儀電知識｜在線監(jiān)測電氣設(shè)備故障征候能力的建設(shè)方案如何做？

概述

一、問題分析

雖然至2021年全國供電系統(tǒng)年用戶平均停電頻率2.77次/戶，用戶平均供電可靠率99.872%，已經(jīng)達(dá)到或超過國際先進(jìn)水平，但因停電造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會影響還是不可低估的。如何避免、減少因電力系統(tǒng)故障造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，唯有通過采用先進(jìn)的在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)提高供電系統(tǒng)可靠性及可維護(hù)性，實(shí)現(xiàn)智能化以減少人為因素，并降低運(yùn)維人員的勞動強(qiáng)度。

二、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

當(dāng)高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)故障時(shí)，其早期的故障征候往往會通過溫度異常表現(xiàn)出來，所以對輸、變電等高壓電氣設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行實(shí)時(shí)在線溫度監(jiān)測、監(jiān)控，是保障輸、變電設(shè)備安全運(yùn)行最直接、最有效的措施之一。

缺少有效的在線監(jiān)測手段

傳統(tǒng)的紅外、鉑電阻等傳統(tǒng)測溫技術(shù)，由于存在非實(shí)時(shí)在線、高壓絕緣、電磁干擾、人為因素等本質(zhì)難題，普遍存在絕緣安全隱患，系統(tǒng)可靠性低、穩(wěn)定性差，故障率高、漏報(bào)誤報(bào)嚴(yán)重，無法滿足電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的需求。

適應(yīng)各種高壓電氣設(shè)備應(yīng)用

光纖溫度傳感器產(chǎn)品具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度、高響應(yīng)速度、全絕緣、小尺寸、長壽命等特點(diǎn)，可以做到對高壓電氣設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、監(jiān)控，早期預(yù)測、預(yù)防事故。它還是高壓電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)“動態(tài)增容”的重要監(jiān)控手段，能夠直接生產(chǎn)為電力帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

業(yè)務(wù)覆蓋范圍

針對中壓用戶，全國有超過1000萬座10~35kV變電站，目標(biāo)用戶數(shù)量眾多。

用戶分布廣泛

目標(biāo)應(yīng)用客戶分布在全國各地，甚至于國外。

目前對設(shè)備關(guān)鍵部位發(fā)熱情況監(jiān)視的方法主要是檢修人員定期用紅外熱像儀或示溫貼片等進(jìn)行離線式監(jiān)視，該方法只能測量露在外面的接點(diǎn)溫度，而電氣設(shè)備內(nèi)部連接觸頭溫度則沒有辦法監(jiān)測。隨著接觸點(diǎn)接觸電阻增大溫度、絕緣電阻下降極易造成電氣設(shè)備過熱燒毀甚至短路起火。

三、高壓電氣設(shè)備實(shí)時(shí)在線溫度監(jiān)測的意義

1、2016年9月，中國電科院頒布了《QGDW11478-2015變電設(shè)備光纖溫度在線監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》，標(biāo)志著光纖測溫技術(shù)在高壓電氣行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)入了快速發(fā)展階段。

2.對設(shè)備進(jìn)行高可靠、動態(tài)實(shí)時(shí)自動化監(jiān)測、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)早期預(yù)測、預(yù)判，從而實(shí)現(xiàn)了對高壓電氣系統(tǒng)進(jìn)行“亞健康管理”，總體提高系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性，有效避免各種事故發(fā)生。

3.全壽命實(shí)時(shí)監(jiān)測并累積設(shè)備內(nèi)部熱點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)更為經(jīng)濟(jì)的“預(yù)測性運(yùn)維”提供科學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支撐。

4.實(shí)時(shí)監(jiān)測熱點(diǎn)溫度，可以準(zhǔn)確預(yù)判絕緣壽命，計(jì)算實(shí)際運(yùn)行溫度下節(jié)省（或犧牲）的系統(tǒng)壽命。

5.裝配實(shí)時(shí)溫控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備/系統(tǒng)的“動態(tài)增容”。

四、熒光式光纖測溫技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢

熒光式光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，是由光纖溫度傳感器、解調(diào)器、顯示及通訊后臺系統(tǒng)組成，其關(guān)鍵部件為熒光光纖溫度傳感器。

熒光測溫技術(shù)原理

熒光光纖溫度傳感器是無源傳感器，是由多模光纖和在其頂部的熒光體組成。熒光體在受一定波長(受激譜)的光激勵后，受激輻射出熒光能量。激勵消失后，熒光體發(fā)光的持續(xù)性（熒光余輝）取決于熒光物質(zhì)特性、環(huán)境溫度，以及激發(fā)狀態(tài)。這種受激熒光通常是按指數(shù)方式衰減的，稱衰減的時(shí)間常數(shù)為熒光壽命(ns)。

因?yàn)樵诓煌沫h(huán)境溫度下，熒光壽命也不同，通過測量熒光壽命的長短，就可以得知當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度。

特點(diǎn)及優(yōu)勢

· 點(diǎn)式接觸測溫

· 高壓絕緣/抗電磁干擾

· 高可靠性

· 高穩(wěn)定性

· 高靈敏度

· 高精確度

· 抗震動/耐腐蝕/長壽命

· 無需特殊激光光源

· 免維護(hù)

應(yīng)用解決方案

光纖溫度傳感器產(chǎn)品具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度、高響應(yīng)速度、全絕緣、小尺寸、長壽命等特點(diǎn)，可以做到對高壓電氣設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、監(jiān)控，早期預(yù)測、預(yù)防事故。

典型工程應(yīng)用

自2008年熒光式光纖測溫技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)至今，經(jīng)過英迪戈公司對技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行本地化升級迭代及實(shí)際工程化應(yīng)用，目前該技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并經(jīng)歷了三峽、葛洲壩、豐寧等大型工程十多年的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，完全滿足電力工程應(yīng)用需求。

預(yù)期成效

避免火災(zāi)事故的發(fā)生：

電氣設(shè)備的電氣連接點(diǎn)由于各種原因，在電流通過時(shí)，溫度升高，引起設(shè)備老化，絕緣下降，嚴(yán)重的將造成短路，損壞設(shè)備，中斷供電。每次事故，直接經(jīng)濟(jì)損失幾萬至幾十萬元，間接經(jīng)濟(jì)損失難以評估萬元，重大事故造成的損失更無法估量。目前對變壓器、開關(guān)柜、電纜接頭、環(huán)網(wǎng)柜及變頻器柜等關(guān)鍵發(fā)熱情況監(jiān)視的方法主要是值班人員定期用紅外熱像儀等對設(shè)備進(jìn)行離線式監(jiān)視，測溫誤差大，且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)，不能把隱患消滅在萌芽階段。

延長設(shè)備使用壽命：

1、及時(shí)檢修，提高設(shè)備使用壽命，對大部分絕緣材料來說，可以用“八度規(guī)則”經(jīng)驗(yàn)規(guī)律來估算其壽命。原則上是溫度每上升8度，其壽命則降低一半。

2、如果設(shè)備運(yùn)行狀況良好，可以延長設(shè)備使用時(shí)間，目前國內(nèi)在不能預(yù)知設(shè)備運(yùn)行狀況的情況下，采取的是定期報(bào)廢的辦法，這樣造成很大的浪費(fèi)。

提高經(jīng)濟(jì)效益：

1、避免了安全事故的發(fā)生，延長了設(shè)備的使用壽命和使用期限，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益；

2、節(jié)省了人工成本，實(shí)現(xiàn)無人值守監(jiān)測站目標(biāo)；

3、根據(jù)設(shè)備運(yùn)營狀況提出檢修時(shí)間、檢修計(jì)劃，有針對性的檢修，節(jié)約檢修成本20%以上。

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企業(yè)簡介

蘇州英迪戈公司專注光纖溫度傳感器領(lǐng)域20年，作為江蘇省高新技術(shù)企業(yè)，集研發(fā)、生產(chǎn)與工程項(xiàng)目服務(wù)于一體，專業(yè)為市場提供在線溫度監(jiān)測整體解決方案。公司主營熒光式光纖溫度傳感器、熒光式光纖測溫系統(tǒng)及行業(yè)應(yīng)用整體解決方案，在新能源、水電、生命科學(xué)、工業(yè)微波等應(yīng)用領(lǐng)域，徹底解決了強(qiáng)電磁環(huán)境中溫度在線監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)難題。公司成立以來圓滿完成了三峽、葛洲壩及陽江、豐寧抽蓄電站、國際能源集團(tuán)風(fēng)電、光伏等大型工程項(xiàng)目。

素材來源：

易啟邦（工控一體化縱深服務(wù)生態(tài)平臺）編輯部

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