分布式光纤测温方法在高压电力电缆温度监测中的应用

孙弘怡

摘 要：本文目的在于讨论高压电缆温度检测中运用分布式光纤测温技术的发展前景，首先说明了这种技术的特点以及其原理，说明了最重要的实际应用效果，即可以有效避免火灾事故的发生。对于整个电力系统来说，高温以及其导致的火灾是非常常见的事故，所以我们有必要对整个电缆的温度进行严密监测。而分布式测温系统解决了旧有系统中难以远距离监测和多点检测的问题，对于温度十分敏感，并且反应迅速，给事故发生率的降低带来了很大的便利。

关键词：分布式光纤测温；电缆温度；实时监测；光纤传感

和很多发达国家比起来，就电缆的故障率来说，我国要远高于其他国家，究其原因是我国没有一个完善的在线温度监测系统。为了确定电缆在当前的运行和承载状态，对温度进行精确监测是非常重要的，其监控范围也应该包括电缆周围的环境，这可以有效避免电缆火灾的出现，如果及时对温度情况进行掌握，就可以采取相应措施来进行应对。旧有的测温方式是把点式传感器安装在电缆管线的关键部位，但是这种方法无法起到全局观测的效果，但分布式光纤方式可以监测一根长达几公里的管线设备，对上述问题进行了了很好的改进。

1 关于当前电缆运行的现状

电缆是一种当前运用非常广泛的输电管路，当前我国电网正在不断完善，而城网改造工作也不断加强力度，所以电缆的应用范围越来越广泛，而电缆经常由于其局部温度过高而导致火灾事故，所以防火问题已经被业内人士越来越重视。旧有的防火方式是在变电内以及电缆隧道和电缆的裸露部分运用防火包带进行防火，也有采用防火槽盒进行防火的手段。而为了阻挡火势的蔓延，经常在隧道内部安装防火闸门，如果出现火情，关闭闸门，来起到隔火的效果，而一些大型的变电站也往往设有消防喷淋设备，但上述这些设备都属于被动设备，起到的是事故发生之后的处理作用，对电缆运行状况的了解没有帮助，并且无法防患于未然。分布光纤测温方法在最早在国外开始研制是二十世纪八十年代的事，当前在一些发达国家已经开始应用，效果很好，尤其是在德国和日本等国。当前我国也加紧了这种技术的研制步伐，并且开始逐步投入使用。

2 分布式光纤测温系统在电力系统中的应用

2.1 电缆线路、电缆接头及电缆密集区的温度监测

电缆线路在电力系统中起到传输高压电能的作用，常常由于电缆长期运行而绝缘老化，因所处外部环境恶劣及内部高负荷电流而引起局部高温甚至火灾。利用光纤玻璃纤维的弯曲特性，在弯曲半径允许的情况下，可以将测温光纤沿电缆线路进行铺设并紧贴。在特殊环境和重要部位进行标记，则可以通过监视软件设定报警闽值。电缆接头处常常由于过载而造成接头处短路，引起火灾甚至爆炸。由于高压电缆较长，并有几个接头，因此每个接头都视为重点区域。可以通过负荷电流与温度的曲线关系来调整整个线路的负载电流，以此来支持供电系统的安全运行。此外，诸如电缆槽、电缆隧道等电缆密集区也需要重点监测。其内部环境温度的高低对保证电缆的正常运行有很大关系，如有必要可以与通风、空调系统配合使用，以满足在季节温度不同的情况下，始终保证环境温度在允许的范围内。

2.2 高压配电装置的温度监测

10kV，35kV开关柜中动静触头、开关柜内连接处（PT，CT，引流线等）、母线与一次设备的连接处等，由于长期运行，可靠性和接触性变差；又因接触电阻较大，在大电流情况下热功率很大，从而造成过热。由于分布式光纤测温系统中使用的光纤是标准的通信用多模光纤，一旦在光纤外表面涂上不同材料（如丙稀酸盐，聚合物等），其测温范围就能扩大到-190℃到460℃，同时光纤具有的抗电磁辐射的特性，这使其能够工作在高压配电装置这种高温、高压和强辐射的环境中，且不会对这些装置的正常运行带来任何负面的影响。这是传统的测温方式，如热电偶、红外探测仪所无法比拟的。而对于发电机绕组、变压器这种体积比较大的重要部件，可将光纤缠绕在其表面，从而实现在温度曲线中快速找到高温故障点的目标。

2.3 电气设备的温度监测和检修

目前，电气设备的检修是计划检修，工程量大，花费的人力、物力、财力很高，故障率也很高。而分布式光纤测温系统能提供大量科学的数据，使检修部门能有针对性地对电气设备进行状态检修，节约大量的检修费用和管理费用，降低检修事故率，提高了供电可靠性。此外，分布式光纤测温系统也可以监测一些电厂的附属设备，如竖井、桥架、输煤皮带、锅炉等。这些设备的安全运行也是电力系统安全运行必不可少的条件。

测温系统发现电缆温度异常时，会按照下列步骤进行处理：（1）记录异常点的温度和位置信息，分析出异常类型，产生报警信息；（2）可以通过继电器输出到声、光、电报警设备；（3）可以通过以太网将报警信息传送到制定地址；（4）可以通过COM口将报警信息传送到工作站控制系统

3 光纤测温系统的应用效果

这种分布式传感器应用于温度测量工作中，以下几点优势。

（1）其测量范围广泛，可以在大范围和长距离内进行多点温度测量，并且测量准确度很高，定位也很精准，使用便利并且运行非常可靠，对周边环境造成的影响较小。

（2）电缆的温度往往反映着载流量，所以可以通过电缆温度的观察来控制其载流量。导体温度往往要受到环境因素以及整个电缆的结构来决定，所以电缆载流量的设定上也应该有所区别，其管线埋设位置对土壤等等都会对其造成影响。如果该电缆所在环境十分复杂，可以观察电缆的外部温度来推测出导体的温度，并依次为依据，控制电缆的电流。这样看来，这种技术对控制载流量的作用也十分明显，进而保证温度不超过一定阈值。

（3）其报警系统非常灵敏，一旦发现异常立即报警可以起到避免火灾事故的效果。

（4）该技术对于电缆绝缘性能也可以起到一定程度的检测效果，也给电缆绝缘性的检测工作提供了一种新的理论依据。这种技术在电缆测温上应用可以有效填补在测温方面的盲区，对测温技术是一个很好的完善，给我国带来了电网运行水平的提高。

结束语

这种新型测温技术解决了原有的检测温度方面的困难，可以让电力系统更为安全地运转，提供了有效的保障。在未來，这种技术还将继续发展，应用也会更为广泛，对于温度的发分辨率以及位置的准确程度方面还将会不断提高，同时也会缩短其响应时间，让报警更加具有实效性。

参考文献

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