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高压电力设备火灾监测及预警系统

摘要：发电厂或变电站一旦发生高压设备火灾，将会造成重大损失。本文分析

了高压设备发生故障的原因，介绍了一种通过监测温度来检测高压设备故障的方

法，阐述了高压设备故障在线监测系统的功能和应用。该系统的温度在线监测和

火灾预警功能，对保证电厂的安全生产和变电站输变电的安全操作，减少经济损

失起到重要作用。

关键词：高压设备故障温度在线监测火灾预警

在现代社会中，电力工业是国民经济发展的基础，且和人民生活息息相关。

电力事故是国民经济的一大灾难，它不仅影响企业本身的经济效益，而且会给国

家财产和职工的生命安全造成巨大损失。

高压设备包括发电机、变压器、高压开关、高压电缆等是电力工业中重要的

发电和输配电设备，在电力系统中起着十分重要的作用，随着我国城市电网建设

速度加快，封闭式组合电器将得到大量的运用，但相比国外产品，国产封闭式组

合电器和气体断路器在可靠性和运行业绩方面存在较大差距。

在十五期间，电力行业的工作重点将围绕西电东送和全国联网工程展

开。这其中输电、变电工程建设将是重头戏。输电、变电领域的安全事故虽然较

发电等环节的事故一般要小，但对用电企业和人民的日常生活的影响是巨大的。

其破坏性在某种程度上甚至超过了发电事故。

1故障原因分析

长期以来我国的电网设备的应用未得到应有的重视，电力设备技术性能落

后、陈旧，可靠性低，导致事故频繁发生，造成设备损坏，危及人身安全，直接

影响了人民生活和经济建设的发展。

2003年，河北某钢厂的中部站高压开关柜过热爆炸，导致了该钢厂的50吨

炼铁高炉停转，近三十吨的钢水凝固在炉中，直接经济损失高达数千万元。

2001年，上海供电局因高压电缆接头过热引起火灾，大量电缆被烧损，导

致市区大面积停电事故，造成损失近千万。

高压设备刀闸等部位的连接是否紧密，开关表面是否氧化腐蚀,紧固螺栓

是否松动等问题都无法在运行时发现，而这些都是造成高压设备过热甚至出现严

重事故的诱因，如何通过对温度的在线监测来避免事故的发生就成为目前的主要

问题。

2目前常用的温度监测方法

热敏电阻式测温系统:可以显示温度值，但由于每个热敏电阻都需要独立

的接线、布线复杂且热敏电阻易损坏、维护量大;传感器不具备自检功能，需

要经常校验，因此不常采用。

红外探头测温系统:可以在线监测，但由于系统稳定性不高，外加受环境

影响严重，误报较多，也不常采用。

电传感光传输测温系统:可以显示温度值，但是由于采用电学原理测量，

因此只适合6kV以下的开关使用，对于高电压等级的开关则无能为力。

分布式光纤光栅测温系统:这是针对上述系统的缺陷而研制的一种新的温

度在线测试方法，它可对高压设备温度进行在线监测，随时了解高压设备的温度

变化，及时发现高压设备故障并进行报警。

3系统的组成

高压设备温度在线监测系统，采用了当今先进的通信技术、微处理器技术、

数字化温度传感技术及以及独创设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术，避免

了高压设备内强大电场的干扰，完整安全地把数据传送至监视终端。

该系统针对目前高压设备中引发温度故障最频繁的位置设置温度监测点，基

本上分为四大部分:①发电机“定子”轴承温度监测;②高压变压器的绕组

温度监测;③高压开关的开关触点及刀闸温度监测;④电缆沟内高压电缆接

头的温度监测。并且针对这四部分分别设定了相应的温度监测方式。

该系统具有良好的计算机界面、可显示高压设备模拟图,显示传感器所监

测的实际位置及所有高压设备型号、位置及开关刀闸等参数，当运行中高压设备

出现异常时，显示画面及事故音响同时发出报警信号，可通过计算机的高压设备

模拟图上直接查看，并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置，很大程度上提

高了开关柜运行的可靠性及技术管理水平。

3.1系统体系结构

光纤光栅电力电缆测温系统采用全数字化网络结构，提高了整个系统的抗干

扰能力。系统为星型网状拓扑结构，通过光纤分析仪将MIS系统与分布于电缆沟、

开关柜、变压器以及发电机内的传感器连接起来。每个通道可挂接30个智能温

度传感器，易于安装维护与系统拓展。光纤材质传输与光纤传感器监测，现场完

全无电保证系统能在恶劣环境下可靠运行。下图为报警系统简化结构图:

该子系统的温度测点分布在高压开关的触点及刀闸