光纤测温技术在电缆与开关柜中的应用

卡布卡让 2018-09-12

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化工厂、发电厂等大型工业企业内敷设有大量的动力电缆和控制电缆，连接着各种高压设备，这些电缆分布在电缆竖井、电缆隧道、电缆桥架、电缆夹层内。

电缆火灾事在工业消防事故中占15.6%，事故主要由电缆本身故障和外部环境引起的，其中电缆本身故障引起的占25%左右。

火灾事故大部分是由于温度过高引起的，因此，在火灾发生之前及时、准确的监测电缆温度的变化并发出预警，使用户有充分的时间采取相应的措施，避免发生事故或引起火灾尤为重要。

电缆及开关柜火灾起因及特点

据统计分析，引起电缆沟、电缆桥架、隧道火灾的原因主要有两大类：

（1）内因：由电缆自己本身引起火灾故障。电力电缆产生故障的原因很多，归纳有以下几点：

a、电缆产品的质量问题；

b、电缆运行时间较长，产生老化；

c、电缆长期过负荷运行或处于恶劣的环境中；

d、电缆施工质量或接头制作工艺水平较低；

e、人为对电缆的破坏。

（2）外因：可燃气体(如煤气、天然气、沼气等)串入电缆沟、隧道中，由于电缆沟、隧道比较密闭，当遇到明火(人为或电缆放电等)便立即引起整段电缆爆炸失火。

作为电缆本身，无论是什么原因引起火灾事故，它们着火都要经历如下几个过程：电缆某处绝缘受损→间歇或连续放电→电缆绝缘明显下降局部发热→电缆某处爆炸或发生电弧，并产生不良气体→整个电缆桥架、电缆沟失火。

电缆火灾特点：（1）蔓延快、火势猛。电缆本身是一种易燃物，由于电缆隧道内的电缆数量越来越多，又采用隧道和架空密集敷设，有的还处于与高温热管道重迭或交错布置的环境中，电缆夹层更是布满蜘蛛网似的电缆，再加上电缆竖井的高差形成自然抽风，以及发生故障或火情的电缆又不能马上断电。因此，这些场所一旦着火，火势就特别凶猛，而且危害性也特别大。（2）抢修困难。电缆着火时产生大量的烟雾和有毒气体，CO、CO2含量很高，特别是普通塑料电缆不但易着火，而且产生氯化氢气体通过缝隙、孔洞会弥漫到电气装置室内，形成稀盐酸附着在电气装置上，并形成一层导电膜，严重降低了设备和接线回路的绝缘，因此即使火被扑灭后，仍影响安全运行。这种灾害称为二次危害。

高压开关柜作为电力系统中非常重要的电气设备。现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出来了更高的要求。10KV，35KV系统开关柜在电网中已大量使用。而开关柜内部过热现象已成为开关柜使用的常见问题，由于开关柜的密闭性，在一些负荷较重的区域，存在开关柜的温升超标问题。开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很在的影响。

因此，如果人们能及时发现电缆沟及开关柜的故障并采取措施，将完全可以防止火灾事故的发生，从而保障大型工矿企业的安全运营。

电缆及开关柜温度监测的意义

对电缆实时进行温度监测，会有如下益处：

 及时发现过热点（特别是事故隐患的电缆接头）和其它环境异常；

 由人工巡检向自动化过程状态实时监测转变；

 延缓例行维护等投资花费；

 安全地增加回路载流量；

 可以实现周期性的紧急状态评估。

电缆温度监测技术比较

光纤光栅传感技术是现代光电技术的前沿科技，是光电技术应用到工业监控的最新成果。这项技术的最大优势就是从数据采集到传输的全过程全部实现光传输，从而真正实现了无电检测，真正具备了抗任何强电磁干扰的能力，同时具备了极高的灵敏度和精度，并以绝缘高、体积小、质量轻、耐辐射、耐高温、耐腐蚀、对被测设备无任何影响等特点而著称。因此非常适合电力系统的温度实时在线监测和线路结构健康监测。

分布式光纤测温系统DTS是一种国际先进的测温技术，可实现整个电缆桥架、电缆沟的温度分布式测量，及时发现电缆过热点，防患于未“燃”，对保障大型工矿企业的安全运营具有重要意义。

分布式光纤测温技术优势

1）连续分布式测量

分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续得到沿着测温光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。

2）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作

光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。

3）本征防雷

雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

4）测量距离远，适于远程监控

光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

5）灵敏度高，测量精度高

理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。