如何设计光纤传感器的开关柜和接点温度的在线监测系统

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上传日期: 2020-03-25

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标签:监测系统(430)传感器(17184)

  随着电网容量增大,电网电压不断升高,对供电可靠性的要求也越来越高。电气设备在高电压、大电流的状态下运行,它的工作可靠性与热有密切的关系,即发热温升是关键问题之一。

  电力工业中的许多设备,都在高电压、大电流的状态下运行,与热有着极其密切的联系,在众多的停电事故中,因设备局部过热引起的停电检修时有发生。因此,对开关柜等电力设备温度的监测管理是国内外一直进行的工作。电力系统中,存在着数量众多的接头,为保证连接的可靠性,过去常采用“测直阻法”和“贴温度标签法”。随着电压等级的提高,这两种方法表现出明显的局限性,现场使用比较困难,且须停电进行,已不能满足当前供电形势的要求。高压电器的允许温升及相应的测试方法,在国家标准中已有规定,但测试方法不适合于在线监测。

  常用方法有使用X射线照片和γ射线照片来观察壳体内的各部件工作状况,或用红外热像仪的直接监测方法,也有利用分析SF6 分解产物的成分间接判断局部过热或触头的接触状况,或测试导电过程中电磁力、磁致伸缩力所引起金属壳体的振动来进行间接推测的,然而这些方法在检测灵敏度、正确性和响应速度上不能令人满意。

  近年来,国内外均相继开发了一些基于不同检测原理的电气设备温度在线检测装置,具体有:ABB 公司研制的“Safe Guard”装置,它是一种非接触型温度监测系统,主要用于配电开关柜中关键部位的温度连续监测,也有监测断路器其他工作状态的功能;日本电力工业研究中心利用测量触点周围磁场的变化,直接判断母线连接和气体绝缘开关中的异常接触状况;扬州工学院1994年提出一种非接触式智能激光温度计,它应用石英晶体传感器进行温度测量。由于石英晶体传感器不导电,所以解决了高电压绝缘问题;西安交通大学1996年提出以电工功能材料为温度敏度元件的温度在线监测方法,采用的电工功能材料是一种高分子PTC(正的电阻温度系数)热敏材料,其电阻率随温度成非线性变化,在一定温度范围内其电阻有对温度的阶跃特性,当温度到达一定值后,电阻变化呈开关特性。

  近几年,随着现代物理学的最新成果的取得,材料科学以及加工技术的进步,使自20 世纪70年代兴起的光纤传感理论与技术得到了进一步的发展,光纤传感技术为研究、开发高精度、高效率的自动化测试仪器和系统开辟了一条新的途径。目前,光信号的传递多用光纤进行,光在传递过程中能量损失小。

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