(jiān)控后臺(tái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警提醒功能[3-4]。

4 結(jié)語

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)分布式光纖測溫系統(tǒng)成為一種監(jiān)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(yè)均得到普遍推廣，利用其對(duì)連接點(diǎn)、開關(guān)設(shè)備等易發(fā)熱部位的溫度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以準(zhǔn)確地捕捉電氣設(shè)備異常發(fā)熱點(diǎn)，對(duì)故障設(shè)備及時(shí)保養(yǎng)、維修或更換，避免連環(huán)事故的發(fā)生或事故范圍的擴(kuò)大。