煤矿变电站测温技术建议书

日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. 煤矿煤矿分布式光纤测温分布式光纤测温 技术建议书技术建议书 2012011 1 年年 9 9 月月 NEC(NEC(中国中国) )有限公司有限公司 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 1 - 目目 录录 1 1 项项目目说说明及要求明及要求 . 2 2 2 2 系系统统介介绍绍 2 2 2.12.1 系统概要系统概要 2 2 2.22.2 系统结构系统结构 6 6 3 3主要主要设备设备 9 9 3.1 DTS3.1 DTS 主机主机 . 9 9 3.23.2 感温光缆和定点探测盘感温光缆和定点探测盘 1010 3.3 3.3 服务器（工业级计算机）服务器（工业级计算机）及监示器及监示器 1111 3.4 193.4 19 寸机柜寸机柜 1212 3.5 3.5 不间断电源不间断电源 UPSUPS（可选设备）（可选设备） 1313 4. 4. 温度温度监视软监视软件与警件与警报输报输出出 1414 5. 5. 感温光感温光缆缆布布设设施工方法施工方法 1818 5.15.1 开关柜温度监测的光缆铺设开关柜温度监测的光缆铺设 1818 5.25.2 开关柜中动静触头温度监测点的光缆铺设开关柜中动静触头温度监测点的光缆铺设 1919 5.35.3 母线与开关柜连接头温度监测点的光缆铺设母线与开关柜连接头温度监测点的光缆铺设 2020 5.45.4 电缆电缆与与开关开关柜柜连连接接头头温度温度监测监测点的光点的光缆铺设缆铺设 2020 5.55.5 开关柜之间的光缆连接开关柜之间的光缆连接 2121 5.65.6 电缆层温度监测的光缆铺设电缆层温度监测的光缆铺设 2121 5.75.7 电缆中间连接接头温度监测的光缆铺设电缆中间连接接头温度监测的光缆铺设 2222 5.8 5.8 洗煤厂输煤皮带机温度监测的光缆铺设洗煤厂输煤皮带机温度监测的光缆铺设 . . 2222 5.9 5.9 洗煤厂储煤仓温度监测的光缆铺设洗煤厂储煤仓温度监测的光缆铺设 2424 5.105.10 施工准则施工准则 2424 6. 6. 引入分布式光引入分布式光纤纤温度温度监测监测系系统统的效果分析的效果分析 . 2525 7 7目前常用的目前常用的测测温方式比温方式比较较 2626 7.1 7.1 目前目前变电变电站常用的站常用的测测温方式比温方式比较较 2626 7.2 7.2 目前高目前高压电缆压电缆常用的常用的测测温方式比温方式比较较 2727 7.3 7.3 目前目前储储煤煤仓仓常用的常用的测测温方式比温方式比较较 2828 7.4 7.4 目前皮目前皮带带机机常用的常用的测测温方式比温方式比较较 2929 8 8NECNEC 客客户户服服务务 . 3030 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 2 - 1 1 项目说明及要求项目说明及要求 （1）测温监测对象：井上有 3 个 6KV 变电站和 1 个 35KV 变电站； 洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓。 （2）本项目要求对变电站、洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓进行实时温度 监控并报警，监控数据和报警要融入现有的整体集中监控系统。 （3）本项目要利用现有的以太网网络及集中监控系统，不能单独建立监 控报警系统。 （4）本项目要求免维护或维护要方便并具备可扩展性。不能为了此设备 维护停电，要在矿统一检修计划内完成维护。 （5）本项目要求技术要世界领先成熟，性能价格比要优于现有的测温方 案。 （6）本项目要求测温监控所有设备要符合以下国家相关标准及规定： . AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 . AQ6201-2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 . GB762-90交流高压电器在长期工作时的发热 . GB_22340-2008煤矿用带式输送机_安全规范 . 煤矿安全规程 . 矿用产品安全标志 2 2 系统系统介绍介绍 2.12.1 系统系统概要概要 GB763-1990 国标中规定，高压电器设备有最高允许工作温度，也 规定了环境温度为 40 度的温升标准，衡量电器设备的发热程度用“温 升”而不是用“温度” ，实时监控高压设备的“温升”比“温度”更重 要。 本技术方案建议书所采用的分布式光纤型温度监测系统， 对温度和 温升进行实时监测并与光纤传感器位置进行匹配，我们定义这套系统 为 NK-OPTIS。 NK-OPTIS 将光纤作为传感器，利用光信号的拉曼后向散射光进行 温度和温升数据的采集。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 3 - 光纤型温度监测系统可以实时监测长距离、大范围的温度分布。 由于光纤具有电绝缘、本征安全、不受电磁干扰（在高电磁环境中也 可以正常的工作）、耐高温的特性，使其非常适合用于电力设备的温 度监测；此外，光纤本身耐水浸、耐酸碱腐蚀、可弯曲、韧性好、不 易折断、方便施工、抗震（在强振动环境下也不会导致其受到撞伤、 磨损等机械破坏） 、防爆、加上特殊外护套后可有效防止粉尘堆积、 潮湿水汽引起的爬电现象，使其也适合用于煤矿恶劣环境中。这些都 是传统的温度传感器所没有的特点。光纤测温技术是井上井下高压电 力设备温度在线监测的最有效手段，在国外已经取代传统的线性感温 材料，在技术上已非常成熟、完善。 光纤本身即为传感器, 可沿着光纤大范围地监测温度。分布式光纤测 温系统概述如图 2-1 所示。 图图 2 2- -1 1 系统概述系统概述 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 4 - 分布式光纤测温系统的测温原理如图 2-2 所示。 图图 2 2- -2 2 测温原理测温原理 NK-OPTIS 光纤型温度监测系统的导入，可以在 20 秒的测量时间内对一个 通道上所连接的各测温点进行温度检测，检测的温度分辨率在 1以内，有利 于早期发现异常发热现象，排除安全隐患，从而保证变电站和洗煤厂设备的安 全运转。 利用 NK-OPTIS 光纤型温度监测系统对设备进行实时温度监测，可以按照 0.5 米为采样间隔进行温度监测，从而了解各测温点的温度分布状态及温度变 化。该系统可以在火灾发生前捕捉到所监测设备的异常发热点，从而实现火灾 预警功能。并且，异常发热点的定位范围可以在 1 米以内，便于预防火灾和进 行后期维护工作。 NK-OPTIS 采用双向回路测量方式及编码解析温度计算方式以提高温度测 量精度，并采用自主开发程序及软件，通过多色彩智能人机画面（GUI）显示和 统计温度测量结果。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 5 - 本次建议之煤矿变电站、 洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓光纤型温度监测系统 的性能设计要素如下表 2-1 所示。 表表 2 2- -1 1 系统系统性能设计性能设计要素要素 监测对象 井上 3 个 6KV 变电站和 1 个 35KV 变电站； 洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓。 监测方式 光纤 R-OTDR 方式 DTS 单元 N4385（12 KM、4 通道） 光纤 多模光纤, GI50/125 或 GI62.5/125 感温光缆 光缆 1：非金属充油管型感温光缆 （单芯，LSZH 护套，OD:3.3MM,蓝色）； 光缆 2：单芯，PE 绝缘护套，OD:1 MM,蓝色； 光缆 3：绝缘护套螺旋钢管形铠装感温光缆（单芯，OD:3.0MM）； 光缆 4：不锈钢无缝管型感温光缆 （单芯，不锈钢无缝管，LSZH 外护套，OD:4.0MM） 测量方式 双向回路测量方式 监测温度范围 60200、短时间 250 空间分辨率 1m 温度分辨率(RMS, ) 1.0（使用至 6km 时） 测量时间 20 秒 采样间隔 0.5m 通信接口 Ethernet/USB 图形界面软件 GS-OPTIS 数据保存 数据即时回放一年， 历史数据保存根据客户需求和硬盘容量可以进行无限备份 报警输出 高温报警、温度上升率报警、光纤断线报警、 DTS 单元异常报警 安全规格 中国国家消防电子产品检验报告； ATEX Zone 0, gas and dust； 符合“煤矿安全规程” ，具备“矿用产品安全标志” 。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 6 - 2.22.2 系统结构系统结构 煤矿井上变电站和洗煤厂设备光纤型温度监测系统的结构如图 2-3 所 示。 系统构成说明如下： （1）井上 3 个 6KV 变电站和 1 个 35KV 变电站； 洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓。 （2）井上变电站（3 个 6KV、1 个 35KV）和洗煤厂的输煤皮带机、储煤 仓都使用一台 DTS 主机， DTS 主机放置于中控室内， 实时进行测温， 测温数据直接接入中控室的监控系统。 （3）采用 4 通道的 DTS 主机： 2 通道对井上 3 个 6KV 变电站、1 个 35KV 变电站及变电站间的 高压电缆实时测温； 另 2 通道对洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓进行实时测温。 （4）测温点的设定： 变电站： 开关柜内测温点：12 个测温点/开关柜 随着负荷增大，导致连接点发热并形成恶性循环：温升、 膨胀、收缩、氧化、电阻增大、再度温升，造成爆炸和火 灾等恶性事故，应作为在线监测的对象。 母线侧隔离开关静触头(3 个)、 线路侧隔离开关静触头(3 个)、 母线排(3 个)、 出线电缆接头(3 个)。 高压电缆长期运行，绝缘老化形成局部放电，电缆头、电缆 中间连接处温度过热，易造成爆炸和火灾，应作为在线监测 的对象。 洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓： 输煤皮带机的托辊在损坏以前一直在转动， 难以实现直接测 量其表面温度， 通过监测托辊附近的温度变化来控制托辊的 表面温度，以防温度升高的托辊烤燃胶带，应作为在线监测 的对象。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 7 - 将感温光缆安装在托辊下面的位置， 距离发热点 1 米范围内 所测得的温度值，都可以有效地反映发热点的温度情况。 输煤皮带机的驱动装置电动机的温度由于运行时间长、超 载、系统润滑条件不良、散热条件不良等原因，极易发生电 动机温度过热的现象，应作为在线监测的对象。 在电动机上安装光纤定点探测盘，可以进行多个精确定点 的温度测量，以便及时发现电动机温度的异常变化。 封闭式圆形煤场里煤堆易发生自燃;自燃明火及烟气对煤场 安全生产有严重威胁，应作为在线监测的对象。 将感温光缆环形盘状并且按照一定的间隔安装在储煤仓的 侧壁，可以及时发现温度异常的部位。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 8 - 图图 2 2- -3 3 煤矿井上变电站和洗煤厂设备光纤型温度监测系统的结构煤矿井上变电站和洗煤厂设备光纤型温度监测系统的结构图图 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 9 - 3 3主要主要设备设备 本次技术建议的系统设备构成清单如下表 3-1 所示。 表表 3 3- -1 1 系统设备构成系统设备构成清单清单 项目 单位 数量 内容 1 DTS 单元 台 1 N4385（12 KM、4 通道） 2 感温光缆 （变电站及 高压电缆） 感温光缆 （皮带机、储煤仓） km/站 km 2 视现场情 况而定 光缆 1：非金属充油管型感温光缆 （单芯， LSZH 护套， OD:3.3MM,蓝色） ； 光缆 2：单芯，PE 绝缘护套，OD:1 MM,蓝色； 光缆 3：绝缘护套螺旋钢管形铠装感温 光缆（单芯，OD:3.0MM）。 皮带机使用光缆 3； 光缆 4：不锈钢无缝管型感温光缆 （单芯，不锈钢无缝管，LSZH 外护套， OD:4.0MM） 3 定点探测盘 个/台电动机 2 电动机专用 4 服务器及监视器 套 1 主机内存 :2Gb, HDD :160GB 监视器：19 英寸（1280*1024 以上） 5 监测设备机架 台 1 19 英寸机架, 安装于监测机房 6 UPS 台 1 1 KVA（可利用现有设备） 3.13.1 DTSDTS 主机主机 本系统所使用的 DTS 主机之外观如图 3-1 所示，规格如下表 3-2 所示。 图图 3 3- -1 1 DTSDTS 主机外观图主机外观图 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 10 - 表表 3 3- -2 2 DTSDTS 的的规格规格 DTS 型号 DTS N4385(12 km , 4 ch) 最大测量距离 12 km 通道数 4 通道（2 回路） 光缆种类 GI 50/125 或 GI 62.5/125 多模光缆 测量模式 双向回路方式 测量温度范围 -200350 测量时间（周期） 1030 秒/通道 空间分辨率（SR） 1.0m/1.5m/3m/5m/8m 可变 取样间隔 最小 0.5m 工作环境 -560， 1585RH （不结露） 保存温度 -4080 功耗 标准 15W 电压标准 DC1030V，AC90260V （AC/DC 转接器） 通讯接口 USB，Ethernet 尺寸重量 88(H)448(W)365(D)mm，9kg 3.23.2 感温光缆感温光缆和定点探测盘和定点探测盘 感温光缆的选型（建议感温光缆的选型（建议内内容，可根据实际容，可根据实际条条件更改）件更改） 变电站（含高压电缆）不同设备宜选用不同类型的感温光缆 (1) 开关柜的温度监测宜采用直径为 1mm/3.3mm 的感温光缆： 单芯，PE 绝缘护套，OD:1 MM,蓝色； 非金属充油管型感温光缆，单芯，LSZH 护套，OD:3.3MM,蓝色。 (2) 电缆沟和电缆接头处的感温光缆采用直径为 3mm 的绝缘护套螺旋钢管 形铠装感温光缆 （电缆沟或电缆接头处的感温光缆采用带有外绝缘护套的铠装多模光 缆， 而不能采用没有绝缘护套的金属铠装光缆，主要考虑到当电缆发 生局部放电时，可能使整个铠装光缆带电，危及设备与人身安全）。 (3) 可以使用导热硅胶或其他绝缘夹具进行光缆的固定。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 11 - 洗煤厂的输煤皮带机和储煤仓： (1) 输煤皮带机托辊的温度监测宜采用直径为 3mm 的绝缘护套螺旋钢管形铠 装感温光缆。 (2) 储煤仓的温度监测宜采用直径为 4.0mm 的不锈钢无缝管型感温光缆 （单芯，不锈钢无缝管，LSZH 外护套，OD:4.0MM）。 此种感温光缆防水、抗压、结构坚固。可以有效防止储煤仓中的喷淋、 落煤等外界因素对光缆的影响。 定点探定点探测盘测盘 定点探测盘用于驱动电机部位的温度监测。定点探测盘就是在 100mmX100mm 的 热传导性良好的金属块体内装 10 至 15 公尺长的光纤线圈，可以监测出该范围 内的平均温度。定点探测盘构造如图 3-2 所示 图图 3 3- -2 2 定点探定点探测盘测盘构造构造图图 3.3 3.3 服务器（工业级计算机）服务器（工业级计算机）及监及监示器示器 为了 DTS 主机的初期设定，以及为了藉由使用者接口的 GUI 等应用软件来提 供服务起见，须使用服务器（工业级计算机） 。主机及附属显示器的规格如 下表 3-3 所示。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 12 - 表表 3 3- -3 3 主机及附主机及附属属显示器的规格显示器的规格 操作系统 Windows XP pro SP3 CPU Core2 Duo E6400 (2.13GHz) 内存 2GB 以上 HDD 160GB 以上 光驱 DVD-Multi 光驱 网卡 10/100/1000 Base-TX 尺寸 117(H)482(W)461(D)mm 重量 14.3kg 功耗 305W 干接点输出 32 接点（内藏） 显示器 TFT 19 英寸 405.5(H)405.5(W)205(D)mm 约 4.6kg 3.43.4 1919 寸机柜寸机柜 19 寸机柜配置于监控室内。内部结构及外观如图 3-3 所示。 图图 3 3- -3 3 1919 寸机柜内部及外观图寸机柜内部及外观图 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 13 - 3.53.5 不间断电源不间断电源 UPSUPS（可选设备）可选设备） 使用不间断电源可以保障设备不受断电的影响，并且在短时断电时也可以进 行温度监测。不间断电源（UPS）的技术规格如下表 3-4 所示。 表表 3 3- -4 4 不间断电源（不间断电源（UPSUPS）的技术规格）的技术规格 运转方式 通常转换器供电方式 输入电压范围 AC 85132V 输入电源频率 50/60Hz 5% 额定容量 1kVA 输出电压范围 100V 3% 断电保护时间 7 分（负载 100%） ，13 分（负载 70%） 监视设备与 DTS 设备供电 约 20 分以上 充电时间 8 小时（90%） 电池种类 密闭式铅酸蓄电池 使用环境 040，090RH（不结露） 尺寸及重量 420(H)433(W)84(D)mm 19kg 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 14 - 4.4. 温度监视软件与警报输出温度监视软件与警报输出 本公司光纤温度信息系统(NK-OPTIS)专用的 GUI 应用软件(GS-OPTIS)，可 提供多色彩的用户画面。 GS-OPTIS 采用 TCP/IP 网络与 DTS 进行通讯，以管理系统的温度信息、警报 和状态。 GS-OPTIS不但可以将DTS主机的温度数据进行编辑和处理， 而且通过Web GUI 方式，可以实现网络浏览功能。 藉由 LAN 连接可轻易构成主从系统(Client-server System)，实现远端监视 功能。GS-OPTIS 是基于 Internet Explorer 设计的软件，因此远程监视终端 不需要其它特别的软件。 服务器内藏干接点输入输出，可将警报讯息传送到中央控制系统或消防系 统。 本软件可以提供回放功能，可以确认之前的温度数据，还提供温度变化、温 度分布等分析功能。 1 1） 温温度监视功能度监视功能 从 DTS 主机中收集温度-距离信息，实现温度的处理、显示、输出等功能。 温度显示功能： 在整个温度-颜色显示区域可以支持最大 1000 组， 最多 16 等级的温度显示。 温度分布图： 显示监测范围的温度分布情况。 温度趋势图： 显示所指定部位的温度趋势变化图形。 2 2） 警警报报功功能能 从 DTS 主机中收集到的温度数据与设定的警报数值进行比较， 超过警报范围的 时候发出温度警报。并且从 DTS 主机中收集光纤断线警报及主机故障警报讯 息，经处理后发出故障警报。 温度警报： 高温警报： 收集到的温度数据连续 2 次超过高温警戒值时，发出高温警报。 上升率警报（温升） ： 用最新的温度数据与过去数次的温度数据计算温度上升率， 超过警戒值 时发出上升率警报。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 15 - 故障警报： 光纤断线警报： 光纤断线时即发出警报。 DTS 故障警报： DTS组件故障或DTS组件与监视用PC的网络断开时即发出DTS故障警报。 3 3） 回放功能回放功能 可以实现一年内的历史记录的重播回放功能。 还可以将温度分布图进行重播回放。 4 4） 保存保存档档案案 温度数据 （以 CSV 格式，可保存一年、历史数据保存根据客户需求和硬盘容量可以进 行无限备份） 警报历史资料 5) GS5) GS- -OPTIS OPTIS 页面显示页面显示 下图（图 4-1）为井上 4 个变电站的的总体温度情况示意图。 当设备温度出现异常时，系统发出警报信号，同时相应位置的颜色也会 发生变化。 用鼠标点击图中颜色异常的设备，出现新的图像（图 4-2） ，即温度异常 变电站的画面，使您可以一目了然地看到在运行的设备中，哪些设备温 度正常，哪些设备过热，哪些设备已报警。 图 4-3 为洗煤厂输煤皮带机的温度情况示意图。 图 4-4 为洗煤厂储煤仓的温度情况示意图。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 16 - 图图 4 4- -1 1 变电站变电站温度监视软件的温度监视软件的总体总体示意图示意图 图图 4 4- -2 2 各变电站温度各变电站温度示意图示意图 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 17 - 图图 4 4- -3 3 输煤皮带机的温度情况输煤皮带机的温度情况示意图示意图 图图 4 4- -4 4 储煤仓的温度情况储煤仓的温度情况示意图示意图 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 18 - 5.5. 感感温光温光缆缆布设施工方法布设施工方法 5.15.1 开开关柜温度监测的光缆铺设关柜温度监测的光缆铺设 开关柜中测温点的选定如图 5-1 中所示， 符号表示测温点。 1.1 泄 压 装 置 1.2 控 制 小 线 槽 1.外 壳 2.分 支 小 母 线 3.母 线 套 管 4.主 母 线 5.静 触 头 6.静 触 头 盒 7.电 流 互 感 器 8.接 地 开 关 9.电 缆 10. 避 雷 器 11. 接 地 主 母 线 12. 装 卸 式 隔 板 13. 活 门 14. 二 次 插 头 15.断路器手车 16.加热装置 17.可抽出式水平隔板 18.接地开关操作机构 19.电缆盖板 A.母线室 B.断路器手车室 C.电缆室 D.继电器仪表室 上图中： 符号表示开关柜中可测试温度的点， 并排符号表示三相安装。红线表示光纤走向。 图图 5 5- -1 1 开关开关柜中的柜中的测测温点温点 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 19 - 5.25.2 开关柜中动静触头温度监测开关柜中动静触头温度监测点的光缆铺设点的光缆铺设 开关柜中动静触头的温度监测如图 5-2 所示。通常 6kV 开关柜多为密封 式结构，但在内部并不是绝对密封的。如下图所示，可以进行安装。为了考 虑开关检修方便，同时不易损坏光缆，在可动部位（如手车开关、操作机构 部位）及易碰撞部位不能安装光缆。在开关动静触头测温时，光缆安装在静 触头处， 不会影响测量精度和待测部位的温度精度。光缆安装是一个开关柜 完全敷设完后，再到另外一个开关柜。柜内敷设可采用跨相安装法或就近安 装法，由于光缆具有良好的绝缘性能， 加之 6kV 开关柜多为全封闭式结构， 防尘性能较好，不会造成相间故障。 图图 5 5- -2 2 开关开关柜中柜中动动静触静触头头的的监测监测光光缆缆安装安装 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 20 - 5.35.3 母线与开关柜连接头温母线与开关柜连接头温度监测点的光缆铺设度监测点的光缆铺设 对于母线排接头的温度测量，采用无骨光缆绕盘的形式进行安装，如图 5-3 所示。确保发热点温度的测量和定位的准确性。光缆选用直径为 0.9 毫米的 绝缘护套感温光缆。 图图 5 5- -3 3 母母线线与与开关开关柜柜连连接接头头温度温度监测监测点的光点的光缆缆安装安装 5.45.4 电缆电缆与与开关开关柜柜连连接接头头温度温度监测监测点的光点的光缆铺设缆铺设 对于电缆头的温度测量，也采用光缆绕盘的形式进行安装，如图 5-4 所示。 可以确保发热点温度的测量和定位的准确性。光缆选用直径为 0.9 毫米的绝 缘护套感温光缆，不可采用金属铠装光缆。用螺丝将光缆绕盘固定。 光 缆 绕 盘 图图 5 5- -4 4 电缆电缆与与开关开关柜柜连连接接头头温度温度监测监测点的光点的光缆铺设缆铺设 感温光纤的细、轻、可缠绕性在空间狭小的开关柜内可以方便安装。 抗高压、防电磁干扰的性质也非常适合对开关柜内部进行实时在线温度监测。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 21 - 5.55.5 开关柜之间的光缆连接开关柜之间的光缆连接 开关柜与开关柜之间的连接，光缆沿绝缘套管内部（空心套管）或绝缘套管 表面敷设。 5.65.6 电缆层温度监测的光缆铺设电缆层温度监测的光缆铺设 光缆沿电缆层平面蛇行绕置， 光缆测量的是该层面电缆的平均温度。 如图 5-5 所示。光缆采用带有外绝缘护套的铠装多模光缆，而不能采用没有绝缘护套 的金属铠装光缆，主要考虑到当电缆发生局部放电时，可能使整个铠装光缆 带电，危及设备与人身安全。用导热硅胶或其他绝缘夹具进行固定。光缆在 电缆层的敷设如下图 5-5 所示，左图为电缆隧道中的电缆架，右图为某层电 缆排放平面图。 图图 5 5- -5 5 电缆层电缆层温度温度监测监测的光的光缆铺设缆铺设 电缆架温度监测 某层电缆排放平面图 对于需要特殊监测的重要电缆， 光纤可直 接敷设到该主要电缆上 光纤以蛇型敷设 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 22 - 5.75.7 电缆中间连接接头温度监测的光缆铺设电缆中间连接接头温度监测的光缆铺设 对于已经接好的电缆接头，光缆沿接头绕行（ 以提高温度测量和定位测量 的精度） 。如图 5-6 所示。接头处光缆选用直径为 3 毫米的绝缘护套感温光 缆（ 不宜采用金属铠装光缆） ，确保设备的绝缘水平。用导热硅胶或其他绝 缘材料进行固定。对于尚未连接的电缆中间连接处，光缆可直接敷设在电缆 的金属部位，光缆选用直径为 3 毫米的绝缘护套感温光缆。 图图 5 5- -6 6 电缆电缆中中间连间连接接接接头头温度温度监测监测的光的光缆铺设缆铺设 5.8 5.8 洗煤厂输煤皮带机温度监测的光缆铺设洗煤厂输煤皮带机温度监测的光缆铺设 （1）将感温光缆安装在托辊下面的位置，通过监测托辊附近的温度变化来控 制托辊的表面温度，以防温度升高的托辊烤燃胶带，如图 5-7 所示。 图图 5 5- -7 7 输输煤皮煤皮带带机机温度温度监测监测的光的光缆铺设缆铺设 感温光缆 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 23 - （2）输煤皮带机起火原因分析如表 5-1 所示，其感温光缆安装位置如图 5-8 所示。距离发热点 1 米范围内所测得的温度值，都可以有效地反映发热 点的温度情况。建议以温升情况作为报警阀值，1 分钟内温度上升 10 即报警。 表表 5 5- -1 1 输输煤皮煤皮带带机起火原因分析机起火原因分析 图图 5 5- -8 8 输输煤皮煤皮带带机机的感温光的感温光缆缆安装位置安装位置 （3）监测驱动装置电动机温度的定点探测盘安装方法 如图 5-9 所示在电动机上用专用锚件固定定点探测盘。 图图 5 5- -9 9 定点探定点探测盘测盘安装设计安装设计图图 螺栓 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 24 - 5.9 5.9 洗煤厂储煤仓温度监测的光缆铺设洗煤厂储煤仓温度监测的光缆铺设 将带有不锈钢管防护的感温光缆，环形盘状并且按照一定的间隔安装在储煤 仓的侧壁。如图 5-10 所示。为了避免储煤工作中对光缆的损坏，可以将光 缆安装在侧壁上的隙缝内，并用特殊的锚件进行固定。 通过测量其温度值，可以实时了解煤堆温度的详细情况，并可以及时发现 温度异常的部位并采取相应地有效措施，消除煤堆自燃现象。 图图 5 5- -1010 圆圆型型储储煤煤仓仓感感温光温光缆缆铺设铺设示意示意图图 5.105.10 施工准则施工准则 严格按照施工工艺、施工流程、施工标准进行工作，认真执行 ISO9000 标准。 在带电部分工作时与运行人员密切配合，作好各种安全措施和组织措施，在 施工工艺上要考究系统和被测对象的安全、可靠、准确、高效， 确保工程质 量的优等品。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 25 - 6. 6. 引入分布式光纤温度监测系统的效果分析引入分布式光纤温度监测系统的效果分析 引入 DTS 后的效果分析 安全效果 (1) 实现对过热点的温度和温升 24h 在线监控。 (2) 针对不同材料按 GB-763-90 的要求设置温升/温度报警值。 (3) 消除了人工巡检设备时温度监控的盲区和漏检。 (4) 对过热事故隐患准确定位及时报警、使工作人员可以更准确的掌握 设备状态，及时排除故障隐患。杜绝了开关设备损毁或爆炸等恶性事 故的发生，对安全生产提供有力保障。 管理效果 (1) 实现对电力设备检修管理由“到期必修、修必修好 的方针，向“应 修必修、修必修好” 的观念转变，对电气设备实施状态检修。 (2) 有效地避免了， “计划检修”和“周期性预防检修”容易产生的维修 过度和维修不足问题。 (3) 掌握设备的健康状况，及时发现设备缺陷，有助于分析缺陷产生的原 因，对缺陷准确分类（紧急/重要/一般）以便采取不同的检修策略。 (4) 改善资产管理和设备寿命评估提供了在线测试依据。 经济效果 (1) 避免设备长期在高温下运行，延长高压电气的寿命提高设备利用率。 (2) 可实现“应修必修”的状态检修，节约维修费用。 (3) 减少人员巡检次数，提高了监测水平，减小劳动强度。 (4) 在线测温的投入只是变电站寿命周期成本（LCC）的 3%-5%，而带来 的直接效益是投入的 5 倍以上。 （不包括非计划停电的成本节约及安全效果） 。 (5) 高压电缆的 10 度理论，即高压电缆的温度每升高 10 度，其寿命减少 50%。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 26 - 7 7目前常用的测温方式比较目前常用的测温方式比较 7.1 7.1 目前变电站常用的测温方式比较目前变电站常用的测温方式比较 投资投资与效果与效果 系统安装与维护系统安装与维护 主要技术指标主要技术指标 分布式光纤测温系统分布式光纤测温系统 以 6KV 变电站为例： 12 测温点/柜，20 柜/电 站，总计 240 个测温 点； 投资：13001500 元人民币/点； 温度/温升可实现实时 在线监控； 不需要人工干预， 抗干 扰能力强。 安装空间要求：由于光 纤的柔韧性，可以将其 安装在任何小缝、弯曲 的位置； 维护周期： 一旦安装完 毕，不需特殊维护； 维护是否停电： 不需要； 使用寿命 30 年。 精度：1C； 测温范围：-200 +350； 能否定位：能且精度 高； 采样时间：一千次 以上/秒，根据测温 光纤长度与采样点 数量有关,周期短。 无线测温系统无线测温系统 以 6KV 变电站为例： 12 测温点/柜，20 柜/电 站，总计 240 个测温 点； 投资： 2000-3000 元 人民币/点； 温度可实现实时在线 监控； 温升测量无法实 现； 不需要人工干预， 受外 界环境干扰大。 安装空间要求：针对每 个传感器都要有相应的 电源，施工较复杂，无 法满足对一个开关柜内 12个点测温； 维护周期：需要定期维 护，维护成本较高； 维护是否停电：需要； 使用寿命:3年停电更 换。 精度：1C (-40+125)； 测温范围： -40+125； 能否定位：能； 采样时间：75秒。 光纤光栅测温系统光纤光栅测温系统 以 6KV 变电站为例： 12 测温点/柜，20 柜/电 站，总计 240 个测温 点； 投资： 2000 左右人 民币/点； 温度可实现实时在线 监控； 不需要人工干预， 受安 装材料影响大。 安装空间要求：由于光 纤光栅探头无柔韧性， 无法安装在缝隙和弯曲 的位置； 维护周期：需要定期维 护； 维护是否停电： 不需要； 使用寿命 20 年。 精度：0.5C； 测温范围： -40+120； 能否定位：能； 采样时间：0.16秒。 红外红外热像热像仪仪 以 6KV 变电站为例： 12 测温点/柜，20 柜/电 站， 总计 240 个测温点； 投资：5 万-30 万元； 温度不可实现实时在 线监控； 需要人工干预， 受外界 环境影响大。 安装空间要求：手持， 不接触设备； 维护周期：需要定期维 护，电池每次使用 3 小 时； 维护是否停电：不需要； 使用寿命：15 年。 精度：2C； 测温范围： -10+300； 能否定位：能； 采样时间：人工。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 27 - 7.2 7.2 目前目前高压电缆高压电缆常用的测温方式比较常用的测温方式比较 投资投资与效果与效果 系统安装与维护系统安装与维护 主要主要技术指标技术指标 分布式光纤测温系统分布式光纤测温系统 以 35KV 到 6KV 变电站 之间 500 米距离为例： 共需敷设 1500 米光 纤； 投资：22500 元人民 币； 温度/温升可实现实时 在线监控； 不需要人工干预， 抗干 扰能力强。 安装空间要求：由于光 纤的柔韧性，可以将其 安装在任何小缝、弯曲 的位置； 维护周期： 一旦安装完 毕，不需特殊维护； 使用寿命 30 年。 精度：1C； 测温范围：-200 +350； 能否定位：能且精度 高； 采样时间：一千次 以上/秒，根据测温 光纤长度与采样点 数量有关,周期短。 常规感温电缆常规感温电缆 以 35KV 到 6KV 变电站 之间 500 米距离为例： 共需敷设 1500 米光 纤； 感温电缆单回路最 长 1000M，共需 3 组控 制器； 投资： 115500 元人民 币； 不能实时了解温度变 化情况， 只能够在特定 的温度点进行报警， 误 差较大； 温升测量无法 实现； 可靠性差，无法解决电 磁干扰问题， 环境适应 性差。 安装空间要求：现场除 安装感温电缆外，每段 电缆需配一个微机头 （带电） ， 每个微机头与 控制室的火灾报警控制 器之间还得安装电源电 缆与报警输出电缆等。 ， 施工复杂； 维护周期：需要定期维 护，维护成本较高；可 恢复性感温电缆180 以下可恢复一次， 180 以上为不可恢复温度） 。 报警受损后，须更换整 段电缆； 使用寿命: 一般情况 下，使用三到四年性能 不可靠，经常误报。 精度：10； 测温范围： 告警温度等级固定， 超过180需定制； 能否定位：不能对温 度异常点定位，只能 判断区域； 响应时间：响应速度 比较慢，当环境温度 达到温度传感元件 的额定报警温度后， 需要比较长的时间 温度开关才能动作。 光纤光栅测温系统光纤光栅测温系统 以 35KV 到 6KV 变电站 之间 500 米距离为例： 共需敷设 1500 米光 纤；每 10 米一个测温 点，约 150 个测温点； 投资： 375000 左右人民币； 温度可实现实时在线 监控； 不需要人工干预，受 安装材料影响大。 安装空间要求：由于光 纤光栅探头无柔韧性， 无法安装在缝隙和弯曲 的位置； 维护周期：需要定期维 护； 维护是否停电： 不需要； 使用寿命20年。 精度：0.5C； 测温范围： -40+120； 能否定位：能； 采样时间：0.16秒。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 28 - 7.37.3 目前储煤仓常用的测温方式比较目前储煤仓常用的测温方式比较 投资投资与效果与效果 系统安装与维护系统安装与维护 主要技术主要技术指标指标 分布式光纤测温系统分布式光纤测温系统 以直径15米高60米储 煤仓为例：3 个仓/厂， 每隔 2 米敷设一层光 纤，共需敷设 4500 米 光纤； 投资： 7 万元人民币； 温度/温升可实现实时 在线监控； 不需要人工干预， 抗干 扰能力强。 安装空间要求：由于光 纤的柔韧性，可以将其 安装在任何小缝、弯曲 的位置； 维护周期： 一旦安装完 毕，不需特殊维护； 使用寿命 30 年。 精度：1C； 测温范围：-200 +350； 能否定位：能且精度 高； 采样时间：一千次 以上/秒，根据测温 光纤长度与采样点 数量有关,周期短。 常规感温电缆常规感温电缆 以直径 15 米高 60 米储 煤仓为例：3 个仓/厂， 每隔 2 米敷设一层电 缆，共需敷设 4500 米 电缆； 感温电缆单回路 最长 1000M，共需 6 组 控制器； 投资： 32 万元人民 币； 不能实时了解温度变 化情况， 只能够在特定 的温度点进行报警， 误 差较大； 温升测量无法 实现； 可靠性差，环境适应性 差。 安装空间要求：现场除 安装感温电缆外，每段 电缆需配一个微机头 （带电） ， 每个微机头与 控制室的火灾报警控制 器之间还得安装电源电 缆与报警输出电缆等。 ， 施工复杂； 维护周期：需要定期维 护，维护成本较高；可 恢复性感温电缆180 以下可恢复一次， 180 以上为不可恢复温度） 。 报警受损后，须更换整 段电缆； 使用寿命: 一般情况 下，使用三到四年性能 不可靠，经常误报。 精度：10； 测温范围： 告警温度等级固定， 超过180需定制； 能否定位：不能对温 度异常点定位，只能 判断区域； 响应时间：响应速度 比较慢，当环境温度 达到温度传感元件 的额定报警温度后， 需要比较长的时间 温度开关才能动作。 日电（中国）有限公日电（中国）有限公司司 NEC (China) Co., Ltd. - 29 - 7.7.4 4 目前目前皮带机皮带机常用的测温方式比较常用的测温方式比较 投资投资与效果与效果 系统安系统安装与维护装与维护 主要技术指标主要技术指标 分布式光纤测温系统分布式光纤测温系统 200 米皮带机为例： 500 点/条，3 条/厂， 总计 1500 个测温点， 光纤长度 2000 米； 投资： 3 万元人民币/点； 温度/温升可实现实时 在线监控； 不需要人工干预， 抗干 扰能力强。 安装空间要求：由于