變壓器是重要的電器設備,在設備長期運行過程中,變壓器內連桿、固定件、線圈和鐵芯等部位因電阻、漏磁等因素影響而發熱,這種發熱進而會引起油溫的升高,導致變壓器絕緣油分解,影響油質量量,增加變壓器內壓力,降低絕緣油的絕緣性能,引起變壓器爆炸燒毀,造成事故和大面積停電。變壓器正常工作狀態下,絕緣油的溫度在105℃以內,線圈繞組溫度在140℃以內,局部輕度過熱170至200℃,局部重度過熱300至400℃,部分連桿和固定件溫度可達700至1000℃。通常,油溫、繞組溫度與環境、負載情況有關。
過去,由于變壓器內高絕緣要求和內部的高電磁干擾,這些發熱部位的溫度無法監測,只能夠監測到整體的油溫,或者分析絕緣油分解為成分氣體的含量來判斷油溫等,無法判斷確切點的溫度,從而無從判斷過熱的原因,也無法判斷局部過熱重要和非重要性,所以無法提前預測到事故隱患,也不能對變壓器的結構設計給出合理的建設性的意見。
變電站的高壓開關柜是重要的電器設備。35kV高壓開關柜作為電力系統應用數量較多的導流設備,在設備長期運行過程中,其中元器件因氧化、灰塵、松動、過負荷、接觸不良等原因都會引起發熱,發熱部位容易造成安全隱患。開關柜中的觸點和母線排連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發熱,而這些發熱部位的溫度無法監測,由此最終導致火災事故。高壓設備刀閘等部位的連接是否緊密,開關表面是否氧化腐蝕、緊固螺栓是否松動等問題都無法在運行時發現,而這些都是造成高壓設備過熱甚至出現嚴重事故的誘因,如何通過對溫度的在線監測來避免事故的發生就成為目前的主要問題。通過監測開關柜內觸點溫度的運行情況,可有效防止開關柜的火災發生。目前采用日常人工巡視和紅外測溫,但由于開關柜為封閉式結構,內狹小,人工巡檢柜內就成為盲區,紅外測溫必須與待測物體保持一定距離,且受環境影響較大,測量誤差較大。所以使用熒光光纖測溫裝置來實現溫度在線監測是保證高壓開關柜安全運行的重要手段。
考慮到高壓開關柜空間狹小、封閉結構、不易測量、高壓等特點,分析高壓開關柜環境下易發生故障的部位和生成形式,并對故障機理進行研究,進行有限元溫度分析;提出一種熒光光纖在線溫度監測技術,將光纖溫度傳感器放置在開關柜內部的高壓觸點上,從根本上解決高壓開關柜內觸點運行溫度不易監測的難題。
光纖在線溫度監測技術采用光纖感應和傳輸溫度信號,光纖具有優異的絕緣性能,傳感器采用特殊的封裝工藝,不會導致傳感器被電壓擊穿,工作穩定。能夠安裝在變壓器內核心結構以及開關柜內的高壓熱點溫度連接處,光纖溫度傳感器能夠直接安裝到開關柜內的高壓觸點上,實現了開關柜溫度的在線監測,準確的在線測量高壓觸點的運行溫度,從根本上解決了高壓開關柜內觸點運行溫度不易監測的難題。采用光纖琺珀溫度探測技術, 克服傳統溫度監測的缺陷,直接測量變壓器、高壓開關柜可能熱點位置的溫度。
熒光光纖實時溫度監測系統具有以下技術特點:
1、抗電磁干擾、抗腐蝕,安全穩定;
2、實現監測現場無電信號,可靠性高;
3、壽命長;
4、實時,全天24小時監護;
5、簡便可靠的多種報警方式;
6、兼容性、擴展性好。