电抗器方案(20131231).doc

电抗器测温系统北京迪恩康硕科技发展有限公2013年12月31日 目录一、必要性2二、工作原理3 2.1系统特点5三、系统组成6 3.1主要功能特点7 3.2技术指标8四、现场应用9 4.1传感器布置位置9 4.2现场安装方式10 4.3数据测量11 4.4数据查询12 4.5数据报警12五、结论13一、必要性电抗器是远距离输电系统的主要辅助设备之一，用于补偿电力系统的无功容量，降低动态电压。电抗器在运行过程中，会因线圈导线含有杂质或运行过程中包封的环氧树的无纬玻璃丝带绝缘不好等原因，使电抗器在运行过程中产生局部升温过高、过热，最终导致电抗器的烧坏、报废。这不仅影响了电网的正常工作，也给国家和企业造成较大的损失。对高压电力设备温度测量，目前普遍使用的方法是使用示温蜡片或定期用红外测温仪逐点测温的。示温蜡片的可靠性和精确性不足，而用红外测温仪逐点测温的方法必须避开太阳光背景干扰，一般需在夜间或阴雨天到现场人工实测，需大量人力物力，若安装固定测温仪则需从不同角度拍摄到设备，成本很高。分布式光纤测温系统在准确性、经济性和传感器性能方面的比较，均能满足高压环境下信号的传输。分布式光纤测温系统可以实时监测长距离、大范围的温度分布。由于光纤本身即为传感器，防燃、防爆、防腐蚀、耐高压和强电磁场、耐辐射，本质安全；抗干扰性强，无击穿、烧毁等问题；现场只有敷设的光纤或光缆，无电子设备，系统可靠性高； 可根据需要调整过热过冷报警阈值；系统可以对整个被检测区域和监测点的故障趋势进行智能分析，并准确定位。二、工作原理分布式光纤测温系统是北京迪恩康硕科技发展有限公司基于目前世界最先进的分布式光纤传感与控制技术自主研制开发的测温预警系统。其工作原理是利用光在光导纤维中传输时产生的自发喇曼（Raman）散射和光时域反射（OTDR）原理来获取空间温度分布信息的。如图1所示，光纤呈圆柱形，它由SiO2玻璃纤维芯(纤芯)、玻璃包皮(包层)和外部保护层组成。图1 光纤结构当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，激光在光纤中向前传播的同时，自发产生喇曼散射光波，喇曼散射光波的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变，通过获取沿光纤散射回来的背向喇曼光波，可以解调出光纤散射点的温度变化。同时，根据光纤中光波的传输速度与时间的物理关系，可以对温度信息点进行定位（OTDR）。如图2所示。图2 分布式光纤测温原理由于背向喇曼散射光波的强度非常微弱，因此，需要采用先进的高频信号采集技术和微弱信号处理技术，经过光学滤波、光电转换、放大、模数转换后，送入信号处理器，解调出光纤各测温点的温度值；然后，将采集的温度数据传送到计算机系统进行数据处理，通过组态软件展示各测温点的温度值和变化状态。当某一被监测点的温度超过系统设定的报警予值时，自动启动报警装置通知值班人员处理。另外，通过计算机网络可以实现远程数据共享。线型光纤感温火灾探测系统涉及的技术包括：高频脉冲激光技术、光纤喇曼光谱技术、光波分复用技术、光时域反射技术、高频信号采集技术、微弱信号处理技术、计算机数据处理技术、计算机网络与通讯技术等。2.1系统特点连续分布全光纤测温技术具有连续分布、本质安全、测温精确、耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点。它与以电为基础的温度传感技术有本质的区别。连续分布全光纤测温技术的优势表现在以下方面：（1）连续性分布式光纤测温系统是基于一条（或多条）4公里的测温光缆作为测温媒质的。整条测温光缆既是温度传感器（相当于光缆上的每一点都是温度传感器），又是温度信息的传输载体。因此，与用点式传感器作为测温元件的技术相比，其最大的技术特色是它能够连续地点测温，即测得光纤敷设沿线任意一点的实时温度，可以灵活地测量点、线、面上的温度分布。（2）扩展性由于光纤的连续分布测温特点，使得其非常容易扩展监测点。与点式传感器的测温方式不同，它不会受到单通道最大布设探测器数量的限制。当用户希望在光纤敷设沿线多增加一些监测点时，很容易实现。（3）安全性光纤本质安全，良好的耐高压绝缘性能、憎水性能，使得其能够直接安装在高压带电体上进行接触式测温。另外，由于光信号不受任何强电磁场的干扰，保证了检测和传输的快速、灵敏、准确。光纤技术在测温现场无需其他电子设备，真正实现了无电检测。（4）易用性线型光纤感温火灾探测系统所使用的光纤，在非人为损坏情况下，使用寿命长达20年以上。既使因设备检修造成了光纤损伤，更新的方式简单，成本低廉，这是其他传感器件和传感技术所无法相比的。另外，系统采用了特有的分时回路技术和隔离技术，可以保证光纤检测线路上某一点出现故障时，在电气设备无法停电检修的情况下，不影响其他被监测设备的温度采集。（5）可靠性线型光纤感温火灾探测系统在设计、生产上，遵循企业、行业、国家相关标准，保证产品的质量和系统运行的安全性、稳定性。该系统已通过了中国计量科学研究院的技术检测，多项技术指标达到国际国内先进水平，所使用的绝缘光纤通过了中国电力科学院的高电压检测。本系统经国电信息中心查新，多项技术为国内外独创。目前，系统已应用于电力、冶金、石化、广播电视等行业，受到用户的好评。三、系统组成图3 系统结构如图3所示，分布式光纤测温系统主要由光纤测温仪、感温光纤光缆、软件及其他附属设备构成。3.1主要功能特点1）监测点连续，实时监控。系统简单，可靠性高；2）具有很高的坑电磁干扰能力，可以再高压高电磁环境中正常使用并且不受干扰；3）测量精度高，通过测量电抗器线圈层间温度信息，可以准确定位可能和即将出现局部故障的位置；4）系统具有局域网络接口，可联入局域网或其他网络，实现信息共享；5）根据需要，方便设置，通过后台专家系统达到智能分析，并可随时查阅历史信息；6）远距离测量，适合远程监控；7）整套装置安装方便，尤其对正在运行的电抗器，不会给原有设备带来绝缘降低的风险。3.2技术指标测量范围-30+120(可定制更高温度)报警方式定温/差温/差定温探测方式分布式恢复性能可恢复式功能构成探测报警型测量距离4km/通道(可扩展)通道数量4（可扩展）测量方式单端测量精度1（满足国标GB/T21197-2007）温度分辨率0.1定位精度1m巡检周期30s（满足国标GB/T21197-2007）通讯接口RS232/485、RJ45、USB、继电器主机工作温度040主机工作湿度90RH工作电源24VDC (220VAC/50Hz可选)最大功耗50W四、现场应用4.1传感器布置位置电抗器的结构如图4所示，不同的电抗器的区别在于线圈的分支数（即层数）多少、使用的绝缘材料稍有区别。 图4 电抗器结构根据图4可知，电抗器散热和温度传递主要由层间的风道完成，任何部位发热都将通过辐射形式使顶部及中部温升最高，故障点在顶部及中部可能性最大。通过监测风道顶部及中部温度以监测整台电抗器温度。电抗器顶部及中部的风道口根据线圈的大小、多少和层间距而数量不同，温度传感器布置的密度要根据可检测到的感温范围而定。由于风道内有绝缘隔栅分隔，感温范围应设计成与温度传感器的可检测范围相适应。4.2现场安装方式根据现场应用情况，定制适用于电抗器内部结构的光纤支架，光纤环可布置在支架的不同位置，垂直放入通风槽各层中，根据需要的距离自行调节光纤环位置。如图5所示 图5 光纤支架如图4所示，电抗器通风槽分为六个扇区，每个扇区分别有若干层，在每扇区每层根据需要设置相应的监测点对这个电抗器的运行提供实时在线监测，保证其安全性。为了方便监测，工程人员设计了一款支架，在上面放入光纤环，根据测量需求可调节光纤环的距离，测量通风槽里温度的变化，因每层空间都很狭小，而光纤细，更有利于敷设。4.3数据测量图6所示，把电抗器通风槽分为以下几个区域，逐层测量，界面上可以显示各个层面的相应温度。方便随时查看各点测量温度。 图6 电抗器监测软件主监控界面4.4数据查询图7所示，对历史数据进行储存，更直观的有效的分辨某时间段的温度变化情况。图7 电抗器监测软件历史数据界面4.5数据报警如图8所示，B8区域136-138段的温度变化，当温度到达设定值时就会报警。该软件即可监测距离又可查看时间，方便随时查询温度变化及位置信息。