電氣柜是常見的電能分配設備,其內部安裝有大量的電氣元件。電器元件工作過程中會產生大量的熱,如果不及時散熱可能導致設備損毀。使電力系統的安全運行,對高壓設備的熱故障診斷受到普遍重視。對于高壓設備回路連接結構,例如高壓開關,其觸頭接觸電阻變大、過負荷等引起接頭溫度過高,產生發熱現象,此發熱現象會引起絕續老化甚至擊穿,從而引發短路,形成重大事故,造成更大經濟損失。但是,現有技術中,在運行情況下,高壓設備回路連接結構的異常發熱情況不能被及時檢測到,影響電力系統運行的的安全可靠性。
一般的,電氣柜內的變壓器等設備的接線端子均設置有溫度監測裝置。由于電氣柜內的變壓器等元件的電壓及電流較高,其會對溫度監測裝置產生電磁干擾,使溫度的監測不夠準確。
變壓器是重要的電器設備,在設備長期運行過程中,變壓器內連桿、固定件、線圈 和鐵芯等部位因電阻、漏磁等因素影響而發熱,這種發熱進而會引起油溫的升高,導致變壓 器絕緣油分解,影響油質量量,增加變壓器內壓力,降低絕緣油的絕緣性能,引起變壓器爆 炸燒毀,造成事故和大面積停電。變壓器正常工作狀態下,絕緣油的溫度在105℃以內,線圈 繞組溫度在140℃以內,局部輕度過熱170至200℃,局部重度過熱300至400℃,部分連桿和 固定件溫度可達700至1000℃。通常,油溫、繞組溫度與環境、負載情況有關。
過去,由于變壓器內高絕緣要求和內部的高電磁干擾,這些發熱部位的溫度無法 監測,只能夠監測到整體的油溫,或者分析絕緣油分解為成分氣體的含量來判斷油溫等,無 法判斷確切點的溫度,從而無從判斷過熱的原因,也無法判斷局部過熱重要和非重要性,所 以無法提前預測到事故隱患,也不能對變壓器的結構設計給出合理的建設性的意見。
變電站的高壓開關柜是重要的電器設備。35kV高壓開關柜作為電力系統應用數量 較多的導流設備,在設備長期運行過程中,其中元器件因氧化、灰塵、松動、過負荷、接觸不良等原因都會引起發熱,發熱部位容易造成安全隱患。開關柜中的觸點和母線排連接處等 部位因老化或接觸電阻過大而發熱,而這些發熱部位的溫度無法監測,由此最終導致火災 事故。高壓設備刀閘等部位的連接是否緊密,開關表面是否氧化腐蝕、緊固螺栓是否松動等 問題都無法在運行時發現,而這些都是造成高壓設備過熱甚至出現嚴重事故的誘因,如何通過對溫度的在線監測來避免事故的發生就成為目前的主要問題。通過監測開關柜內觸點溫度的運行情況,可有效防止開關柜的火災發生。目前采用日常人工巡視和紅外測溫,但由 于開關柜為封閉式結構,內狹小,人工巡檢柜內就成為盲區,紅外測溫必須與待測物體保持 一定距離,且受環境影響較大,測量誤差較大。因此實現溫度在線監測是保證高壓開關柜安全運行的重要手段。
熒光光纖測溫技術可以解決長期以來困擾相關行業在高電壓、電磁干擾和化學腐蝕等特殊工業環境下的溫度監測技術難題,在上述特殊工業環境下的過程控制、安全監控、提高能源效 率和設備使用生產效率,提供了全新的理念和技術手段。熒光式光纖溫度傳感器可廣泛應用于高壓電氣設備監控(如發電機、變壓器、開關柜、互感器等)、工業微波(如食品加工、硫化工藝、微波消解/萃取儀、消毒/干燥設備等)、磁醫療設備(如核磁設備、腫瘤熱療儀等)、石油化工/煤炭等防爆工業環境、航空/艦船/高端科研等具有高電壓、電磁干擾環境,以及高可靠、高穩定性、高精度的特殊溫度監測和監控領域。