光纤温度热点光纤温度热点监测

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1、技术论述光纤温度热点监测系统在高压电力设备中中中的中的的的应用应用概述摘要：：：实时监测大电机/变压器/互感器绕组等高压设备的热点温度，对于提高设备的安全运行、延长设备绝缘寿命、即时判断设备的实际负荷能力以提高设备的经济效益等，都具有非常现实的意义。而目前我国输变电及发电行业在这方面的实际应用几乎为零，利用PT100等电类温度传感器间接测量高压部件温度，不能够满足实时、稳定、可靠监控温度的实际需求，突显了我国与发达国家在输变电装备领域的差距。本文论述了目前国际上成熟运用荧光式光纤传感器，监测高压设备热点温度的发展现状，分析了

2、国内推广运用这一新技术所面临的问题及目前现状，分析了应用的可行性、方法及前景。大电机、变压器等高压电气设备，是发电和输变电系统的关键设备，它们的安全可靠性和使用寿命，对整个输变电系统的安全可靠运行和寿命是至关重要的。这些高压电气设备大多采用封闭结构，长期工作在高电压、大电流、强磁场的环境中，使得热量聚集。发热温升增加了输电系统的损耗，如果散热不良还会危及设备的正常运行，甚至会造成故障，社会不良影响和经济损失不可估量。传统的铂电阻RTD等“电类”测温技术，由于电子器件探头本身存在绝缘、电磁干扰等问题，需要隔着多层绝缘和屏蔽层来

3、测量温度，而当电压超过一定等级时，只能采用间接方法测量，另外系统还存在数据漂移、可靠、稳定性低、系统可维护性差、故障率高、误报严重等等问题，根本无法提供实时、稳定、可靠的温度数据，使得在电力监控系统中，温度信息的可信度下降，从而使供电系统预测、预防和监控恶性事故的安全保障技术措施中、缺少了能够直接反映事故征兆的温度参数。因此，一种实时、稳定、可靠，能够适应高压、电磁环境，可维护性好的测温系统，成为电力系统急需解决的问题。荧光式温度传感探头是由普通多模光纤和在其顶部安装的荧光物质体组成。其测温原理是：荧光物质接受一定波长(受激

4、谱)的光激励后，受激辐射出荧光能量。激励消失后，荧光发光的持续性取决于荧光物质特性、环境因素，以及激发状英迪戈精密光电科技有限公司北京市怀柔区杨宋镇凤翔东大街9号A座Tel:010-597982251IndigoPrecisionInc.2338室101400Fax:010-52214567-6789技术论述态的寿命。这种受激发荧光通常是按指数方式衰减的，称衰减的时间常数为荧光寿命或荧光衰落时间(ns)。因为在不同的环境温度下，荧光寿命也不同.因此通过测量荧光寿命的长短，就可以得知当时的环境温度。由于光纤温度传感器产品全绝缘

5、、小尺寸，可以直接测出高压电气设备内部发热点的最高温度。这样就可以做到实时监测、监控温度，预测、预防事故，同时实时采集运行数据，预测设备的绝缘寿命，判断设备的实际负荷能力，为设备能否超负荷安全运行提供科学依据，提高经济效益。一一一、一、、、对对对对高压电气设备高压电气设备实时在线温度监测的意义1.对于在大电机端部汇流环、轴瓦、定子测温系统中，采用荧光光纤温度传感器具有重大意义。荧光光纤温度传感探头采用聚四氟乙烯材料制成，具有长期可靠稳定、长寿命、本质安全、高压绝缘、抗电磁干扰等特性，彻底弥补了铂电阻测温原件的缺陷，使大电机测

6、温完全实现稳定可靠，终身无需更换和校验。2.在变压器等高压设备内部的热点附近埋光纤式温度传感器，从多个传感器探测绕组等设备内部热点温度是将来的发展趋势。从安全角度考虑，在不同的外围温度下，以不同容量运行的变压器，其绕组热点温度不能超过绝缘材料耐热等级所允许的最高热点温度值。如油浸式变压器的最高热点温度限值为140℃，如果绕组热点温度超过了这一温度，则部分油就会因裂解而生成气体，绝缘材料的性能就会降低，导致因气体或绝缘击穿而发生事故。3.从变压器等高压设备的寿命角度来看，所选用的各种耐热等级的绝缘材料都有热老化寿命的温度指标。

7、高压设备的寿命取决于绝缘的老化，而绝缘的老化又主要取决于运行的温度。就油浸式变压器而言，当绕组热点温度为98℃时具有额定标牌寿命；F级干式变压器绕组热点温度为140℃时具有额定标牌寿命。故在产品运行中必须注意设备最热点温度，不能超过该耐热等级的热点温度允许值。根据最新的研究表明，绕组热点温度每增减6K，绝缘预期寿命会减一半或增一倍。变压器在运行时，绕组温度分布是不均匀的，决定绝缘寿命的关键因素是绕组最热点的绝对温度，而不是绕组平均温度。新修订的电力变压器负载导则(IEC-354)认为：“绕组最热区域内达到的温度，是变压器负载

8、值的最主要限制因数，故应尽一切努力来准确地决定这一温度值”。所以，对大容量变压器而言，必须在结构上保证绕组热点温度在合格范围内，在运行中能控制绕组热点温度的最高允许值，并能计及热点温度使绝缘预期寿命降低的情况，并设法以降低热点温度来补偿所由于温升而牺牲的寿命。4.从输变电设备的运行效率来看