水电厂主要电气设备及其电缆消防远程监控和预警研究—励磁变压器绕组温度及感烟在线监测子系统设计

水电厂主要电气设备及其电缆消防远程监控和预警研究 — 励磁变压器绕组温度及感烟在线监测子系统 设计

曹光伟 1 张洋 1 闫文峰 1 田征前 1 邓毅 1 陶小龙 1 李金阳 2 鞠军 2 高鑫杰 2 李俊梅 2 徐晓莉 2

1. 贵州乌江水电开发有限责任公司沙沱发电厂）

2. （南京河海南自水电自动化有限公司）

1项目背景

贵州乌江水电开发有限责任公司沙沱发电厂位于贵州省铜仁市沿河县城上游约7km处，距贵阳市442km，距遵义市266km。水库正常蓄水位365m，装机容量1120MW，多年平均发电量45.52亿kWh。厂房为坝后式地面厂房。机组于2013年5月发电。

其中，出线设备概况：电站以220kV电压等级接入电力系统，由3组隔离开关（双接地、带电磁锁），15台电容式电压互感器，15台金属氧化物避雷器组成。220kV电缆概况：主接线为双母线接线，4回进线，5回出线。三回220kV XLPE电缆从开关站接至220kV出线平台接入电力系统。

为了实现水电厂无人值班、安全运行，拟开发建设一套主要电气设备及其电缆消防远程监测和预警平台系统，实现#1-#4机励磁变压器温度及感烟在线监测、220kV五回出线设备全方位温度远程监测及预警等功能。

2子系统功能结构

本子系统主要针对目前干式变压器绕组采用PT铂电阻测温的局限性、延时性及不能真实反应干式变绕组整体的温度变化的问题，采用荧光温度在线监测装置对干式变压器绕组温度及感烟在线监测，荧光温度在线监测装置，是利用荧光稀土物质的寿命随温度变化的规律，对变压器上待测点的温度进行温度感知，并通过光纤通道连接到温度信息解调设备。整套装置包含荧光温度传感器、荧光温度解调仪、温度信息采集及汇总装置、PC端控制软件等。

本项目应用于4套干式变压器（DC09-900/15.75/√3/0.71，三个单相）高低压绕组及低压侧大电流出口，每套干式变压器由3台荧光温度解调仪、3台荧光温度显示器、21个荧光温度传感器、1台空气采样式感烟探测器组成，经1台数据采集单元采集后，在励磁变区域指定位置通过1台多通道数据记录仪进行现场集中显示。

图1 励磁变压器温度及感烟在线监测示意图

3荧光温度在线监测相关设备详细技术参数及性能

采用阿珂法FS03荧光温度传感器、阿珂法FA09荧光温度分析仪、阿珂法FD02荧光温度显示表(数码管)、阿珂法FG01数据采集单元、阿珂法FR02多通道数据记录仪，技术参数及性能如下:

图2 FA-09 荧光温度分析仪

荧光温度分析仪的技术参数如下表：

温度采集单元如下图所示：

图3 FG-01 温度采集单元

温度采集单元的技术参数如下表所示：

荧光温度传感器如下图所示：

图4 FS-03荧光温度传感器

荧光温度传感器的技术参数如下表所示：

图5 荧光温度传感器等设备拓扑结构图

4空气采样火灾探测器详细技术参数及性能

系统采用澳大利亚艾克利斯公司VLP-002空气采样火灾探测器，VLP探测器是VESDA系列烟雾探测产品中的核心组成部分。利用其独特的探测原理，VLP探测器的灵敏度范围可达0.005-20%OBS/m（0.0015-6.25%obs/ft）。VLP探测器属于“极早期烟雾探测报警设备”，它可以在火灾的极早期阶段进行探测，从微量烟雾到极高浓度的烟雾，它都能够提供可靠的探测。VLP探测器是吸气式感烟火灾探测器，它的高效吸气泵采集空气样品，通过空气采样管网传送至VLP探测器。每个进气管都有气流感应器用以监测气流在采样管中的变化。VLP探测器排出采样空气，并可能将采样空气排回被保护区。在VLP探测器内，采样空气被传送至激光探测腔。经过精细过滤的洁净空气可以保护探测腔内的光学元件不受污染。探测腔使用稳定的1级激光源和精细安装的感应器，可以对多种多样的烟雾类型做出最佳响应。探测器的状态、所有报警、服务和故障事件，都通过VESDAnet传输至显示器和外部系统。

图6 VLP-002空气采样火灾探测器

1. AutoAnet™

VLP探测器及其设备通过AutoAnet进行通讯。这是艾克斯公司的容错通讯协议，AutoAnet回路可以在设备间提供全双工通讯网络，即使单点发生接线故障，也可以使网络继续正常运行。它还可以允许用户在单一位置对系统进行编程，并组成模块化基础的VESD系统。

2. AutoLearn™（自学习）
   　　 VLP探测技术使用了独一无二的软件工具，可以确保系统在各种不同的环境下达到最佳的运行状态。AutoLearn™（自学习）功能可以对环境进行监测，在调试期间设定最适合的报警阈值（警告，行动，火警1，火警2），从而对潜在的火灾进行极早期探测和报警，同时避免误报。

3. 参考探测器（Referencing）
   　　 在采用了“补充新鲜空气”功能的情况下，使用空气处理系统的受控环境可能会受到外部污染的影响。参考探测器功能可以确保外部污染不会对被保护区内探测到的真实烟雾浓度产生影响。系统可以有效排除偶发事件，保持持续稳定的运行，避免误报。

4. 性能特征
   　　·极宽的灵敏度范围
   　　·激光烟雾探测技术
   　　·4级可编程报警
   　　·高效吸气泵
   　　·4根进气管
   　　·每根采样管都有气流监测装置
   　　·洁净空气屏障，保护光学元件不受污染
   　　·更换空气过滤器非常方便
   　　·7个可编程继电器
   　　·VESDAnet™
   　　·AutoLearn™（自学习）
   　　·Referencing（参考探测器）
   　　·Eventlog（事件记录）
   　　·模块化的设计
   　　·可选择嵌入式安装

5. VLP-002吸气式感烟火灾探测器功耗：24VDC，无显示模块或编程模块参数表如下：

   	吸气泵，转速3000rpm	吸气泵，转速3000rpm	吸气泵，转速4200rpm	吸气泵，转速4200rpm
   	静止状态	报警状态	静止状态	报警状态
   功率	5.8W	6.96W	8.16W	9.36W
   电缆	240mA	290mA	340mA	390mA

6. 显示模块或编程模块参数表如下：

图7 励磁变压器感烟探测器安装示意图

参考文献：

[1]国务院第115号.电网调度管理条例.

[2]发改委14号令.电力监控系统安全防护规定.

[3]国能安全[2015]36号.电力监控系统安全防护总体方案和评估规范.

[41]DL 476.电力系统实时通信应用层协议.