[发明专利]超高压气体绝缘金属封闭输电线路温度监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型水电工程高电压、大电流电力传输设备，特别是一种超高压气体绝缘金属封闭输电线路温度监测方法。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路GIL系统是一种采用气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备，气体绝缘金属封闭输电线路简称为GIL。对于大型水电工程采用地下厂房的布置形式，当采用GIL作为高压连接线路时，经常布置在连通地下厂房与地面开关站或出线站的竖井中，落差往往高达数百米。

出线竖井往往受地理环境的制约，不会有太大的空间。而作为连接地下厂房与户外的竖井往往又由于烟囱效应而具有一定的自然通风能力。当GIL设备运行时，大电流流经其导体，导体和外壳成为一个发热体，随着运行电流增大，导体热量也相应增大。根据研究和计算布置在高落差垂直竖井中的GIL设备可不装设强迫通风设备，采用自然通风可满足设备冷却要求。

大电流流经狭小空间中布置的GIL设备，对GIL设备长期运行温度进行监测，观察其沿竖井高度的温度变幅，确定GIL在竖井中的温度分布曲线，进一步研究GIL在高落差竖井中温度随竖井高度的变化，验证高落差垂直竖井中的GIL设备自然冷却效果，对设备安全稳定运行是一种保障。因此，针对高落差竖井中GIL设备的温度监测进行研究，从而优化设计，对GIL系统的安全运行具有十分重要的意义。

一般对于长距离的大范围的温度检测较长用的方法是：1）缆式线型多级定温探测器，它由两根弹性钢丝分别包敷两种不同热敏系数的热敏材料，绞对成型，以实现不同温度等级的多级报警和相同温度等级的二级报警。线缆外绕包带再加外护套而制成。

 2）智能型线型感温电缆，它是通过将感温电缆各线芯之间组成互比较的监测回路，根据阻值变化响应现场设备或环境温度的变化，从而实现感温探测报警的目的。可恢复线型感温探测器根据线芯数主要有两芯、三芯和四芯。感温电缆各线芯之间的绝缘层为一种特殊的负温度系数材料，线芯间的NTC负温度系数电阻呈现负温度特性，NTC正常情况下电阻很大，当感温电缆周围温度上升，线芯之间的阻值大幅下降，在不同温度下其阻值变化不一，因此可以选择某一具体温度下进行预警或火警。在正常情况下，其阻值达千兆欧级，线芯中通过微弱电流，据此监视探测器的工作状态。当温度上升到60-100℃左右(或报警温度在60~180℃之间,其阻值能明显下降至几百兆欧至几十兆欧，呈对数函数的比例关系。

由于现有的长距离的大范围的温度检测需要在缆线上加装电路和传感器件，对较复杂的现场维护带来不便。

发明内容

本发明的目的是提出一种长距离、大范围、不用维护的超高压气体绝缘金属封闭输电线路温度监测方法。

本发明的技术方案是：设计一种超高压气体绝缘金属封闭输电线路温度监测方法，它包括在高落差竖井中分布的垂直竖井、气体管道平洞、排风洞及在垂直竖井井壁中排列的气体绝缘金属封闭输电线路GIL设备，其特征是：在垂直竖井井壁中排列的气体绝缘金属封闭输电线路GIL上设置有分布式测温光纤，测温光纤与另一端的检测电路光连接，检测电路向垂直竖井井壁中的测温光纤一端发送激光和检测测温光纤返回的散射光，当垂直竖井井壁中的测温光纤温度变化时，根据光纤返回的散射光的频率变化量和返回的时间计算出测温光纤温度分布。

所述的检测电路包括激光源、光学器件、光电接收器、锁相放大器、微处理单元，激光源通过光学器件的输入端向测温光纤发送激光，测温光纤返回的散射光通过散射光返回窗口接收散射光，接收的散射光再与激光源提供的参考光进行叠加输入到光电接收器，光电接收器经锁相放大器后输出低频脉冲信号给微处理单元，由微处理单元根据低频脉冲信号和光纤返回的时间计算出测温光纤温度分布。

所述的测温光纤由搀杂的石英玻璃制成，石英玻璃由SiO2分子组成，测温区的温度热使分子晶格产生振动，如果光照射在受热激发而振动的分子上，光量子和这些振动的分子发生相互作用，光纤中会发生喇曼散射，散射光的光频率发生频率变化，反斯托克斯光的强度和温度有关，光频率发生频率变化和温度有关，检测测温光纤的生频率变化量得到散射光区域的温度。

所述的散射光返回窗口包括三个通道，两个测量通道和一个参考通道，两个测量通道中一个是反斯托克斯，另一个是斯托克斯，反斯托克斯光的强度和温度有关，斯托克斯线和温度无关，参考通道的光和反斯托克斯光经过滤光进入光器件，然后经光器件转化为电信号。

所述的测温光纤端部套有吸光套。

所述的分布式测温光纤设置在垂直竖井中三相平行布置的气体绝缘金属封闭输电线路GIL设备中的GIL B相上。