摘要：文章重点介绍了变电站热点温度监测的一种新手段，采用接触式温度感应、工业现场总线等技术，并对高压电力设备热点温度在线监测系统的应用进行了简要分析。
关键词：变电设备；温度监测；应用
随着科技信息化的逐渐推广深入以及安全生产意识的逐步增强，各大发电厂、变电站及工矿企业对电力设备热点分布式在线监测的需求越来越强烈。市场上的一些产品能及时掌握电力设备热点运行温度与电流数据，了解其运行状态，并对可能发生的事故进行预警。但目前用于电力设备热点状态监测的技术及系统还有一些局限性或缺陷，为满足当前电网运行安全可靠性日益增高的需求，以及当前国家发展泛在电力物联网的需要，提出进一步的改进方案是很有必要的。
1系统概述
变电站的电缆沟、电缆夹层等有大量的动力电缆、控制电缆，当电缆过载、绝缘老化、或损坏、发生短路时，会产生巨大的热量，破坏电缆绝缘层，导致事故或火灾的发生，严重时甚至造成大面积停电，直接威胁变电站的安全运行。变压器在运行中因交变磁通使铁心中产生涡流损耗和磁滞损耗，又因负载电流使线圈中产生电阻损耗。这两部分损耗全部转变为热能，从而使变压器的铁心和线圈发热，使变压器温度升高。若变压器产生的热量与其散发出去的热量不平衡，如冷却系统故障，则变压器会因温度过高而烧毁甚至爆炸。另外在变压器内部发生故障时，其绕组温度将发生异常，如硅钢片的层间绝缘被破坏和铁芯发热，可以使铁芯产生局部过热。如果变压器持续在高温状态下运行，其使用寿命将大大降低或发生重大事故。采用TDS200热点探测预警系统，以美国进口的线型温度传感器—HSD-T热点探测器为温度检测元件，对变电站电缆沟、电缆夹层、电缆隧道、变压器的温度进行实时连续监测。系统具有多级报警和温升预警，根据现场实际状态设定报警值，及时、准确地发出预警信号，使用户具有更多的时间采取相应措施，避免火灾或大面积停电等严重事故发生或扩大，保证变电站的安全运行。
2系统设计
2.1整体设计
2.1.1系统结构
采用TDS200热点探测预警系统，系统主要由热点探测器、信号采集单元和监控主机组成。
HSD-T热点探测器作为线型温度传感器，处于系统的最前端，实时检测监测区域的最高温度，输出直流mV信号。信号采集单元采集热点探测器信号，以RS485总线方式传输至中控室的监控主机。站级监控主机一般布置在变电站中控室，通过RS485总线与现场采集单元通讯，集中监测该站点所有区域的温度信号，输出干接点或RS485总线接口与火灾自动报警系统连接，同时通过以太网或无线接口将数据传送至调度中心的中央监控主机。中央级监控主机，布置在省调度管理中心，集中监控全省变电站电缆和变压器温度。
2.1.2功能特点
最高温度：热接点不固定，始终与热点探测器沿线最高温度相对应。实时监测、无盲区：连续、实时监测电缆、变压器的温度。多级报警：2级温度超限报警、温升速率（ROC）预警，报警值可调。测温范围宽：-40℃～+260℃，探测器在此温度范围内报警后自动恢复。本质安全：探测器部分无需外加电源，自动产生信号，本质安全，可直接用于危险区域（1区、2区）。无需现场标定：测温报警性能不受外界环境与使用时间影响，不需要定期标定，稳定可靠，维护方便。多种报警输出：干接点、声光、无线、总线接口输出。使用简单，维护方便：根据监控区域大小，灵活选择热点探测器长度，分区铺设，定位准确，快速查找隐患位置。使用寿命长：探测器弯曲性好，抗拉性强，防湿防潮，耐腐蚀，耐高低温，抗老化，抗电磁干扰，能够在等恶劣环境下期运行，使用寿命大于10年。可靠性、稳定性高：完善可靠的系统自检功能，自动检测系统主机、现场采集单元等设备的状态。分级监控与管理，系统相对独立，运行状况不会影响变电站其他系统的运行，安全、稳定、可靠。系统组网灵活，兼容性、扩展性强：模块化结构，多种信号输出接口，既可单独使用，也可组装大型温度监控预警系统。
2.2温度信号检测
2.2.1探测器选型
根据变电站电缆分布广、数量多、环境复杂等特点，系统选用美国进口的线型温度传感器——HSD-T热点探测器，该探测器连续产生与其长度所及范围内之最高温度相对应的毫伏信号，实时测量监控区域的最高温度。它集传统感温电缆、分布式感温光纤、点式测温等产品的优点为一体，又解决了感温电缆不能实时测温误报率较高、分布式光纤易断分区安装维护不便、点式测温存在盲区等缺陷，特别适用于变电站电缆、变压器温度的实时监测。
2.2.2监测区域设计
系统监测电缆沟、电缆夹层、电缆竖井、变压器等区域的温度，共设计20个监控区域，每个区域使用1支热点探测器，共用1650m。
2.2.3安装方案
HSD-T热点探测器外层护套为聚四氟乙烯，其外径小、重量轻、耐高低温、耐腐蚀、柔韧性好，可以根据现场情况采用多种安装方式。安装时应注意探测器的安装位置距离被保护区域或设备不应超过2米，探测器弯曲半径不应小于0.05米。
1)安装于电缆夹层、电缆沟
热点探测器安装在电缆沟、电缆夹层等区域时，宜以正弦波紧贴被测电缆的方式铺设，如图所示，固定卡具选用阻燃塑料卡具。
固定卡具的数目计算方法如下：固定卡具数目=正弦波半波个数×2+1
铺设热点探测器的长度按下列公式计算：
热点探测器的长度=托架长×倍率系数
2）安装于变压器
直接环绕在变压器本体表面和油枕上。在变压器本体上中下部位环绕三圈，油枕环绕3-5圈，实现对变压器全方位的温度监测。使用专用磁铁将探测器直接吸附在变压器壳体上。安装示意图如下所示。
结语
电力设备热点温度监测预警系统结合线型测温技术、工业现场总线、数据分析技术，根据不同场合（户外高压线缆、室内高压箱柜线排等）采用缆式、接触式温度测量方式测量电力设备热点温度。应用于电力行业将减少因接触点过热而发生的火灾，对提高变电站的安全性有着积极和深远的影响，通过对监测数据的分析，及时发现并消除安全隐患，提高电网运行安全可靠性。
参考文献
[1]张军.智能温度传感器DS18B20及其应用[J].仪表技术，2010，（4）.
[2]赵振兵，高强，苑津莎.一种变电站电气设备温度在线监测新方法[J].高电压技术，2008，（8）.
论文作者:赖武光
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：热点论文; 探测器论文; 温度论文; 变压器论文; 变电站论文; 电缆论文; 测温论文; 《电力设备》2019年第4期论文;