小议高压设备在线测温系统中的光纤传感器

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 小议高压设备在线测温系统中的光 纤传感器 摘 要：在高电压、高电流运行 状态下，电气设备的安全性、可靠性与 发热温升密切相关。为了实时监控高压 设备的运行状况，应用在线测温系统势 在必行。本文结合当前高压设备管理现 状，对光纤传感器在高压设备在线测温 系统中的应用进行分析与阐述。 中国论文网 /2/view-12893058.htm 关键词：高压设备 在线测温 光 纤传感器 1、概述 随着我国工业自动化水平的不断 发展与提高，电力设备的故障抢修工作， 已逐步由后抢修发展为预防性抢修，并 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 成为发电行业、供电行业与用电行业普 遍关注的重点。对于变电站、发电厂的 母线接头、高压开关柜以及刀闸开关等 设备，在长期运行过程中，容易出现触 点与母线排连接老化、紧固螺栓松动、 表面氧化腐蚀等问题，增大接触电阻， 引发电力事故。随着我国人民生活水平 的日益提高，电力负荷量与日俱增，极 易引起电力设备的温升加大，如果不能 及时解决，将降低设备绝缘部件的性能， 甚至引发恶性电力事故，造成难以挽回 的生命与财产损失。 近年来，电厂与变电站的开关过 热事故时有发生，引发大面积停电或者 火灾事故。如何改善设备过热问题，已 成为当前确保高压设备运行安全的关键。 因此，实行在线测温系统的应用势在必 行。目前大多数开关柜设备的运行状态 采取人工巡视方法，但是由于不能打开 柜门，因此凭借经验、感官判断等，了 解设备接头的温度情况，浪费时间、人 力，且容易出现差错，难以保障实时监 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 控，与实际运行需求不相符。通过光纤 传感器在在线测温系统中的应用，可有 效避免以上问题，做到防患于未然。 2、光纤传感器的类型比较 2.1 分布式光纤传感器 当前，基于分布式的光纤传感器 应用较为广泛，可持续测量光纤沿线的 温度状况，测量距离长达上千米，同时 空间定位的精度达到“ 米”。通过应用分 布式光纤传感器，可实现不间断的自动 测量，尤其在范围大、测点多的场合应 用。当前，有关分布式光纤传感器的研 究重点在于：如何在单根光线中，同时 测量多个物理参数或者化学参数；如何 提高接收信号与处理信号能力；如何扩 大测量范围，等等。 2.2 光纤光栅传感器 对于光纤光栅传感器来说，除了 具备普通的光纤传感器性能之外，还有 一些特殊优势。其中最突出的特点就是， 光纤光栅传感器的传感信号以波长调制 为主。通过应用波长调制，测量信号时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 不再受到光源的起伏、弯曲损耗、连接 损耗等影响；有效改善普通传感器中需 要固有参考点以及相位测量精准度不高 等问题，更加便于应用波分复用技术， 实现单根光缆与多个布拉格光栅的分布 式测量。同时，应用光纤光栅传感器， 可较为容易地埋入到材料中，大范围测 量内部温度。虽然光纤光栅传感器的优 点较多，但是在应用过程中有很多因素 需要考虑：如何获取高功率光源、宽光 谱；如何检测波长的微小位移状况；如 何提高光检测器的波长分辨率以及光纤 光栅的可靠性问题。 2.3 基于弯曲损耗的传感器 这种传感器的体积小、结构简单、 造价较低，便于测量。但同时也存在诸 多不足，如：测量的精确度不高、使用 寿命有限，容易受到光源稳定性的影响， 等等。因此，仍需从选择光纤、测量条 件优化等方面深入研究。 2.4 光纤荧光传感器 与普通光纤传感器相比，光纤荧 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 光传感器具有自身独特优势。众所周知， 荧光的寿命与温度存在一定关系，但是 与光的强度无关。应用这一原理，实现 光纤温度传感器的需要，且提高自校准 的精确度。而普通的以光强度为检测要 素的传感器，往往由于光传输特性与光 纤耦合器、传输光纤的相关性难以校准。 因此，在测量范围较大、高温情况下， 适宜应用光纤荧光传感器。 3、光纤传感器在高压设备在线 测温系统中的应用 3.1 高压电力电缆中的温度监测 在高压电力电缆运行过程中，温 度是一个非常重要的参数。通过应用数 字传感器，仅能监测电缆接头等重要部 位的温度。近年来，对于分布式光纤传 感器以及光纤光栅传感器的测温系统应 用越来越广泛。分布式光纤传感器对温 度的测量，根据电缆位置的不同，可以 分为内置式和表贴式两种情况。内置式 测量的温度基本与电缆缆芯的温度持平， 但是生产工艺较为复杂，敷设难度较大。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 当前，表贴式光纤测温在高压设备的应 用较为广泛。 当在线测温系统测量到电缆的表 皮温度之后，根据实时电流情况，计算 电缆线芯的温度，同时推算出动态载流 量，客观模拟运行状态。有关电缆温度 的监测，可以在整个电缆范围内及时发 现异常点或者过热点，如慢性升温点、 快速升温点等，有效预防电缆故障，并 为电力科学调度提供可靠依据。 3.2 变压器绕组的温度监测 高压电力变压器的障碍，大多由 于过热原因。因此，加强对变压器过热 障碍的研究，具有一定现实意义。电力 变压器的绕组温度是衡量变压器寿命的 重要指标，其测量方法可主要分为三种： 其一，红外温度传感器测量；其二，基 于电信号的传感器测量；其三，光纤温 度传感器测量。利用光纤传感器测量温 度，又可具体划分为光纤光栅传感器和 荧光光纤传感器。其中光纤光栅传感器， 主要将光纤光栅贴于变压器的绕组上， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 以实时测量绕组的温度状况。通过连续 监测变压器的绕做温度，可掌握变压器 的运行状况，及时发现设备缺陷，采取 相应措施。 3.3 高压开关柜的温度监测 在高压开关柜中，主要作用是电 力线的开闭，实现电力运输、电力负荷 倒换并退出故障线路。在高压开关柜的 长期运行状态下，其母线连接以及触点 位置容易松动、老化，再加上接触过大 电阻，就会出现局部严重发热问题。如 果高压开关柜过热，且不能及时发现隐 患，将可能引起大面积停电或者火灾事 故。对于全封闭的高压开关柜，采取实 时在线测温，可及时发现隐情，提高