Kịch bản ứng dụng của hệ thống giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt dựa trên phép đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang

Hệ thống giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt dựa trên phép đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang, với ưu điểm cốt lõi là chống nhiễu điện từ mạnh, cách điện cao áp, độ chính xác cao, và thích ứng với không gian hẹp, được sử dụng rộng rãi trong các tình huống khác nhau yêu cầu giám sát thời gian thực các bộ phận quan trọng của nhiệt độ thiết bị đóng cắt, đặc biệt phù hợp với môi trường năng lượng phức tạp mà các công nghệ đo nhiệt độ truyền thống khó giải quyết. Sau đây là phân loại kịch bản ứng dụng chính và mô tả cụ thể:

1. Kịch bản ứng dụng được phân loại theo cấp điện áp

1. Thiết bị đóng cắt trung thế và cao thế (10kV~35kV)

• Kịch bản ứng dụng: 10Thiết bị đóng cắt kV/20kV/35kV (chẳng hạn như KYN28, Dòng XGN) trong các trạm chuyển mạch mạng phân phối đô thị, phòng phân phối dân cư, và phòng phân phối khu công nghiệp.
• Trọng tâm giám sát:
  • Tiếp điểm tĩnh và chuyển động của bộ ngắt mạch, cách ly các tiếp điểm công tắc (điện trở tiếp xúc quá mức dễ gây ra hiện tượng quá nhiệt, đó là điểm lỗi có tỷ lệ mắc cao);
  • Điểm kết nối thanh cái (điểm kết nối thanh đồng quá nóng do quá trình oxy hóa và nới lỏng bu lông);
  • Thiết bị đầu cuối cáp (bộ phận kết nối giữa cáp và thiết bị đóng cắt, dễ dàng tạo ra nhiệt dưới tải dài hạn).
• Đặc điểm yêu cầu: Thiết bị đóng cắt trung và cao thế có số lượng nhiều và phân bố rộng rãi, yêu cầu hỗ trợ hệ thống để giám sát đa điểm (3~6 điểm đo trên mỗi tủ) và quản lý dữ liệu tập trung từ xa. Khả năng chống nhiễu điện từ của sợi quang huỳnh quang có thể tránh được hiệu ứng xung điện từ trong quá trình chuyển mạch.

2. Thiết bị đóng cắt điện áp cao (110KV trở lên)

• Kịch bản ứng dụng: 110Thiết bị đóng cắt cao thế kV/220kV (chẳng hạn như thiết bị chuyển mạch GIS, thiết bị đóng cắt bọc kim loại cách điện bằng khí) trong trạm biến áp và trạm trung chuyển.
• Trọng tâm giám sát:
  • Mối nối thanh dẫn bên trong GIS (quá nhiệt trong môi trường kín dễ gây phân hủy khí SF₆, dẫn đến hư hỏng cách điện);
  • Bộ phận kết nối ống lót và thanh cái (tiếp xúc kém dưới điện áp cao dễ gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ, đe dọa an toàn cách nhiệt).
• Đặc điểm yêu cầu: Yêu cầu cách điện cực cao trong môi trường điện áp cao (cần chịu được điện áp 110kV trở lên). Đặc tính cách điện của sợi quang huỳnh quang (cường độ trường phân hủy sợi >10kV/mm) có thể được lắp đặt trực tiếp gần các bộ phận điện áp cao mà không cần biện pháp cách điện bổ sung, và thích ứng với sự khép kín, môi trường bảo trì thấp của GIS.

2. Kịch bản ứng dụng được phân loại theo ngành

1. Hệ thống điện (Lưới điện và trạm biến áp)

• Yêu cầu cốt lõi: Đảm bảo lưới điện vận hành ổn định, tránh tình trạng mất điện do thiết bị đóng cắt quá nóng (như mất điện cục bộ do tiếp điểm thiết bị đóng cắt 10kV tại trạm biến áp ở TP. 2023).
• Ứng dụng điển hình:
  • Trạm biến áp ra 10kV đô thị (dao động tải lớn, cần theo dõi thời gian thực về mối tương quan nhiệt độ tải);
  • Thiết bị đóng cắt phân phối trong chuyển đổi lưới điện nông thôn (môi trường phức tạp, khả năng thích ứng mạnh mẽ của khả năng chống bụi và chống ẩm của sợi quang huỳnh quang).

2. Doanh nghiệp công nghiệp (Nhà máy, Chế tạo)

• Yêu cầu cốt lõi: Sản xuất công nghiệp dựa vào nguồn điện liên tục, sự cố thiết bị đóng cắt có thể khiến dây chuyền sản xuất ngừng hoạt động (chẳng hạn như phòng phân phối tự sở hữu trong các nhà máy ô tô, nhà máy hóa chất).
• Ứng dụng điển hình:
  • Tủ điều khiển động cơ cao áp nhà máy thép (tải cao, môi trường rung động mạnh, Khả năng chống rung sợi quang huỳnh quang và đặc tính chống nhiễu điện từ phù hợp);
  • Thiết bị đóng cắt chống cháy nổ nhà máy hóa chất (yêu cầu giám sát an toàn nội tại, cáp quang không có nguy cơ tia lửa điện, đáp ứng yêu cầu chống cháy nổ).

3. Vận chuyển đường sắt (tàu điện ngầm, Đường sắt cao tốc)

• Yêu cầu cốt lõi: Hệ thống cấp điện vận tải đường sắt đòi hỏi độ tin cậy cực cao (hậu quả nghiêm trọng của việc tắt máy), thiết bị đóng cắt chủ yếu nằm trong đường hầm, kho chứa xe và các không gian hẹp khác.
• Ứng dụng điển hình:
  • Trạm biến áp kéo tàu điện ngầm 35kV (tác động tải trọng kéo lớn, địa chỉ liên lạc dễ dàng quá nóng);
  • Trạm phân phối đường sắt cao tốc Thiết bị đóng cắt 10kV (môi trường ngoài trời hoặc bán ngoài trời, cần phải chịu được nhiệt độ cao và thấp, mưa và tuyết, sợi quang huỳnh quang có khả năng chống chịu thời tiết mạnh mẽ).

4. Tòa nhà thương mại và dân dụng (Tòa nhà văn phòng, Địa điểm lớn)

• Yêu cầu cốt lõi: Đảm bảo cung cấp điện cho các thiết bị quan trọng như thang máy, điều hòa, tránh ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng do lỗi phân phối.
• Ứng dụng điển hình:
  • Tòa nhà văn phòng siêu cao tầng Tủ phân phối hạ thế (mặc dù điện áp thấp, nhưng tải dày đặc, các khớp nối thanh cái dễ bị quá nhiệt);
  • Thiết bị chuyển mạch phòng phân phối trung tâm mua sắm lớn (môi trường khép kín, Đo nhiệt độ hồng ngoại truyền thống khó xuyên qua cửa tủ, Sợi quang huỳnh quang có thể được tích hợp chức năng giám sát).

3. Kịch bản ứng dụng trong môi trường đặc biệt

1. Môi trường nhiễu điện từ mạnh

Chẳng hạn như thiết bị đóng cắt gần máy biến áp và lò phản ứng (trường điện từ mạnh xung quanh), cặp nhiệt điện truyền thống và cảm biến không dây dễ bị nhiễu gây biến dạng dữ liệu, trong khi sợi quang huỳnh quang truyền qua tín hiệu quang, tránh hoàn toàn các vấn đề ghép nối điện từ.

2. Môi trường bị giới hạn về không gian hoặc khép kín

Chẳng hạn như thiết bị chuyển mạch nhỏ gọn (chẳng hạn như tủ ngăn kéo MNS), Thiết bị đóng cắt khép kín hoàn toàn của GIS, với các thành phần bên trong dày đặc, đo nhiệt độ hồng ngoại yêu cầu mở cửa tủ (rủi ro an toàn tồn tại), trong khi đầu dò sợi quang huỳnh quang có thể được nhúng vào những khoảng trống hẹp (đường kính chỉ 1 ~ 2 mm), đạt được sự giám sát mà không cần tháo gỡ tủ.

3. Độ ẩm cao, Môi trường bụi bặm

Chẳng hạn như nhà máy xi măng, phòng phân phối khai thác ngầm (bụi nặng), phòng phân phối khu vực ẩm ướt phía Nam, Đầu dò sợi quang huỳnh quang sử dụng bao bì bảo vệ IP65 trở lên, chống bụi, chống ẩm, tránh hư hỏng các cảm biến truyền thống do tích tụ độ ẩm và bụi.

4. Kịch bản không cần bảo trì dài hạn

Chẳng hạn như các trạm biến áp không có người giám sát, trạm tăng áp quang điện/năng lượng gió từ xa, Đầu dò sợi quang huỳnh quang là thiết bị thụ động (không cần nguồn pin), cuộc sống phục vụ có thể đạt được nhiều hơn 10 năm, giảm chi phí thay thế tại chỗ bởi nhân viên bảo trì.

4. So sánh khả năng thích ứng của kịch bản với các công nghệ đo nhiệt độ truyền thống

Đặc điểm kịch bản	Hạn chế của công nghệ truyền thống (Hồng ngoại, Không dây)	Khả năng thích ứng Ưu điểm của hệ thống sợi quang huỳnh quang
Điện áp cao, Điện từ mạnh	Rủi ro cách nhiệt cao, dữ liệu dễ bị can thiệp	Cách nhiệt sợi quang, chống nhiễu điện từ, được lắp đặt trực tiếp gần các bộ phận có điện áp cao
Không gian đóng/hẹp	Hồng ngoại yêu cầu đường tiếp xúc tầm nhìn, tín hiệu không dây thâm nhập kém	Cáp quang có thể được bố trí linh hoạt, đầu dò tích hợp mà không cần tháo tủ
Độ ẩm cao, Bụi bặm	Cảm biến dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và bụi, độ chính xác suy giảm	Thiết kế kín đầu dò, chống lại môi trường khắc nghiệt
Không được giám sát dài hạn	Cảm biến không dây cần thay pin thường xuyên, chi phí bảo trì cao	Đầu dò thụ động, tuổi thọ dài, không cần bảo trì

Bản tóm tắt

Các kịch bản ứng dụng cốt lõi của hệ thống giám sát nhiệt độ thiết bị đóng cắt dựa trên phép đo nhiệt độ sợi quang huỳnh quang bao gồm các hệ thống điện trung thế và cao thế, sản xuất công nghiệp, Vận chuyển đường sắt, phân phối xây dựng và các lĩnh vực khác. Đặc biệt trong các tình huống có nhiễu điện từ mạnh, điện áp cao, không gian hẹp khép kín, môi trường khắc nghiệt và yêu cầu hoạt động lâu dài không cần bảo trì, nó thể hiện những ưu điểm mà công nghệ truyền thống không thể thay thế được. Bản chất ứng dụng của nó là đạt được cảm biến nhiệt độ đáng tin cậy, kích hoạt thiết bị chuyển mạch “bảo trì dựa trên tình trạng” để thay thế “bảo trì mất điện định kỳ”, cuối cùng là cải thiện sự an toàn và kinh tế của hệ thống điện.

Cảm biến nhiệt độ sợi quang, Hệ thống giám sát thông minh, Nhà sản xuất cáp quang phân phối tại Trung Quốc