孫弘怡

摘 要：本文目的在于討論高壓電纜溫度檢測中運用分布式光纖測溫技術(shù)的發(fā)展前景，首先說明了這種技術(shù)的特點以及其原理，說明了最重要的實際應(yīng)用效果，即可以有效避免火災(zāi)事故的發(fā)生。對于整個電力系統(tǒng)來說，高溫以及其導(dǎo)致的火災(zāi)是非常常見的事故，所以我們有必要對整個電纜的溫度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測。而分布式測溫系統(tǒng)解決了舊有系統(tǒng)中難以遠(yuǎn)距離監(jiān)測和多點檢測的問題，對于溫度十分敏感，并且反應(yīng)迅速，給事故發(fā)生率的降低帶來了很大的便利。

關(guān)鍵詞：分布式光纖測溫；電纜溫度；實時監(jiān)測；光纖傳感

和很多發(fā)達(dá)國家比起來，就電纜的故障率來說，我國要遠(yuǎn)高于其他國家，究其原因是我國沒有一個完善的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。為了確定電纜在當(dāng)前的運行和承載狀態(tài)，對溫度進(jìn)行精確監(jiān)測是非常重要的，其監(jiān)控范圍也應(yīng)該包括電纜周圍的環(huán)境，這可以有效避免電纜火災(zāi)的出現(xiàn)，如果及時對溫度情況進(jìn)行掌握，就可以采取相應(yīng)措施來進(jìn)行應(yīng)對。舊有的測溫方式是把點式傳感器安裝在電纜管線的關(guān)鍵部位，但是這種方法無法起到全局觀測的效果，但分布式光纖方式可以監(jiān)測一根長達(dá)幾公里的管線設(shè)備，對上述問題進(jìn)行了了很好的改進(jìn)。

1 關(guān)于當(dāng)前電纜運行的現(xiàn)狀

電纜是一種當(dāng)前運用非常廣泛的輸電管路，當(dāng)前我國電網(wǎng)正在不斷完善，而城網(wǎng)改造工作也不斷加強(qiáng)力度，所以電纜的應(yīng)用范圍越來越廣泛，而電纜經(jīng)常由于其局部溫度過高而導(dǎo)致火災(zāi)事故，所以防火問題已經(jīng)被業(yè)內(nèi)人士越來越重視。舊有的防火方式是在變電內(nèi)以及電纜隧道和電纜的裸露部分運用防火包帶進(jìn)行防火，也有采用防火槽盒進(jìn)行防火的手段。而為了阻擋火勢的蔓延，經(jīng)常在隧道內(nèi)部安裝防火閘門，如果出現(xiàn)火情，關(guān)閉閘門，來起到隔火的效果，而一些大型的變電站也往往設(shè)有消防噴淋設(shè)備，但上述這些設(shè)備都屬于被動設(shè)備，起到的是事故發(fā)生之后的處理作用，對電纜運行狀況的了解沒有幫助，并且無法防患于未然。分布光纖測溫方法在最早在國外開始研制是二十世紀(jì)八十年代的事，當(dāng)前在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始應(yīng)用，效果很好，尤其是在德國和日本等國。當(dāng)前我國也加緊了這種技術(shù)的研制步伐，并且開始逐步投入使用。

2 分布式光纖測溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 電纜線路、電纜接頭及電纜密集區(qū)的溫度監(jiān)測

電纜線路在電力系統(tǒng)中起到傳輸高壓電能的作用，常常由于電纜長期運行而絕緣老化，因所處外部環(huán)境惡劣及內(nèi)部高負(fù)荷電流而引起局部高溫甚至火災(zāi)。利用光纖玻璃纖維的彎曲特性，在彎曲半徑允許的情況下，可以將測溫光纖沿電纜線路進(jìn)行鋪設(shè)并緊貼。在特殊環(huán)境和重要部位進(jìn)行標(biāo)記，則可以通過監(jiān)視軟件設(shè)定報警閩值。電纜接頭處常常由于過載而造成接頭處短路，引起火災(zāi)甚至爆炸。由于高壓電纜較長，并有幾個接頭，因此每個接頭都視為重點區(qū)域?？梢酝ㄟ^負(fù)荷電流與溫度的曲線關(guān)系來調(diào)整整個線路的負(fù)載電流，以此來支持供電系統(tǒng)的安全運行。此外，諸如電纜槽、電纜隧道等電纜密集區(qū)也需要重點監(jiān)測。其內(nèi)部環(huán)境溫度的高低對保證電纜的正常運行有很大關(guān)系，如有必要可以與通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)配合使用，以滿足在季節(jié)溫度不同的情況下，始終保證環(huán)境溫度在允許的范圍內(nèi)。

2.2 高壓配電裝置的溫度監(jiān)測

10kV，35kV開關(guān)柜中動靜觸頭、開關(guān)柜內(nèi)連接處（PT，CT，引流線等）、母線與一次設(shè)備的連接處等，由于長期運行，可靠性和接觸性變差；又因接觸電阻較大，在大電流情況下熱功率很大，從而造成過熱。由于分布式光纖測溫系統(tǒng)中使用的光纖是標(biāo)準(zhǔn)的通信用多模光纖，一旦在光纖外表面涂上不同材料（如丙稀酸鹽，聚合物等），其測溫范圍就能擴(kuò)大到-190℃到460℃，同時光纖具有的抗電磁輻射的特性，這使其能夠工作在高壓配電裝置這種高溫、高壓和強(qiáng)輻射的環(huán)境中，且不會對這些裝置的正常運行帶來任何負(fù)面的影響。這是傳統(tǒng)的測溫方式，如熱電偶、紅外探測儀所無法比擬的。而對于發(fā)電機(jī)繞組、變壓器這種體積比較大的重要部件，可將光纖纏繞在其表面，從而實現(xiàn)在溫度曲線中快速找到高溫故障點的目標(biāo)。

2.3 電氣設(shè)備的溫度監(jiān)測和檢修

目前，電氣設(shè)備的檢修是計劃檢修，工程量大，花費的人力、物力、財力很高，故障率也很高。而分布式光纖測溫系統(tǒng)能提供大量科學(xué)的數(shù)據(jù)，使檢修部門能有針對性地對電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修，節(jié)約大量的檢修費用和管理費用，降低檢修事故率，提高了供電可靠性。此外，分布式光纖測溫系統(tǒng)也可以監(jiān)測一些電廠的附屬設(shè)備，如豎井、橋架、輸煤皮帶、鍋爐等。這些設(shè)備的安全運行也是電力系統(tǒng)安全運行必不可少的條件。

測溫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電纜溫度異常時，會按照下列步驟進(jìn)行處理：（1）記錄異常點的溫度和位置信息，分析出異常類型，產(chǎn)生報警信息；（2）可以通過繼電器輸出到聲、光、電報警設(shè)備；（3）可以通過以太網(wǎng)將報警信息傳送到制定地址；（4）可以通過COM口將報警信息傳送到工作站控制系統(tǒng)

3 光纖測溫系統(tǒng)的應(yīng)用效果

這種分布式傳感器應(yīng)用于溫度測量工作中，以下幾點優(yōu)勢。

（1）其測量范圍廣泛，可以在大范圍和長距離內(nèi)進(jìn)行多點溫度測量，并且測量準(zhǔn)確度很高，定位也很精準(zhǔn)，使用便利并且運行非?？煽?，對周邊環(huán)境造成的影響較小。

（2）電纜的溫度往往反映著載流量，所以可以通過電纜溫度的觀察來控制其載流量。導(dǎo)體溫度往往要受到環(huán)境因素以及整個電纜的結(jié)構(gòu)來決定，所以電纜載流量的設(shè)定上也應(yīng)該有所區(qū)別，其管線埋設(shè)位置對土壤等等都會對其造成影響。如果該電纜所在環(huán)境十分復(fù)雜，可以觀察電纜的外部溫度來推測出導(dǎo)體的溫度，并依次為依據(jù)，控制電纜的電流。這樣看來，這種技術(shù)對控制載流量的作用也十分明顯，進(jìn)而保證溫度不超過一定閾值。

（3）其報警系統(tǒng)非常靈敏，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即報警可以起到避免火災(zāi)事故的效果。

（4）該技術(shù)對于電纜絕緣性能也可以起到一定程度的檢測效果，也給電纜絕緣性的檢測工作提供了一種新的理論依據(jù)。這種技術(shù)在電纜測溫上應(yīng)用可以有效填補(bǔ)在測溫方面的盲區(qū)，對測溫技術(shù)是一個很好的完善，給我國帶來了電網(wǎng)運行水平的提高。

結(jié)束語

這種新型測溫技術(shù)解決了原有的檢測溫度方面的困難，可以讓電力系統(tǒng)更為安全地運轉(zhuǎn)，提供了有效的保障。在未來，這種技術(shù)還將繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)用也會更為廣泛，對于溫度的發(fā)分辨率以及位置的準(zhǔn)確程度方面還將會不斷提高，同時也會縮短其響應(yīng)時間，讓報警更加具有實效性。

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