光纖溫度熱點監(jiān)測系統(tǒng)在高壓設(shè)備中應(yīng)用的現(xiàn)狀與前景
直接監(jiān)測變壓器/互感器繞組等高壓設(shè)備的熱點溫度,對于提高設(shè)備的安全運行、延長設(shè)備絕緣壽命
本文論述了目前國際上成熟運用熒光式光纖傳感器,監(jiān)測高壓設(shè)備熱點溫度的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了國內(nèi)推廣運用這一新技術(shù)所面臨的問題及目前現(xiàn)狀,分析了應(yīng)用的可行性
變壓器等高壓電氣設(shè)備,是輸變電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,它們的安全可靠性和使用壽命,對整個輸變電系統(tǒng)的安全可靠運行和壽命是至關(guān)重要的
由于技術(shù)產(chǎn)品成熟度和成本等等原因,目前市場上還沒有能夠完全滿足高壓電氣設(shè)備在線溫度監(jiān)測的可靠技術(shù)和成熟產(chǎn)品,現(xiàn)在這些關(guān)鍵設(shè)備普遍沒有安裝熱點監(jiān)測系統(tǒng),使得輸變電系統(tǒng)惡性事故的預(yù)測、預(yù)防和監(jiān)控缺乏有效的技術(shù)手段
一、對高壓變壓器等高壓電氣設(shè)備實時在線溫度監(jiān)測的意義
1.在變壓器等高壓設(shè)備內(nèi)部的熱點附近埋光纖式溫度傳感器,從多個傳感器探測繞組等設(shè)備內(nèi)部熱點溫度是將來的發(fā)展趨勢
2.從變壓器等高壓設(shè)備的壽命角度來看,所選用的各種耐熱等級的絕緣材料都有熱老化壽命的溫度指標
3.從輸變電設(shè)備的運行效率來看,在變壓器配備了穩(wěn)定可靠的溫控系統(tǒng)之后,我們就可以根據(jù)該系統(tǒng)提供的參數(shù),在合理的范圍內(nèi)充分發(fā)揮設(shè)備的負載能力,從而提高設(shè)備的經(jīng)濟運行效益。以北美一臺IOOMVA的變壓器為例:
(1)標定功率:IOOMVA
(2)假設(shè)因加裝溫控系統(tǒng)能夠增加額外容量:10%
(3)假設(shè)系統(tǒng)年超載工作時間為:450zJ
(4)輸變電帶來的經(jīng)濟利益:$80/MWh
(5)從10%超載負荷獲得的年經(jīng)濟效益=lx2x3x4=$360,000
(6)測溫系統(tǒng)安裝成本:$10,000
(7)假定變壓器壽命20年:180,000hr
(8)在110%負荷時的壽命折損因子(125℃):34因加裝溫控系統(tǒng)增加的平均成本=《(5/6)*7*3)=$85因加裝溫控系統(tǒng)產(chǎn)生的年均經(jīng)濟利益:$360,000一$85=$359,915
二 直接測量高壓設(shè)備的熱點溫度,技術(shù)上有很多困難,主要問題有:高壓絕緣、強電磁干擾 其次是電磁干擾問題,弱電溫度信號在強磁場環(huán)境中受到干擾,使得系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性受到置疑。第三是金屬導(dǎo)線和金屬零部件在電磁環(huán)境中產(chǎn)生渦流 綜上所述,熱電阻、熱電偶等電類傳感器測溫都需要用金屬導(dǎo)線傳輸信號,由于電磁干擾 壓力式溫度傳感器存在著測溫腔體中高壓氣體或液體的泄露問題,其可靠工作壽命和靈敏度、精度都無法保證 紅外測溫為非接觸式可視測溫,只能在可視的情況下測量設(shè)備表面溫度,并且易受環(huán)境溫度和電磁場干擾,不易實現(xiàn)在線自動化監(jiān)測監(jiān)控,需要人工操作 以上方法受苛刻的環(huán)境條件及電磁干擾的影響都比較嚴重。技術(shù)手段的局限性,使得他們無法從根本上去除這些影響,因此也就無法根本解決提高系統(tǒng)可靠穩(wěn)定性 三、光纖測溫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用可行性 熒光式光纖傳感器測溫系統(tǒng),是專門針對高壓電氣設(shè)備溫度監(jiān)測監(jiān)控應(yīng)用而設(shè)計的,它采用光學(xué)原理的傳感器件和光信號傳輸通道,有著良好的電磁不敏感性,傳感器尺寸小,可靠穩(wěn)定,本安型,易于在狹小的高壓設(shè)備內(nèi)部安裝,能很好地適應(yīng)高壓和大電流的檢測環(huán)境,從根本上解決了電類 1.光纖傳感器是一項適用于高壓設(shè)備測溫 2.建議國內(nèi)高壓設(shè)備廠家接受這一技術(shù)作為工業(yè)標準,并在高壓設(shè)備上的安裝應(yīng)用 3.建議輸變電及發(fā)電行業(yè)業(yè)主在招投標文件中,將這項技術(shù)納入標書范疇 4.建議國內(nèi)電力研究部門積極開展高壓輸變電系統(tǒng)設(shè)備中應(yīng)用這一技術(shù)的研究。 5.這一方法原理簡單,技術(shù)先進,成本隨著市場的迅速擴大正在快速降低 四、目前阻礙光纖傳感技術(shù)在高壓電氣設(shè)備中應(yīng)用的主要問題 1.缺乏國家權(quán)威標準:國家主管部門還沒有出臺相應(yīng)的行業(yè)標準,輸變電行業(yè)業(yè)主及設(shè)計院不愿意主動承擔(dān)應(yīng)用新技術(shù)帶來的政策 2.該技術(shù)的應(yīng)用給設(shè)備制造商在制造工藝及質(zhì)量控制等方面提出更高的要求:由于系統(tǒng)可以對繞組熱點溫度進行直測直讀,要求制造商在設(shè)計 3.市場對新技術(shù)的認知度還不高,對新技術(shù)產(chǎn)品的宣傳推廣力度有待加強 4.用戶在等待質(zhì)量穩(wěn)定、價格適當?shù)膶嵱没?div id="d48novz" class="flower left"> 五、市場現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 由西安和其光電科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)的熒光式光纖傳感器產(chǎn)品,是專門針對高壓電氣設(shè)備溫度監(jiān)測而設(shè)計的,它無論在產(chǎn)品性能 光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用,可以大幅度提高輸變電設(shè)備的安全可靠性,提高設(shè)備運行效率,減輕人員勞動強度。隨著市場認知度的提高 六、結(jié)論及建議 光纖傳感技術(shù)產(chǎn)品的特點非常突出,特別適合應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備的溫度監(jiān)測,相對于傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢是非常明顯的,可以給輸變電及發(fā)電行業(yè)帶來直接的好處,是一項特別值得全面推廣的新技術(shù)。建議國家相關(guān)管理部門積極研究該技術(shù)在電力行業(yè)的推廣與應(yīng)用,積極培育市場,向國內(nèi)研究機構(gòu)提出明確需求,促進應(yīng)用技術(shù)的市場化 建議業(yè)主和設(shè)計部門在充分的市場調(diào)查基礎(chǔ)上,積極推廣這一技術(shù)在行業(yè)的應(yīng)用,將該技術(shù)納入項目招標書標準要求的范疇