分布式光纤测温在10kV配电柜中的应用

秦军伟 刘俊宝

河南心连心化学工业集团股份有限公司 河南新乡 453000

电力系统在正常运行时，一次设备上将通过很大的电流，载流量过大会发出很多的热量，特别是高压开关柜，它是供电系统中的关键部件，主要起到分合线路和回路保护的重要作用，内部有很多连接部件，更容易出现接触不好的情况，电阻值变大，出现发热现象，极易发生系统短路、火灾、爆炸等事故，给用户带来巨大的损失。光纤测温正是针对类似情况进行温度监测，为操作人员及时了解一次电气设备的运行情况提供数据或预警，控制设备的不安全运行，将事故消灭在萌芽或初期之中，避免损失扩大化。

1 工作原理

光纤兼具数据传输和温度感应两大功能，光纤分子受热振动，产生对温度敏感性和波长不同的两种波信号。利用光纤自发拉曼（Raman）散射效应和光时域反射（OTDR）技术，可以同时将某一点的温度信息进行采集并传输至后台，并根据标定的位置数据确定发热点的具体位置。

2 技术特点

2.1 连续性

基于一条（或多条）有一定长度的光纤作为测温媒质的。使用同一通道光纤既可以实现电缆桥架、高压开关柜内电气接点、电抗器线圈本体及母线的运行温度监测（感温光纤）。并通过安装远程监控软件，实现远程监控报警[1]。

2.2 扩展性

在单通道最大布设测温点数量范围内，用户可以根据需求直接在末端增加测温点，如果因意外造成光纤断开，通过熔接即可恢复。

2.3 安全性

光纤具有良好的绝缘性能和抗电磁干扰性，通过了中国电力科学院的高电压检测、国家消防电子产品质量监督检验中心和国家电磁兼容中心相关检测。各项检测、检验指标达到招标方要求。

2.4 自检功能

设备具有自动巡检功能，一旦发现断点，自动报警并准确显示断点位置。

3 实践应用

以某大型化工企业10kV及以上电力系统为例，根据现场情况，拟选用1台DSC-DTS3K-4B光纤测温主机，即4通道型（用3备1）、3km/通道光纤测温主机一台，配以工控机、系统监控软件、铠装感温光缆、感温光纤绕盘等组成。

3.1 整体规划

整个系统主要由感温光纤、通讯光缆、测温主机、监控后台等组成，所有测温点共用一套“分布式”光纤测温系统，光纤测温仪和监控系统放置在总降变电所值班室中，由总降变电所对被测配电柜发热点温度变化情况实时监控，后台设置上限温度报警值，一旦温度达到此值，马上进行声光报警。“分布式”光纤测温系统配置四个通道，用三备一。测温点包括高压柜内断路器的上触头三相、下触头三相、电缆接头三相，电抗器的三相进、出线接头、线圈本体实现接触式光纤传感在线温度监测。

3.2 布置安装

每面开关柜设备9个测温点，在电缆、铜排搭接位置，均设置一个测温点，测温点主要由光纤组成，为保证定位的准确性，将一段光纤环绕成盘紧贴在靠近接头的位置。每个测温点采用一个硅橡胶绕盘作为基本的温度监测元件，每组绕盘由3个绕盘组成，每个绕盘内盘绕5米感温光纤，相间过渡光纤约为1米，每组绕盘首尾各2米光纤用于跨越开关柜使用[2]。

光纤测温绕盘采用按母线分段、探头分组的方式，先进行分组标定。通常安装在动静触头结合处小于10cm的位置，并在母排进线接续处、电缆出线处加监测点，预防接触不良造成的温升；安装时在一个开关柜完全敷设完成后，再到另一个开关柜；一段敷设完成后，再到另一段；在开关柜之间，测温光纤由母排缝隙穿越，不会对开关柜的结构完整性和运行、操作造成影响；最后对各个配电柜上所有光纤绕盘进行串接引至变电站控制室的测温主机通道，将温度变化信号及时传输到测温主机内，通过监控后台实现报警提醒功能[3-4]。

4 结语

随着相关技术的发展，连续分布式光纤测温系统成为一种监测温度变化的一种有效手段，其在电力、化工、石油、冶金等行业均得到普遍推广，利用其对连接点、开关设备等易发热部位的温度变化情况进行实时监测，可以准确地捕捉电气设备异常发热点，对故障设备及时保养、维修或更换，避免连环事故的发生或事故范围的扩大。