10KV开关柜光纤光栅测温系统技术方案要点

**市220KV双堰变电站 开关柜光纤光栅测温系统 技 术 方 案 1 概述 电力设备在正常工作时都会产生发热现象。线路、设备等的连接处由于环境影响，加工工艺等原因使连接部分压接不紧、压力不够、触头间的接触部分发生变化等引起接触电阻变大，发热现象会更加明显。长期如此会加速电力设备线路等的老化，引起电力设备的绝缘性能下降，严重的还能触发电弧短路，降低设备使用寿命，引起重大的电力事故。尤其是隔离开关活动的动、静触头部分、主变引线、电缆头发热现象比较突出，故障率高，每年均有此类问题发生。目前监视方法仍靠工作人员定期完成的，费时费力，工作效率极低，而且不能及时发现潜藏的隐患，有些电力设备的焊点与接头位于不便触及的里端，这又给检测人员带来了极大的不便。

光纤光栅传感技术是近年来发展起来的一门崭新的技术，是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而派生的全新概念的传感技术。光纤光栅传感器通过辨析光波长来检测、度量外界物理量的变化。作为传感器家族新成员，光纤光栅传感器具有以下明显的优点：
1) 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、安全性好——对电绝缘，适合高电压场所；

2) 灵敏度高，温度精度高，寿命长，综合性能全面优于现有监测手段；

3) 重量轻、体积小、可挠曲，适用于狭小空间；

4) 测量对象广泛，对被测介质影响小；

5) 易于组网，实现远距离分布式测量。

2 系统设计目标 光纤光栅测温系统必须满足：
Ø 实施探测开关柜触头温度 Ø 准确定位异常温度开关柜地址；

Ø 光纤光栅测温系统应能及时、准确的检测开关柜中A,B,C三相电缆头；
A,B,C三相静触头；
开关柜内部环境实时温度，温度异常报警信号可通过光纤光栅测温主机传送给仪表操作室现有的火灾控制器，实现报警并在消防值班室的工控机显示，也可通过手机短信发送信息至相关人员手机。

3 系统设计范围 本系统设计包含针对本次系统的整体设计、设备供货、安装指导、调试开通、配合验收以及设备保修等服务。其中系统设备包含光纤光栅测温主机（AP-DTS800）、光纤光栅传感器（AP-DTS800A）、AP-PSTO绝缘增爬器及其他安装附件。

4 系统设计优点 1） 绝缘耐压性强：
在电力系统尤其是高压和超高压系统中使用的设备，首先要满足绝缘耐压的要求，即不能降低原有设备的电压等级和安全特性，基于光纤光栅原理的AP-DTS800光纤光栅在线测温系统在监测现场为全光测量，并且采用加涂特氟龙高性能特种涂料的特殊光缆完全满足高压开关柜内的绝缘耐压要求。

2） C+L宽光源：
我公司DTS100光纤光栅传感分析仪采用C+L宽光源，输出光功率稳定性好，功率损耗低，使用寿命长；
波长覆盖范围广1525nm-1610nm 。AP-DTS800光纤光栅传感分析仪每通道可连接最多40个光纤光栅温度传感器（采用普通光源的光纤光栅传感分析仪每通道最多连接25个光纤光栅温度传感器）。

3） 防污闪：
在高压开关柜这样的有限空间内，如何保证光纤留有足够的爬电距离是该系统能否保证原有系统安全的一大关键。四川安普光控科技有限公司提供的AP-DTS800A光纤光栅温度传感器采用耐污性能优良的硅橡胶外套光纤进行信号传输，从而保证了系统的安全性。DTS800A光纤光栅温度传感器加装防闪络绝缘增爬器（绝缘子），彻底解决光纤测温系统中由于光纤的接入可能存在的闪络问题，保障整个光纤测温系统在最恶劣的环境中也可以安全运行 4） 故障点准确定位：
传统的光纤测温方式定位精度低，而且为了定位需要将5米光纤盘成一个盘来安装，不仅安装复杂，而且测量周期很长，还有很多隐患。而光纤光栅测温系统由于采用了光纤光栅做测温敏感元件，所以可以通过光纤光栅温度传感器来准确定位，对过热相或温升异常相进行报警，不仅可以测温，同时还可以通过温度的监测间接判断小电流接地端，作为小电流接地监测的补充。

5） 实时探测报警能力：
传统光纤测温方式，如测温点在40点到100点之间，则测温周期在几分钟到半小时之间。采用新型的光纤光栅测温系统，全部测点测温周期小于50毫秒，充分的保证报警的及时性，同时由于测温周期短，可以在报警系统中引入温升趋势报警，提高了报警的可靠性和前瞻性，提高电力设备的安全性。

6） 系统稳定性高：
光纤光栅测温系统的整体结构简单，只有光纤光栅温度传感器和分析仪两大主要部分组成，因此无中间环节，而测量现场为全光测量，完全不受强电场和强磁场的干扰，保障了系统的稳定运行。

7） 高可靠性：
光纤光栅测温系统与传统测温方式相比有无误报、无漏报的特点，这是由于光纤光栅只对温度敏感，因此无论是其他条件发生何种变化，都不会对光纤光栅测量的准确性发生影响，另外，光纤光栅的加工方式采用物理加工的方式，因此，一旦产品完成后，除非破坏不会产生零点漂移，所以光纤光栅测温系统不需要向传统的测温系统那样，定期进行零点标定，从而非常方便于维护。

5 系统设计规范 光纤光栅测温系统的设计符合下列规范：
GB 2423.1 《电工电子产品基本环境试验规程 试验A（低温试验方法）》 GB 2423.2 《电工电子产品基本环境试验规程 试验B（高温试验方法）》 GB 4208 《外壳防护等级的分类》 GB/T 5226.1 《工业机械电气设备 第一部分：通用技术条件》 GB 5080.1 《设备可靠性试验总要求》 GB/T 11022-1999 《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》 GB/T 17626-1998 《电磁兼容、试验和测量技术》 GB/T 17626.2 《静电放电抗扰度试验》 GB/T 17626.3 《射频电磁场辐射抗扰度试验》 GB/T 17626.4 《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》 GB/T 17626.5 《浪涌（冲击）抗扰度试验》 GB/T 17626.6 《射频场感应的传导骚扰抗扰度》 GB/T 17626.8 《工频磁场的抗扰度试验》 Q/CSG 1 0011-2005 220kV~500 kV 《变电站电气技术导则》 6 系统设备技术指标和性能 6.1 光纤光栅测温主机 品牌：四川安普 型号：DTS800 l 通道数：1-128 l 测温精度：±0.5℃ l 测温分辨率：0.1℃ l 测温速率：20Hz l 传感器光纤最大传输距离：40km l 通信接口：10/100M自适应以太网 l 报警接口：1)光电隔离继电器输出 2)手机短信报警模块 3）语音报警音频接口 l 供电电源：AC：220V /50Hz l 工作环境温度：-10℃～+50℃ l 机箱：标准19英寸工业机箱 6.2 光纤光栅传感器（DTS800A） l 测温范围：-55℃～200℃ l 最大耐温能力：220℃ l 温度分辨率：0.1℃ l 精度：±0.5℃ l 响应时间：<2S l 光缆最大传输距离：40km 6.3 AP-PSTO绝缘增爬器 气候潮湿地区，盐雾严重的沿海地区以及重工业集中、空气污染严重的区域，开关柜的运行环境相对恶劣。开关柜在长期运行过程中，由于水汽，尘埃，盐雾等的积累，导致内部绝缘部件尤其是表面绝缘强度大大降低，甚至发生闪络导致表面击穿，从而引发事故的发生。AP-PSTO系列防闪络绝缘增爬器的应用，彻底解决光纤测温系统中由于光纤的接入可能存在的闪络问题，保障整个光纤测温系统在最恶劣的环境中也可以安全运行。

AP-PSTO绝缘增爬器可应用于220kV及以下电气系统。在工厂内与光纤感温传感器以及传输光纤预装配为一个整体部分， 不增加任何现场安装工序。AP-PSTO亦可以加装在已经运行的光纤测温系统中，彻底解决原有测温系统可能存在的绝缘安全隐患。

型号 AP-PSTO AP -PSTO AP -PSTO 额定电压等级 15 kv 35kv 110kv 适应污秽等级 Ⅳ Ⅳ Ⅳ 7 传感器安装步骤 1. 清洁被测物体表面 将被测物体表面的灰尘、铁锈、污物等清理干净，如果有条件可以用酒精棉擦试被测物体表面，直到擦拭干净为止。

2. 盘纤 对于被测物体表面只能采用单端出光缆的测点位置，将传感器固定好，光缆按照图所示盘纤，盘纤直径不小于50mm，盘完以后顺着开关柜用扎带分段捆扎。

绝缘扎带 传感器 绝缘耐高温光缆 3. 固定捆扎传感器 感温区 传感器主体 耐高温光缆 4. 传感器外形如图所示，将感温区涂上适量的导热绝缘胶，安放于被测物体表面。

被测物体 安装固定槽 传感器 安装示意图如图所示。

5. 光缆接续盒熔接保护 首先需要将主光缆的一端用开缆刀剥掉230mm长的外层披覆，光缆盒的一端光缆剥掉120mm长的外层披覆，其中凯氟拉的长度不小于30mm。然后加热缩套管放进光纤熔接机进行熔接、热缩。将熔接好的光缆盘在光纤接续盒内固定结实。

6. 接入主缆 8 传感器安装实例 传感器安装在10kv/35kv母排上，光缆要顺着自身母排的绝缘橡胶套走缆。距传感器安装10cm处要用定位吸盘固定紧，尽量避免光缆在柜内缠绕。盘圈的光缆要固定整齐，安装后要求传感器信号正常、安全无隐患。

传感器安装及走线规范图 1 传感器安装及走线规范图 2 传感器安装及走线规范图 3 传感器安装及走线规范图 4 分路器及盘纤的安装位置 通信光缆的布置 接续盒内的熔接整理规范 开关柜结构图 9 分析仪安装 安装前，检查设备使用说明书及有关文档（装箱单、装箱手册等)，针对使用要求对装箱单进行复核，确认所需部件己全部供齐。会同客户单位人员共同对设备进行开箱点验，办理移交手续。开箱时，对照装箱单以全部设备、零部件、附属材料及专用工具进行复核，清点，确认设备、零部件、规格、型号、数量与装箱文件和施工图纸或者合同相符，检查设备在运输过程中是否受到损伤，及时发现安装时可能发生的错误和损坏，各方有关负责人在产品接收单上签字、存档。

把分析仪、工控机安装在标准19英寸机柜上，接好短信报警模块、报警灯、用直通线把分析仪和工控机连接起来，把机柜的地脚螺钉锁紧，当心机柜倒塌。

在施工完毕后，把施工现场清理干净。

10 电力开关柜光纤在线测温系统软件功能 1. 火灾自动报警 自动对光纤光栅温度传感器所在区域进行实时温度监控，检测现场温度的异常波动，在火灾发生前及时报警。

2. 监测点定位 液晶显示屏以电子地图方式实时显示各电力设备及相应温度监测点的编号和当前温度值以及实际地理位置，方便管理人员操作和维护。

电子地图界面 3. 远程网络在线状态查询 各个监测点的温度和报警信息都保存到大容量储存器中，系统按照时间将数据分为历史信息、实时信息；

管理操作人员可以动态调整被监测点的实时状态监测时间间隔满足实际要求；

管理操作人员可在局域网上查看各监测点的历史温度变化曲线，为决策和维护提供数据支持；

温度曲线界面 详细温度显示界面 4. 报警设定 可对开关柜触头温度的过温报警触发条件进行设定，以适用不同季节气温条件下及不同负荷条件下电力开关柜实际运行温度的差异。系统出厂设定的缺省报警触发条件为：
温度超过75℃ 温升速率超过8℃／min 超过区域内平均温度值15℃以上 5. 温度统计 可给出设备最高运行温度值及其发生时间、持续时间及对应监测点的位置编号和地理信息。

6. 系统联动 分析仪报警接口输出开关量可直接接入仪表操作室现有的火灾控制器，实现火灾报警并在消防值班室显示，也可通过手机短信发送信息至相关人员手机。

7. 线路自检及故障定位 具有自检功能，可对光纤传输线路的损耗及断点位置进行准确定位，方便系统调试、维护及线路检修。

11 系统联网图 12 设备及材料清单 清单号 项目名称 型号规格 制造商及原产地 单位 数量 单价（元） 合计(元) 备注 1 19寸标准机柜 个 1 2 工控机 个 1 3 光纤光栅测温主机 DTS800 安普/四川 4 光纤光栅传感器 DTS800A 安普/四川 个 220 5 绝缘增爬器 AP-PSTO 安普/四川 个 220 6 以太网网线 根 2 7 光纤分线盒 个 20 8 通信光纤 米 100 9 1分6光纤接续盒 安普/四川 个 40 10 传感器固定卡扣 个 660 11 光纤光栅在线分析软件 安普/四川 套 1 12 安装附件 套 1