**市220KV雙堰變電站

開關柜光纖光柵測溫系統

技

術

方

案

概述

電力設備在正常工作時都會產生發熱現象。線路、設備等的連接處由于環境影響，加工工藝等原因使連接部分壓接不緊、壓力不夠、觸頭間的接觸部分發生變化等引起接觸電阻變大，發熱現象會更加明顯。長期如此會加速電力設備線路等的老化，引起電力設備的絕緣性能下降，嚴重的還能觸發電弧短路，降低設備使用壽命，引起重大的電力事故。尤其是隔離開關活動的動、靜觸頭部分、主變引線、電纜頭發熱現象比較突出，故障率高，每年均有此類問題發生。目前監視方法仍靠工作人員定期完成的，費時費力，工作效率極低，而且不能及時發現潛藏的隱患，有些電力設備的焊點與接頭位于不便觸及的里端，這又給檢測人員帶來了極大的不便。

光纖光柵傳感技術是近年來發展起來的一門嶄新的技術，是伴隨著光導纖維及光纖通信技術發展而派生的全新概念的傳感技術。光纖光柵傳感器通過辨析光波長來檢測、度量外界物理量的變化。作為傳感器家族新成員，光纖光柵傳感器具有以下明顯的優點：

1)

抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、安全性好——對電絕緣，適合高電壓場所；

2)

靈敏度高，溫度精度高，壽命長，綜合性能全面優于現有監測手段；

3)

重量輕、體積小、可撓曲，適用于狹小空間；

4)

測量對象廣泛，對被測介質影響小；

5)

易于組網，實現遠距離分布式測量。

系統設計目標

光纖光柵測溫系統必須滿足：

?

實施探測開關柜觸頭溫度

?

準確定位異常溫度開關柜地址；

?

光纖光柵測溫系統應能及時、準確的檢測開關柜中A,B,C三相電纜頭；A,B,C三相靜觸頭；開關柜內部環境實時溫度，溫度異常報警信號可通過光纖光柵測溫主機傳送給儀表操作室現有的火災控制器，實現報警并在消防值班室的工控機顯示，也可通過手機短信發送信息至相關人員手機。

系統設計范圍

本系統設計包含針對本次系統的整體設計、設備供貨、安裝指導、調試開通、配合驗收以及設備保修等服務。其中系統設備包含光纖光柵測溫主機（AP-DTS800）、光纖光柵傳感器（AP-DTS800A）、AP-PSTO絕緣增爬器及其他安裝附件。

系統設計優點

1）

絕緣耐壓性強：

在電力系統尤其是高壓和超高壓系統中使用的設備，首先要滿足絕緣耐壓的要求，即不能降低原有設備的電壓等級和安全特性，基于光纖光柵原理的AP-DTS800光纖光柵在線測溫系統在監測現場為全光測量，并且采用加涂特氟龍高性能特種涂料的特殊光纜完全滿足高壓開關柜內的絕緣耐壓要求。

2）

C+L寬光源：

我公司DTS100光纖光柵傳感分析儀采用C+L寬光源，輸出光功率穩定性好，功率損耗低，使用壽命長；波長覆蓋范圍廣1525nm-1610nm

。AP-DTS800光纖光柵傳感分析儀每通道可連接最多40個光纖光柵溫度傳感器（采用普通光源的光纖光柵傳感分析儀每通道最多連接25個光纖光柵溫度傳感器）。

3）

防污閃：

在高壓開關柜這樣的有限空間內，如何保證光纖留有足夠的爬電距離是該系統能否保證原有系統安全的一大關鍵。四川安普光控科技有限公司提供的AP-DTS800A光纖光柵溫度傳感器采用耐污性能優良的硅橡膠外套光纖進行信號傳輸，從而保證了系統的安全性。DTS800A光纖光柵溫度傳感器加裝防閃絡絕緣增爬器（絕緣子），徹底解決光纖測溫系統中由于光纖的接入可能存在的閃絡問題，保障整個光纖測溫系統在最惡劣的環境中也可以安全運行

4）

故障點準確定位：

傳統的光纖測溫方式定位精度低，而且為了定位需要將5米光纖盤成一個盤來安裝，不僅安裝復雜，而且測量周期很長，還有很多隱患。而光纖光柵測溫系統由于采用了光纖光柵做測溫敏感元件，所以可以通過光纖光柵溫度傳感器來準確定位，對過熱相或溫升異常相進行報警，不僅可以測溫，同時還可以通過溫度的監測間接判斷小電流接地端，作為小電流接地監測的補充。

5）

實時探測報警能力：

傳統光纖測溫方式，如測溫點在40點到100點之間，則測溫周期在幾分鐘到半小時之間。采用新型的光纖光柵測溫系統，全部測點測溫周期小于50毫秒，充分的保證報警的及時性，同時由于測溫周期短，可以在報警系統中引入溫升趨勢報警，提高了報警的可靠性和前瞻性，提高電力設備的安全性。

6）

系統穩定性高：

光纖光柵測溫系統的整體結構簡單，只有光纖光柵溫度傳感器和分析儀兩大主要部分組成，因此無中間環節，而測量現場為全光測量，完全不受強電場和強磁場的干擾，保障了系統的穩定運行。

7）

高可靠性：

光纖光柵測溫系統與傳統測溫方式相比有無誤報、無漏報的特點，這是由于光纖光柵只對溫度敏感，因此無論是其他條件發生何種變化，都不會對光纖光柵測量的準確性發生影響，另外，光纖光柵的加工方式采用物理加工的方式，因此，一旦產品完成后，除非破壞不會產生零點漂移，所以光纖光柵測溫系統不需要向傳統的測溫系統那樣，定期進行零點標定，從而非常方便于維護。

系統設計規范

光纖光柵測溫系統的設計符合下列規范：

GB

2423.1

《電工電子產品基本環境試驗規程

試驗A（低溫試驗方法）》

GB

2423.2

《電工電子產品基本環境試驗規程

試驗B（高溫試驗方法）》

GB

4208

《外殼防護等級的分類》

GB/T

5226.1

《工業機械電氣設備

第一部分：通用技術條件》

GB

5080.1

《設備可靠性試驗總要求》

GB/T

11022-1999

《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》

GB/T

17626-1998

《電磁兼容、試驗和測量技術》

GB/T

17626.2

《靜電放電抗擾度試驗》

GB/T

17626.3

《射頻電磁場輻射抗擾度試驗》

GB/T

17626.4

《電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》

GB/T

17626.5

《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》

GB/T

17626.6

《射頻場感應的傳導騷擾抗擾度》

GB/T

17626.8

《工頻磁場的抗擾度試驗》

Q/CSG

0011-2005

220kV~500

kV

《變電站電氣技術導則》

系統設備技術指標和性能

6.1

光纖光柵測溫主機

品牌：四川安普

型號：DTS800

l

通道數：1-128

l

測溫精度：±0.5℃

l

測溫分辨率：0.1℃

l

測溫速率：20Hz

l

傳感器光纖最大傳輸距離：40km

l

通信接口：10/100M自適應以太網

l

報警接口：1)光電隔離繼電器輸出

2)手機短信報警模塊

3）語音報警音頻接口

l

供電電源：AC：220V

/50Hz

l

工作環境溫度：-10℃～+50℃

l

機箱：標準19英寸工業機箱

6.2

光纖光柵傳感器（DTS800A）

l

測溫范圍：-55℃～200℃

l

最大耐溫能力：220℃

l

溫度分辨率：0.1℃

l

精度：±0.5℃

l

響應時間：<2S

l

光纜最大傳輸距離：40km

6.3

AP-PSTO絕緣增爬器

氣候潮濕地區，鹽霧嚴重的沿海地區以及重工業集中、空氣污染嚴重的區域，開關柜的運行環境相對惡劣。開關柜在長期運行過程中，由于水汽，塵埃，鹽霧等的積累，導致內部絕緣部件尤其是表面絕緣強度大大降低，甚至發生閃絡導致表面擊穿，從而引發事故的發生。AP-PSTO系列防閃絡絕緣增爬器的應用，徹底解決光纖測溫系統中由于光纖的接入可能存在的閃絡問題，保障整個光纖測溫系統在最惡劣的環境中也可以安全運行。

AP-PSTO絕緣增爬器可應用于220kV及以下電氣系統。在工廠內與光纖感溫傳感器以及傳輸光纖預裝配為一個整體部分，不增加任何現場安裝工序。AP-PSTO亦可以加裝在已經運行的光纖測溫系統中，徹底解決原有測溫系統可能存在的絕緣安全隱患。

型號

AP-PSTO

AP

-PSTO

AP

-PSTO

額定電壓等級

kv

35kv

110kv

適應污穢等級

Ⅳ

Ⅳ

Ⅳ

傳感器安裝步驟

1.清潔被測物體表面

將被測物體表面的灰塵、鐵銹、污物等清理干凈，如果有條件可以用酒精棉擦試被測物體表面，直到擦拭干凈為止。

2.盤纖

對于被測物體表面只能采用單端出光纜的測點位置，將傳感器固定好，光纜按照圖所示盤纖，盤纖直徑不小于50mm，盤完以后順著開關柜用扎帶分段捆扎。

絕緣扎帶

傳感器

絕緣耐高溫光纜

3.固定捆扎傳感器

感溫區

傳感器主體

耐高溫光纜

4.傳感器外形如圖所示，將感溫區涂上適量的導熱絕緣膠，安放于被測物體表面。

被測物體

安裝固定槽

傳感器

安裝示意圖如圖所示。

5.光纜接續盒熔接保護

首先需要將主光纜的一端用開纜刀剝掉230mm長的外層披覆，光纜盒的一端光纜剝掉120mm長的外層披覆，其中凱氟拉的長度不小于30mm。然后加熱縮套管放進光纖熔接機進行熔接、熱縮。將熔接好的光纜盤在光纖接續盒內固定結實。

6.接入主纜

傳感器安裝實例

傳感器安裝在10kv/35kv母排上，光纜要順著自身母排的絕緣橡膠套走纜。距傳感器安裝10cm處要用定位吸盤固定緊，盡量避免光纜在柜內纏繞。盤圈的光纜要固定整齊，安裝后要求傳感器信號正常、安全無隱患。

傳感器安裝及走線規范圖

傳感器安裝及走線規范圖

傳感器安裝及走線規范圖

傳感器安裝及走線規范圖

分路器及盤纖的安裝位置

通信光纜的布置

接續盒內的熔接整理規范

開關柜結構圖

分析儀安裝

安裝前，檢查設備使用說明書及有關文檔（裝箱單、裝箱手冊等)，針對使用要求對裝箱單進行復核，確認所需部件己全部供齊。會同客戶單位人員共同對設備進行開箱點驗，辦理移交手續。開箱時，對照裝箱單以全部設備、零部件、附屬材料及專用工具進行復核，清點，確認設備、零部件、規格、型號、數量與裝箱文件和施工圖紙或者合同相符，檢查設備在運輸過程中是否受到損傷，及時發現安裝時可能發生的錯誤和損壞，各方有關負責人在產品接收單上簽字、存檔。

把分析儀、工控機安裝在標準19英寸機柜上，接好短信報警模塊、報警燈、用直通線把分析儀和工控機連接起來，把機柜的地腳螺釘鎖緊，當心機柜倒塌。

在施工完畢后，把施工現場清理干凈。

電力開關柜光纖在線測溫系統軟件功能

1.火災自動報警

自動對光纖光柵溫度傳感器所在區域進行實時溫度監控，檢測現場溫度的異常波動，在火災發生前及時報警。

2.監測點定位

液晶顯示屏以電子地圖方式實時顯示各電力設備及相應溫度監測點的編號和當前溫度值以及實際地理位置，方便管理人員操作和維護。

電子地圖界面

3.遠程網絡在線狀態查詢

各個監測點的溫度和報警信息都保存到大容量儲存器中，系統按照時間將數據分為歷史信息、實時信息；

管理操作人員可以動態調整被監測點的實時狀態監測時間間隔滿足實際要求；

管理操作人員可在局域網上查看各監測點的歷史溫度變化曲線，為決策和維護提供數據支持；

溫度曲線界面

詳細溫度顯示界面

4.報警設定

可對開關柜觸頭溫度的過溫報警觸發條件進行設定，以適用不同季節氣溫條件下及不同負荷條件下電力開關柜實際運行溫度的差異。系統出廠設定的缺省報警觸發條件為：

溫度超過75℃

溫升速率超過8℃／min

超過區域內平均溫度值15℃以上

5.溫度統計

可給出設備最高運行溫度值及其發生時間、持續時間及對應監測點的位置編號和地理信息。

6.系統聯動

分析儀報警接口輸出開關量可直接接入儀表操作室現有的火災控制器，實現火災報警并在消防值班室顯示，也可通過手機短信發送信息至相關人員手機。

7.線路自檢及故障定位

具有自檢功能，可對光纖傳輸線路的損耗及斷點位置進行準確定位，方便系統調試、維護及線路檢修。

系統聯網圖

設備及材料清單

清單號

項目名稱

型號規格

制造商及原產地

單位

數量

單價（元）

合計(元)

備注

19寸標準機柜

個

工控機

個

光纖光柵測溫主機

DTS800

安普/四川

光纖光柵傳感器

DTS800A

安普/四川

個

220

絕緣增爬器

AP-PSTO

安普/四川

個

220

以太網網線

根

光纖分線盒

個

通信光纖

米

1分6光纖接續盒

安普/四川

個

傳感器固定卡扣

個

660

光纖光柵在線分析軟件

安普/四川

套

安裝附件

套