電網行業解決方案

電網行業解決方案

系統簡介

變壓器、開關柜、大電機等高壓電氣設備,是發電和輸變電系統的關鍵設備,它們的安全可靠性和使用壽命,對整個輸變電系統的安全可靠運行和壽命是至關重要的。這些高壓設備大多采用封閉結構,長期工作在高電壓、大電流、強磁場的環境中,一些連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發熱使得熱量聚集。發熱溫升增加了輸電系統的損耗,如果散熱不良還會危及設備的正常運行,甚至會造成故障,社會不良影響和經濟損失不可估量。

以變壓器為例,配電變壓器在運行中的事故率約為13%,其中因繞組超溫運行,導致絕緣老化,變壓器繞組燒毀、擊穿事故占相當大的比例。另外,電力變壓器內部的很多物理和化學變化(如局部放電和局部過熱等)都會引起變壓器的溫度參數發生變化,使變壓器出現不同于正常運行的溫升軌跡。根據“6°法則”變壓器的老化率與溫度的關系是在基準溫度的基礎上,溫度每上升6℃老化率增加1倍即變壓器壽命降低一半,溫度每下降6℃變壓器壽命可延長1倍。對變壓器而言,繞組溫度對絕緣材料的老化起決定作用,因此準確地測量變壓器繞組溫度就顯得尤為重要。隨著安全用電、配電網自動化水平的不斷提高,除對電參數進行監測外,直接監測變壓器/開關柜/互感器/大電機等高壓電氣設備的熱點溫度,對于提高設備的安全運行、 延長設備絕緣壽命、即時判斷設備的實際負荷能力,最大程度發揮變壓器的輸變電潛能以提高設備的經濟效益等,具有非常重要的意義。

熒光光纖溫度傳感器在智能電網領域的應用有:

1. 電力變壓器繞組溫度監控;

2. 高壓開關柜:可測量開關柜中梅花觸頭和靜觸頭咬合處的溫度,甚至可將其埋于絕緣筒中導電連接處;

3. 高壓斷路器滅弧室溫度測量;

4. 大電機定子、軸瓦、端部匯流環等溫度監測;

5. 大電機/互感器繞組等高壓設備的熱點溫度直接監測;

7. 其它電氣設備溫度在線實時監測。


作為光纖溫度傳感器的未來發展方向之一,智能電網用熒光光纖溫度傳感器還具有如下優點:

1. 對電磁、射頻及微波免疫;

2. 無金屬部件,無磁化;

3. 測量精度高,穩定性好;

4. 可靠性好,重復性好;

5. 結構緊固,使用壽命長;

6. 無需校準。

由于光纖溫度傳感器與傳統溫度傳感器相比具有無可比擬的優點,隨著光纖溫度傳感器技術的日益成熟,技術法規及相關標準的建立,熒光光纖溫度傳感器必將逐步取代傳統的溫度傳感器而成為電網溫度監測的最主要手段之一。

熒光光纖溫度傳感器是未來智能電網中的關鍵設備之一,大力發展以各種智能傳感器為基礎的智能電網產業是我國發展綠色新能源產業的延伸和拓展,是結合我國產業基礎、促進電力裝備制造業加快轉型升級、適應未來競爭、實現可持續發展的現實需要,是搶占智能電網產業高端市場和技術制高點、爭取更大發展空間的必然選擇,是加快工業化和信息化融合的有效途徑和載體,對于拉動經濟發展、優化產業結構、轉變發展方式具有十分重要的現實意義和長遠的戰略意義。

二.技術優勢

目前電力領域幾種主要測溫方式的對比:

2.1 紅外熱像測溫系統

優點:

1.非接觸測溫,操作方便;

2.成本低。

缺點:

1. 測量不準確,只能測量表面溫度,不能測得內部發熱點真實溫度;

2. 手持式,不能實現在線監測;

3. 人工巡檢,增加人工成本,每年最低要十幾萬元的人工成本。

2.2 無線測溫系統

優點:

1.安裝方便;

2.成本低。

缺點:

1.可靠性差,帶電池測量,壽命短;

2.影響柜體絕緣性能,無法通過型式試驗;

3.傳感器體積大,影響散熱功能;

4.只能測量表面溫度,無法測得發熱點內部真實溫度。

2.3 光纖光柵測溫系統

優點:

1.可以實現準分布式測溫,適合長距離大區域領域;

2.采用光纖技術,絕緣性能好。

缺點:

1.安裝困難;

2.無法實現單個柜體配套,無法實現就地顯示。                    

2.4 熒光光纖測溫系統

優點:

1.性能安全可靠,可實現免標定,一致性、互換性和穩定性好;

2.使用壽命長,免維護,光纖傳感器最低使用25年;

3.探頭體積小,可以深入發熱點內部測量,實現發熱點真實有效的監測;

4.抗電磁干擾,絕緣性能好,集成到智能開關柜一體化通過型式試驗;

5.可實現就地顯示,方便集成到操控系統;

6.安裝方便,組網靈活;

7.性價比高。

缺點:

1.測量距離較短,通常在百米量級。

對于發電廠、變電所的電氣設備的結點測溫,和其光電熒光纖測溫具有明顯優勢:不受電干擾,體較小,壽命長,可獨立組網,可靠性高。

三.系統特點: 

保證電力一、二次理想隔離,線性好,精度高;

多通道傳輸:系統采集的信息可通過箱變內FTU、GPRS或通訊管理單元上傳調度,傳輸方式可根據現場環境靈活選定

不降低電氣設備的安全等級:測溫式熒光光纖火災探測器體積小,直徑2.8mm,沒有任何金屬材質、電子元器件,絕緣性好,20cm耐10萬伏電壓。

全年、全天侯安全守護:至少25年,每年365天,全天候24小時實時監測和分析。

減少了監測盲區、提高了設備安全性:定位精度1mm。

節省成本:直接安裝于溫升部位,實時記錄、顯示監測點數據,實現無人值守監測站目標。

建立了維修依據:全面掌握設備運行情況,可以預測、預知設備老化,從而根據設備運營狀況提出檢修時間、檢修計劃。

智能判斷性:能夠對被測對象的正常溫度、異常溫度、火災進行快速的判斷和分析。

四.主要性能指標
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五.主要組成部分介紹

軌道交通行業電力專用接點光纖在線監測系統選用HQ系列熒光光纖溫度監測系統,一套系統主要由多個光纖溫度傳感器、一臺多通道光纖解調儀、監控主機和人機交換軟件組成。

5.1 HQ系列熒光光纖溫度解調儀

HQ系列熒光光纖溫度解調儀實時接收測溫式熒光光纖火災探測器送來的攜帶有溫度信息的光信號,并把其解調為溫度數值,實現對被監測部位的溫度測量。當實際測量值大于報警設定值時發出報警信號。它們既可單機獨立工作,也可多臺組網使用,適用于各種規模的應用需求。

5.2測溫式熒光光纖火災探測器

測溫式熒光光纖火災探測器的探頭尺寸極小,可直接安裝在被測點上,測溫準確,響應迅速;其尾纖選用柔軟、堅固的特制光纖,它具有傳輸帶寬高、信號穩定、抗電磁干擾、抗撓曲、抗沖擊強度高和連接快捷等優點;

尾纖護套具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、高絕緣、不粘附等特性,可適應高壓、高溫、強電磁等惡劣的使用環境。

5.3監控主機

監控主機能實時接受、處理來自光纖溫度解調儀發來的正常信息、故障信息、災害信息,并對其進行快速處理和管理,監控主機具有故障監控、顯示、報警、信息交換等功能,同時通過網絡可實現遠程監控。

5.4人機交互界面

    軟件系統的主要功能包含實時溫度的本地監控、實時數據的遠程監控、高/低溫報警、高/低溫預警、歷史數據回放、報警前后曲線、溫度導出至Excel等功能。 

六.施工案例:

監控主機的安裝:本系統的監控主機安裝在變電站控制室的監控柜內,并在集控總站設置一臺監控計算機進行遠程監控。

HQ系列光纖溫度解調儀的安裝:解調儀安裝在開關柜前面上部的儀表盤后壁上,以方便日后的檢修。其安裝布局圖如下所示:

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開關柜安裝


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HQ系列熒光光纖測溫式火災監測系統開關柜內布局示意圖

HQ-12測溫式熒光光纖傳感器的安裝

1.在開關柜觸頭上的安裝

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       開關柜的主要發熱點位于靜動觸頭的接合部位,但此部位處于絕緣套筒的保護之下,里面的空間非常狹小。為了更準確的測量觸頭的發熱溫度,HQ-12測溫式熒光光纖傳感器的直徑為2.8mm,可以從套筒后部沿匯流排伸入套筒內部,并專門針對靜觸頭設計了耐高溫、高絕緣的安裝卡具,可以將傳感頭牢牢的固定在靜觸頭上。

用卡箍固定測溫式熒光光纖火災探測器時先將傳感頭固定在傳感器固定槽里,然后把卡箍連同傳感頭一起卡到靜觸頭的圓柱體上。安裝時把卡箍安裝在靜觸頭與匯流排的接合部位,與動觸頭保持安全距離。


2.在開關柜電纜接頭處的安裝
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采用專用航空硅膠將測溫式熒光光纖火災探測器粘貼在電纜接頭處后采用專用扎帶捆綁固定。

完成測溫式熒光光纖火災探測器的安裝后,用絕緣扎帶將尾纖扎在與靜觸頭后部連接的銅排上,以防止萬一測溫式熒光光纖探針脫落時搭到相鄰的觸點上。

柜內走線:

    為了不影響柜內的電氣分布,以及日后對柜內的檢修,柜內電纜和尾纖要盡量沿著柜體角落走線,也可以走專用的線槽或是跟柜內二次線捆扎在一起。

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HQ系列變壓器繞組測溫系統,光纖傳感探針在變壓器制作過程中安裝在繞組線圈中,通過法蘭盤貫通器,將內外部光信號對接,由測溫主機進行分析解調處理,實現溫度實時在線測量。

后臺通訊:通過485并線或光纜傳輸的方式,將現場各電力設備的實時溫度數據上傳到后臺監控系統。

關于絕緣和防爬電:測溫式熒光光纖火災探測器高絕緣、防爬電、耐腐蝕。

附:產品型號

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