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                行业动态
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                应用光纤温度检测技术

                户内高压金属铠装移开式开关设备(简称铠装柜)是供电系统应用最多的开关设备之一,在12kV配电网络,其中尤以KYN28-12系列开关设备的应用最为普及。铠装柜的设计要求是柜体的不同功能单元之间采用金属隔板隔离,从而防止某一功能单元发生故障时引起的事故蔓延,铠装柜的动静触头结合部位位于由环氧树脂材料制造的触头盒内,在断路器手☆车处于工作位置时结构如下图:

                    开关柜内的开关动静触点是电气设备的连接头是易出故障的薄弱环节,由于这些部位接触不良、插接偏心不正等原因,导致接↙触电阻较大,在大电流情况下该处的严重发热,其结果是接头温度异常,加剧接触面氧⌒化,使得接触电阻进一步增大,形成恶性循环,由于触头盒内部为的为封闭的环境,在这个空间内很难构成空气对流通道,其主要散热型式为热辐㊣ 射和传导散热,而空气和构成触头盒及触臂套管的环氧树脂材料导热能力相对较差,当触头部位的发热★量大于散热量时,将会使局部环境温△度持续升高,而环氧树脂主要成分为树脂、固化剂和作为填料的二氧化硅,树脂和固化剂均属于有机材料材料,由不同长〓度的碳链构成其分子骨架,当温度升高到一定程度环氧树@ 脂开始分解、碳化,造成热破坏而触头盒丧失绝缘性能,由于触臂与触头盒安装板之间的距离远小于空气绝缘的安全距离,一旦触头盒的绝缘性能丧失,将会在这个部位引起弧光短路,引发设备甚至人身事故,并影响电网的正常运行。由于触头结合部位于断路器室的内侧,在设备正常运行的条件下,巡检人员无法检查▓触头部位是否存在温度变化是否异常,只能在定期的设备检修时通过观察触头是否存在过热引起的变色、触头盒是否存在过热引起的变色、龟裂及碳化斑点的现象简介了解断路器的触头部位在实际运行中是否存在过热的问题。因此如☆能使设备管理者实时掌握触头的工作状态,可以最大限度的避免此类事故的发生。

                    由于高压开关触头处于高电压、高温度、强磁场以及极强的电磁干扰环境中,要实现对触头的测温,必须解决电子测量装置在上述恶劣环境条件下的适应性。目前测温工作方式基本上采用被动式测温或主动式测温两种形式。

                    被动式测温采用接收被测量点幅射出的远红外波,通过判断远红外波长来确定测量点温度;而主动式测温则是通过埋设在测量点的温度传感器直接测量温度。被动式测量的优点在于通过凸透镜直接接收测量点发出的远红外波,接收器(传感器)可远离测量点,解决了高压隔离以及传感器环境温度高的问题,测量系统结构简单;其缺点是只◤可测量在传感器直视范围内的测量点温度,这往往成为致命的弱点。

                    主动式测量优点在于测量点位置不受限制,传感器安装布置灵活;主■动式测量手段有电感应传感器和光感应传感器;电感应传感器Pt电阻式传感器,有点是体积小,成本低、测试温度范围广,缺点由于采集点与接受信息点存在着高电位差,是必需解决传感器在高温、强电场、强磁场环境条件下的工作可靠性、传感器与主机之间的高电压隔离以及传感器自身的工作电源问题。

                    光纤光栅传感器一般利用掺杂(如锗、磷等)光纤的光敏性,通过特殊工艺方法使外界入射光子和纤芯内的掺杂粒子相互作用导致纤芯折射率沿纤轴方向周期或非周期性的永久性变化,在纤芯内形成空间相位光栅。光纤光栅解调器是分布式温度监测系统的核心部分,主要是检测光纤光栅响应波长的移动。一般光源部◥分设计用He—Ne激光器,近年来也有用LED发光管的.反射光波长范围在l525~1625 nm之间呈较量好的线性关系,温度每变化100,波长变化1 nm。对于较低□温段(-100~+250)的检测,分辨率可达0.1。一根单模光纤上可以接20个以上的温度传感器(传感器的个数和测温范围有关),单根光纤的测量速∮度一般在几十毫秒以内,光纤的传输距离可达10 km以上。

                    光纤光栅式传感器的测温系统由以下几部分组成:

                 

                    其中传感器安装在※断路器的触头上,用于实时采集断路器触头的温度,光纤用于传输光源及感应信号,位于断路器内光纤光栅解调器对信号进行处理并通▲过RS232或RS485数据接口把信号传输给综保装置处理并上传,在触头温度异常发出预警信号。

                    温度传感器技术指标:

                 

                指 标 参 数
                光栅中心波长 1525~1565 nm
                光栅反射率 >85
                标准量程 -30℃~+200 ℃
                测量精度 ± 0.5 ℃
                分辨率 0.1 ℃
                温度系数 0.1 ℃/pm
                封装形式 耐高温绝缘材料
                安装方式td> 触臂表面粘贴
                尾纤类型 高温绝缘光缆
                连接方式 FC/APC
                外形尺寸(长×宽×高) 60×8×8 mm

                 

                   光纤光栅传感解调器技术指标:

                 

                主要指标 测量通道数 4
                测量点数 1~288点
                测量范围 -30~200 ℃
                测量精度 ±0.5 ℃
                测量分⌒辨率 0.1 ℃
                电气参数 工作电压 220 V±10,50 Hz
                最大功耗 典型值:30W;最大值:40W
                数据接口 RS232、10 M以太网
                警报输出 RS232、10 M以太网
                环境参数 工作环境 0 ℃~40 ℃
                工作湿度 0~80无结露
                光学参数 波长范围 1525 nm~1565 nm
                波长分辨率 1 pm
                波长精度 3 pm
                光纤接头 FC/APC

                 

                 

                    安装在开关柜仪表室内的微处理器把≡解调器发出的信号处理后可实现实时温度显示、报警设置、报警记录、历史〓记录分析等功能。

                    实时温度显示能够直观地显示设备实时温度;报警设置可以设定不同的报警级别,包括超温报◥警、温差报警、火灾报警;报警记录可以保存历史报警点的位置、报警温度等情况;历史记录分析功能保存了自系统安装以来所有测点温度的变化情况。

                    采用光纤光栅式传感器用于电力温度在线的监测,光纤感应元件和传输温度信号,不需外々接电源供电,而且传感器及传输线路无金属零部件,因此不受开关柜内强电磁场的干扰;光纤由用于传输光信号的心材和包覆层组成,这些材料均具有优异的绝缘性能,能够隔离开关柜内的高压,直接安装到开关柜内的高压易发热触点上,准确的在线测量高压触点的运行温度,实现故障的早期预测和报◆警,当发生故障时,提供报警并迅速确定故障点位置,并按相应预案采取安︼全处理措施。从根本上解决高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题,具有稳定可靠、实时在线、免维护自动运行等显著优势,光纤光栅在线测温报√警系统在电力行业已经拥有实际运行经验,已逐步成为电力设备在线温度监测的一种重要方法。

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