光纤测温技术在高压开关柜中应用的探讨

张伟军

【摘要】 变电站设备故障原因大多是由于设备或连接处的过热而发生，对电气设备的运行温度、尤其是敏感位置温度的在线监測成为故障预警和预防事故的重要手段。

【关键词】 光纤测温 开关柜

一、引言

通过对历年来变电设备故障原因分析可以得出结论，许多电气事故是由于设备或连接处过热而发生的，并且几乎所有的电气设备故障都伴随着故障点温度的变化。高压开关柜由于过流或接触不良造成触头、节点过热是一种严重的事故隐患，轻者造成线路断电，重者引发爆炸和火灾，严重影响生产安全。从过热开始到事故发生一般会有一段时间过程，如能及早发现温度异常并及时处理，将大大减少电气事故。对电气设备的运行温度、尤其是敏感位置温度的监测是故障预警和预防事故的重要手段。

目前，变电运行人员一般使用便携式红外热像仪通过开关柜体后窗定期检测柜内温度，这种方法盲区很多，特别是对于全封闭高压开关柜，由于运行状态下柜门无法打开，不能实现对温度的检测。“变电站高压开关柜光纤在线测温系统”，将感温光纤直接安装在开关柜的静触头、母线、接点上，实时、准确、连续地监测各点的运行温度，从根本上解决金属全封闭开关柜不能进行红外测温的问题。监测数据通过网络上传、实时远程监控，在出现过热时发出预警，指导消缺检修，把事故消灭在萌芽中。

二、原理简介

“变电站高压开关柜光纤在线测温系统”采用分布式光纤感温方式，其原理是利用光在光纤中传输时产生的自发喇曼（Raman）散射和光时域反射（OTDR）原理来获取空间温度分布信息。当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，它在光纤中向前传输的同时不断产生后向喇曼散射光波，这些后向喇曼散射光波的强度受所在光纤散射电的温度影响而有所改变，散射回来的后向喇曼光波经过光学滤波、光电转换、放大、模-数转换后，送入信号处理器及计算机系统便可将温度信息实时显示出来，同时根据光纤中光波的传输速度和后向光回波德时间对温度信息定位。

“连续分布全光纤测温仪”是系统的核心，其原理框图如下图1所示。

工控机设定的参数自动采集各个监测点的温度数据，存入数据库。还能随时响应供电公司测温服务器的指令，具有图形显示界面。当监测点有异常时进行本地报警，同时报警信息通过MIS网上传到测温服务器。

三、效益分析

“变电站高压开关柜光纤在线测温系统”实现了带电设备过热在线监测、信息共享，不仅节省了大量的人力和物力，而其从根本上解决了全封闭高压带电设备过热监测难的问题，为开关柜预防性检修提供参考依据，对安全生产提供有力保障。

3.1安全效益

（1）对过热事故隐患及时报警、准确定位、发现温度异常并及早采取措施，杜绝了开关设备烧损或爆炸等恶性事故的发生，对安全生产提供有力保障。

（2）彻底解决了全封闭高压开关柜带电设备过热缺陷难以检测的问题，消除了设备温度监控的盲区，使我们可以更准确的掌握设备状态。

（3）减少了人员巡检次数，提高了监测水平，减小了劳动强度。

3.2管理效益

（1）通过对设备过热隐患及时报警，提高了检修的针对性和检修效率，避免了盲目的检修。

（2）监测与报警信息通过MIS网实时上传监控中心“测温服务器”，实现设备状态的远程监控。

（3）为实现全部高压设备在线监测、状态检修做准备，提高了设备管理水平。