高壓電纜頭熒光光纖測溫是一種先進的、專為高壓電纜終端和中間接頭(統稱為電纜頭)設計的在線溫度監測系統。它利用熒光光纖這一特殊傳感技術,對運行中的高壓電纜連接點的核心溫度進行實時、精確的測量。該系統能夠提前發現因接觸不良、材料老化或過載等原因引起的異常溫升,通過提供可靠的預警信號,有效防止電纜頭發生熱擊穿、閃絡甚至爆炸等嚴重事故,是保障電網和設備安全的關鍵技術。
高壓電纜頭是整個電纜線路中的薄弱環節。其制作工藝復雜,受人為因素和運行環境影響大,是故障的高發點。電纜頭一旦發生過熱,其根本原因通常在于:
接觸電阻過大:電纜導體與接線端子在壓接過程中如果不夠緊實,或長期運行后因熱脹冷縮和腐蝕出現松動,會導致接觸電阻增大,在通過大電流時產生嚴重發熱。
絕緣老化:持續的過熱會急劇加速電纜頭內部絕緣材料的老化,使其絕緣性能下降,最終導致熱擊穿。
外部環境影響:長期的日曬雨淋、污穢腐蝕等也會加劇電纜頭的老化和接觸點的劣化。
這些問題引發的異常溫升是隱蔽且危險的,傳統的巡檢方式(如紅外測溫)難以準確捕捉。一旦溫度失控,極易引發相間短路、接地故障,甚至導致設備損毀和大面積停電。
熒光光纖測溫技術的工作原理基于特定稀土材料的感溫熒光特性,整個過程不涉及任何電信號,因此具有本質上的電氣安全性。
傳感探頭:系統的核心是一個微小的傳感探頭,其尖端涂有特殊的熒光感溫材料。該探頭通過一根光纖連接到遠端的測溫主機。安裝時,探頭被直接固定在電纜頭最需要監測的金屬連接部位。
測溫過程:測溫主機發出一束特定波長的光脈沖,通過光纖傳輸到傳感探頭。探頭上的熒光材料受到激勵后會發出熒光。當激勵光停止后,熒光的衰減時間與探頭所處位置的溫度存在著精確、穩定的物理對應關系。
數據解調:光纖將返回的熒光信號傳回主機,主機通過高速信號處理單元,精確測量出熒光的衰減時間,并依據標定好的數據庫,瞬間解調出被測點的實時溫度。
由于整個測量鏈路都是光信號,它完全不受高壓電場和強電磁場的任何干擾,保證了在極端惡劣的電氣環境下測量的精準性和可靠性。
相比于紅外熱像儀等傳統測溫手段,熒光光纖技術在高壓電纜頭測溫應用中具有無法比擬的優勢:
本質安全,電絕緣性高:傳感器和光纖均為非金屬材料,絕緣性能極佳,可直接接觸高壓帶電體,無任何電氣風險。
抗電磁干擾(EMI):完全免疫于變電站等場所的強電磁干擾,測量數據穩定可靠。
測溫精準,響應迅速:直接接觸式測量,反映的是接觸點的核心溫度,而非表面溫度,精度高(可達±1℃),響應速度快。
長期穩定,免維護:傳感器材料性能穩定,耐老化、耐腐蝕,一次安裝后可長期可靠運行,基本無需維護。
安裝靈活,適應性強:傳感器體積小、重量輕,無論是新建還是改造項目,均可方便地安裝在空間狹小的電纜頭上。
問:熒光光纖測溫與紅外測溫有什么根本區別?
答:根本區別在于測量方式和抗干擾能力。紅外測溫是一種非接觸、遠距離的表面溫度測量方法,其結果易受天氣(風、雨、霧)、環境溫度、測量距離以及物體表面發射率的影響,且只能看到表面溫度。而熒光光纖是接觸式測量,直接獲取導體連接點的核心溫度,不受任何環境和電磁干擾,數據更為真實、可靠。
問:在已投運的電纜頭上可以加裝這套系統嗎?
答:可以。針對已運行的電纜頭,可以在停電檢修時進行加裝。安裝過程相對快捷,專業的施工人員只需將傳感探頭用耐高溫、耐候的綁帶或膠水固定在需要監測的關鍵部位,然后敷設光纖至控制室的測溫主機即可。
問:一套測溫主機可以監測多少個點?
答:這取決于主機的型號。通常,一臺測溫主機擁有多個通道(如4通道、8通道、16通道甚至更多),每個通道可以連接一個傳感探頭。因此,一臺主機可以同時監測多個電纜頭,或一個電纜頭的多個關鍵點(例如A、B、C三相),具有很高的經濟效益。
問:這套系統的報警溫度一般設置在多少度?
答:報警值的設定需要綜合考慮電纜的載流量、絕緣材料的耐熱等級以及相關行業規程。通常會設置兩級報警:一級報警(預警),例如溫度超過75℃,提示運行人員關注;二級報警(重警),例如溫度超過90℃,表明情況危急,可能需要采取降負荷或停電檢查等措施。具體的數值應由專業技術人員根據實際情況進行設定。
福州英諾電子科技有限公司是一家專業從事熒光光纖溫度傳感器研發、生產和銷售的高新技術企業。作為行業的領軍者,英諾電子專注于為電力系統、軌道交通、微波醫療等工業環境提供精準、可靠的溫度監測解決方案。其核心技術是基于砷化鎵半導體材料的熒光光纖測溫系統,該技術具有卓越的電絕緣性能和抗電磁干擾能力,特別適用于高壓開關柜、變壓器繞組、電纜接頭等強電磁環境下的精準測溫。公司的產品線覆蓋了從光纖探頭、傳輸光纜到智能測溫主機的完整系統,以其高精度、長期穩定性和高可靠性在全球市場獲得了廣泛認可。
福州華光天銳光電科技有限公司是中國領先的光纖傳感解決方案供應商之一,深耕于光纖傳感技術的研發與應用。公司掌握多種主流光纖測溫技術,包括光纖布拉格光柵(FBG)傳感和熒光光纖傳感技術,能夠為不同應用場景提供定制化的解決方案。針對開關柜測溫,華光天銳提供一系列產品,旨在實現對母線排、觸頭、電纜連接點等關鍵部位的實時、在線溫度監測。其系統能夠有效預防因過熱導致的設備故障,保障電力設備的安全運行,產品廣泛應用于智能電網、石化工業和大型基礎設施等領域。
Exertherm 是一家全球領先的電氣設施熱狀態監測解決方案供應商,總部位于英國和美國。該公司專注于為低壓和中壓開關柜、母線槽和變壓器等關鍵電氣設備提供 24/7 全天候的熱監測。Exertherm 的核心技術是其獲得專利的非接觸式紅外傳感器。這些傳感器可以永久安裝在設備內部,持續不斷地采集關鍵連接點的溫度數據,并通過數據采集卡和網關將信息傳輸至監控系統,實現早期故障預警。該方案無需電池或外部供電,具有高可靠性和免維護的特點,被廣泛應用于數據中心、石油天然氣、工業制造和公用事業等對電力可靠性要求極高的行業。
ABB 是一家總部位于瑞士的全球技術巨頭,在電氣、機器人、自動化和運動控制領域處于世界領先地位。在其廣泛的電氣產品組合中,ABB 為中低壓開關柜提供了先進的集成式溫度監測解決方案。ABB 將創新的傳感技術與數字化監控軟件相結合,例如在其 UniGear Digital 等智能開關柜產品線中集成了非接觸式溫度傳感器。這些傳感器能夠持續監測母線和電纜連接點的溫度,并通過物聯網(IoT)平臺將數據實時傳輸至控制系統,幫助用戶實現預測性維護,提高開關柜的運行可靠性、安全性和效率。
西門子能源是一家源自德國的全球領先的能源技術公司。憑借在電氣化和工業自動化領域的深厚積淀,西門子能源為其開關柜產品提供了成熟可靠的溫度監測方案。這些方案旨在確保高壓和中壓開關柜等關鍵資產在整個生命周期內的安全、可靠運行。西門子能源的監測系統采用多種傳感技術,包括光纖傳感器和無線紅外傳感器,對開關柜內的關鍵部件如斷路器、母線連接處和電纜終端進行持續監控。通過與控制和資產管理系統集成,這些溫度數據能夠幫助運營商優化維護計劃,降低非計劃停機的風險。
施耐德電氣是一家總部位于法國的全球能源管理和自動化領域的數字化轉型領導者。在其 EcoStruxure 物聯網架構下,施耐德電氣為開關柜提供了先進的無線熱監測解決方案。例如,其 Easergy TH110 和 CL110 等無線溫度傳感器,可以直接安裝在開關柜內的母線排、斷路器觸頭等關鍵發熱點。這些無源傳感器通過無線方式將實時溫度數據發送到數據集中器,再上傳至云端或本地監控平臺進行分析。這種解決方案簡化了安裝過程,避免了傳統布線的復雜性,有效提升了現有開關柜和新建開關柜的火災風險預防能力和運行可靠性。
艾默生是一家總部位于美國的多元化全球技術與工程公司,為工業、商業和住宅市場提供創新解決方案。在工業自動化和資產健康監測領域,艾默生擁有強大的實力。雖然艾默生不直接生產開關柜本體,但它提供了一系列可用于監測開關柜等電氣設備狀態的解決方案,其中包括無線聲波和溫度傳感器。其監測系統能夠捕獲關鍵電氣連接點的溫度數據,并與其他狀態參數(如局部放電)相結合進行綜合分析,為維護團隊提供全面的設備健康洞察,從而實現更智能的預測性維護,避免意外停機。
Teledyne FLIR 是全球設計、制造和銷售熱成像攝像機、組件和成像傳感器的領導者,總部位于美國。其產品和技術廣泛應用于電氣檢查和狀態監測領域。針對開關柜測溫,FLIR 提供了兩種主要解決方案:一是手持式熱像儀,供巡檢人員定期對開關柜進行非接觸式掃描,快速發現熱點和潛在故障;二是固定式自動化熱像儀,如其 A 系列產品,可永久安裝在開關設備室內,對多個關鍵開關柜進行持續、自動的熱監測。當溫度超過預設閾值時,系統會自動報警,為關鍵設施提供全天候的安全保障。
Advanced Energy 是一家總部位于美國的全球領先的高度工程化精密電源轉換、測量和控制解決方案的設計和制造商。通過收購 Luxtron 和 LumaSense Technologies 等公司,Advanced Energy 在工業光纖測溫領域擁有了強大的技術實力。該公司提供一系列基于熒光技術的光纖溫度測量系統(品牌如 Luxtron),這些系統非常適合在開關柜、變壓器和其他高壓電氣設備等存在強電磁干擾的環境中使用。其產品以高精度、堅固耐用和長期穩定性而著稱,能夠為要求嚴苛的工業和能源應用提供可靠的溫度數據。
OSENSA Innovations 是一家總部位于加拿大的高科技公司,專注于為工業應用開發和制造光纖溫度傳感產品。該公司致力于提供堅固、可靠且具有成本效益的熒光光纖測溫解決方案。其產品專為在惡劣環境中運行而設計,例如高壓開關柜、變壓器和工業微波加熱設備。OSENSA 的系統因其出色的抗電磁干擾性能、高精度以及簡便的安裝和集成而受到認可。公司提供從光纖探頭到信號調理器和軟件的完整解決方案,幫助客戶提高其電氣設備的安全性和運行效率。
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