電網(wǎng)行業(yè)解決方案

系統(tǒng)簡介

變壓器、開關(guān)柜、大電機(jī)等高壓電氣設(shè)備，是發(fā)電和輸變電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它們的安全可靠性和使用壽命，對整個(gè)輸變電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行和壽命是至關(guān)重要的。這些高壓設(shè)備大多采用封閉結(jié)構(gòu)，長期工作在高電壓、大電流、強(qiáng)磁場的環(huán)境中，一些連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱使得熱量聚集。發(fā)熱溫升增加了輸電系統(tǒng)的損耗，如果散熱不良還會(huì)危及設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)斐晒收?，社?huì)不良影響和經(jīng)濟(jì)損失不可估量。

以變壓器為例，配電變壓器在運(yùn)行中的事故率約為13%，其中因繞組超溫運(yùn)行，導(dǎo)致絕緣老化，變壓器繞組燒毀、擊穿事故占相當(dāng)大的比例。另外，電力變壓器內(nèi)部的很多物理和化學(xué)變化(如局部放電和局部過熱等)都會(huì)引起變壓器的溫度參數(shù)發(fā)生變化，使變壓器出現(xiàn)不同于正常運(yùn)行的溫升軌跡。根據(jù)“6°法則”變壓器的老化率與溫度的關(guān)系是在基準(zhǔn)溫度的基礎(chǔ)上，溫度每上升6℃老化率增加1倍即變壓器壽命降低一半，溫度每下降6℃變壓器壽命可延長1倍。對變壓器而言，繞組溫度對絕緣材料的老化起決定作用，因此準(zhǔn)確地測量變壓器繞組溫度就顯得尤為重要。隨著安全用電、配電網(wǎng)自動(dòng)化水平的不斷提高，除對電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測外，直接監(jiān)測變壓器/開關(guān)柜/互感器/大電機(jī)等高壓電氣設(shè)備的熱點(diǎn)溫度，對于提高設(shè)備的安全運(yùn)行、 延長設(shè)備絕緣壽命、即時(shí)判斷設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷能力，最大程度發(fā)揮變壓器的輸變電潛能以提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益等，具有非常重要的意義。

熒光光纖溫度傳感器在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用有：

1. 電力變壓器繞組溫度監(jiān)控；

2. 高壓開關(guān)柜：可測量開關(guān)柜中梅花觸頭和靜觸頭咬合處的溫度，甚至可將其埋于絕緣筒中導(dǎo)電連接處；

3. 高壓斷路器滅弧室溫度測量；

4. 大電機(jī)定子、軸瓦、端部匯流環(huán)等溫度監(jiān)測；

5. 大電機(jī)/互感器繞組等高壓設(shè)備的熱點(diǎn)溫度直接監(jiān)測；

7. 其它電氣設(shè)備溫度在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。

作為光纖溫度傳感器的未來發(fā)展方向之一，智能電網(wǎng)用熒光光纖溫度傳感器還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1. 對電磁、射頻及微波免疫；

2. 無金屬部件，無磁化；

3. 測量精度高，穩(wěn)定性好；

4. 可靠性好，重復(fù)性好；

5. 結(jié)構(gòu)緊固，使用壽命長；

6. 無需校準(zhǔn)。

由于光纖溫度傳感器與傳統(tǒng)溫度傳感器相比具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，隨著光纖溫度傳感器技術(shù)的日益成熟，技術(shù)法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立，熒光光纖溫度傳感器必將逐步取代傳統(tǒng)的溫度傳感器而成為電網(wǎng)溫度監(jiān)測的最主要手段之一。

熒光光纖溫度傳感器是未來智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，大力發(fā)展以各種智能傳感器為基礎(chǔ)的智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是我國發(fā)展綠色新能源產(chǎn)業(yè)的延伸和拓展，是結(jié)合我國產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、促進(jìn)電力裝備制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級、適應(yīng)未來競爭、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，是搶占智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高端市場和技術(shù)制高點(diǎn)、爭取更大發(fā)展空間的必然選擇，是加快工業(yè)化和信息化融合的有效途徑和載體，對于拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

二.技術(shù)優(yōu)勢

目前電力領(lǐng)域幾種主要測溫方式的對比：

2.1 紅外熱像測溫系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

1.非接觸測溫，操作方便；

2.成本低。

缺點(diǎn)：

1. 測量不準(zhǔn)確，只能測量表面溫度，不能測得內(nèi)部發(fā)熱點(diǎn)真實(shí)溫度；

2. 手持式，不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測；

3. 人工巡檢，增加人工成本，每年最低要十幾萬元的人工成本。

2.2 無線測溫系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

1.安裝方便；

2.成本低。

缺點(diǎn)：

1.可靠性差，帶電池測量，壽命短；

2.影響柜體絕緣性能，無法通過型式試驗(yàn)；

3.傳感器體積大，影響散熱功能；

4.只能測量表面溫度，無法測得發(fā)熱點(diǎn)內(nèi)部真實(shí)溫度。

2.3 光纖光柵測溫系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

1.可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測溫，適合長距離大區(qū)域領(lǐng)域；

2.采用光纖技術(shù)，絕緣性能好。

缺點(diǎn)：

1.安裝困難；

2.無法實(shí)現(xiàn)單個(gè)柜體配套，無法實(shí)現(xiàn)就地顯示。                    

2.4 熒光光纖測溫系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

1.性能安全可靠，可實(shí)現(xiàn)免標(biāo)定，一致性、互換性和穩(wěn)定性好；

2.使用壽命長，免維護(hù)，光纖傳感器最低使用25年；

3.探頭體積小，可以深入發(fā)熱點(diǎn)內(nèi)部測量，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)真實(shí)有效的監(jiān)測；

4.抗電磁干擾，絕緣性能好，集成到智能開關(guān)柜一體化通過型式試驗(yàn)；

5.可實(shí)現(xiàn)就地顯示，方便集成到操控系統(tǒng)；

6.安裝方便，組網(wǎng)靈活；

7.性價(jià)比高。

缺點(diǎn)：

1.測量距離較短，通常在百米量級。

對于發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)備的結(jié)點(diǎn)測溫，和其光電熒光纖測溫具有明顯優(yōu)勢：不受電干擾，體較小，壽命長，可獨(dú)立組網(wǎng)，可靠性高。

三.系統(tǒng)特點(diǎn)： 

Ø 保證電力一、二次理想隔離，線性好，精度高;

Ø 多通道傳輸：系統(tǒng)采集的信息可通過箱變內(nèi)FTU、GPRS或通訊管理單元上傳調(diào)度，傳輸方式可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境靈活選定

Ø 不降低電氣設(shè)備的安全等級：測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器體積小，直徑2.8mm，沒有任何金屬材質(zhì)、電子元器件，絕緣性好，20cm耐10萬伏電壓。

Ø 全年、全天侯安全守護(hù)：至少25年，每年365天，全天候24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析。

Ø 減少了監(jiān)測盲區(qū)、提高了設(shè)備安全性：定位精度1mm。

Ø 節(jié)省成本：直接安裝于溫升部位，實(shí)時(shí)記錄、顯示監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無人值守監(jiān)測站目標(biāo)。

Ø 建立了維修依據(jù)：全面掌握設(shè)備運(yùn)行情況，可以預(yù)測、預(yù)知設(shè)備老化，從而根據(jù)設(shè)備運(yùn)營狀況提出檢修時(shí)間、檢修計(jì)劃。

Ø 智能判斷性：能夠?qū)Ρ粶y對象的正常溫度、異常溫度、火災(zāi)進(jìn)行快速的判斷和分析。

四.主要性能指標(biāo)

五.主要組成部分介紹

軌道交通行業(yè)電力專用接點(diǎn)光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)選用HQ系列熒光光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)，一套系統(tǒng)主要由多個(gè)光纖溫度傳感器、一臺(tái)多通道光纖解調(diào)儀、監(jiān)控主機(jī)和人機(jī)交換軟件組成。

5.1 HQ系列熒光光纖溫度解調(diào)儀

HQ系列熒光光纖溫度解調(diào)儀實(shí)時(shí)接收測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器送來的攜帶有溫度信息的光信號，并把其解調(diào)為溫度數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對被監(jiān)測部位的溫度測量。當(dāng)實(shí)際測量值大于報(bào)警設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。它們既可單機(jī)獨(dú)立工作，也可多臺(tái)組網(wǎng)使用，適用于各種規(guī)模的應(yīng)用需求。

5.2測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器

測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器的探頭尺寸極小，可直接安裝在被測點(diǎn)上，測溫準(zhǔn)確，響應(yīng)迅速；其尾纖選用柔軟、堅(jiān)固的特制光纖，它具有傳輸帶寬高、信號穩(wěn)定、抗電磁干擾、抗撓曲、抗沖擊強(qiáng)度高和連接快捷等優(yōu)點(diǎn)；

尾纖護(hù)套具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、高絕緣、不粘附等特性，可適應(yīng)高壓、高溫、強(qiáng)電磁等惡劣的使用環(huán)境。

5.3監(jiān)控主機(jī)

監(jiān)控主機(jī)能實(shí)時(shí)接受、處理來自光纖溫度解調(diào)儀發(fā)來的正常信息、故障信息、災(zāi)害信息，并對其進(jìn)行快速處理和管理，監(jiān)控主機(jī)具有故障監(jiān)控、顯示、報(bào)警、信息交換等功能，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

5.4人機(jī)交互界面

    軟件系統(tǒng)的主要功能包含實(shí)時(shí)溫度的本地監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、高/低溫報(bào)警、高/低溫預(yù)警、歷史數(shù)據(jù)回放、報(bào)警前后曲線、溫度導(dǎo)出至Excel等功能。 

六.施工案例：

Ø 監(jiān)控主機(jī)的安裝：本系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)安裝在變電站控制室的監(jiān)控柜內(nèi)，并在集控總站設(shè)置一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

Ø HQ系列光纖溫度解調(diào)儀的安裝：解調(diào)儀安裝在開關(guān)柜前面上部的儀表盤后壁上，以方便日后的檢修。其安裝布局圖如下所示：

 

開關(guān)柜安裝

 

HQ系列熒光光纖測溫式火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)開關(guān)柜內(nèi)布局示意圖

Ø HQ-12測溫式熒光光纖傳感器的安裝

1.在開關(guān)柜觸頭上的安裝

       開關(guān)柜的主要發(fā)熱點(diǎn)位于靜動(dòng)觸頭的接合部位，但此部位處于絕緣套筒的保護(hù)之下，里面的空間非常狹小。為了更準(zhǔn)確的測量觸頭的發(fā)熱溫度，HQ-12測溫式熒光光纖傳感器的直徑為2.8mm，可以從套筒后部沿匯流排伸入套筒內(nèi)部，并專門針對靜觸頭設(shè)計(jì)了耐高溫、高絕緣的安裝卡具，可以將傳感頭牢牢的固定在靜觸頭上。

用卡箍固定測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器時(shí)先將傳感頭固定在傳感器固定槽里，然后把卡箍連同傳感頭一起卡到靜觸頭的圓柱體上。安裝時(shí)把卡箍安裝在靜觸頭與匯流排的接合部位，與動(dòng)觸頭保持安全距離。

 

2.在開關(guān)柜電纜接頭處的安裝

采用專用航空硅膠將測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器粘貼在電纜接頭處后采用專用扎帶捆綁固定。

完成測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器的安裝后，用絕緣扎帶將尾纖扎在與靜觸頭后部連接的銅排上，以防止萬一測溫式熒光光纖探針脫落時(shí)搭到相鄰的觸點(diǎn)上。

Ø 柜內(nèi)走線：

    為了不影響柜內(nèi)的電氣分布，以及日后對柜內(nèi)的檢修，柜內(nèi)電纜和尾纖要盡量沿著柜體角落走線，也可以走專用的線槽或是跟柜內(nèi)二次線捆扎在一起。

Ø HQ系列變壓器繞組測溫系統(tǒng)，光纖傳感探針在變壓器制作過程中安裝在繞組線圈中，通過法蘭盤貫通器，將內(nèi)外部光信號對接，由測溫主機(jī)進(jìn)行分析解調(diào)處理，實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)在線測量。

Ø 后臺(tái)通訊:通過485并線或光纜傳輸?shù)姆绞剑瑢F(xiàn)場各電力設(shè)備的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)上傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。

Ø 關(guān)于絕緣和防爬電:測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器高絕緣、防爬電、耐腐蝕。

附：產(chǎn)品型號