1、会议论文 詹乐明，种鹏蛟，王喜星 . 电缆分布式光纤测温系统的工程及应用 317电缆分布式光纤测温系统的工程及应用 詹乐明，种鹏蛟，王喜星 （国网电力科学研究院，武汉 430074） 摘 要： 介绍了电缆分布式光纤测温系统的基本技术原理和在某工程实际施工中主要工程难点； 结合电缆实际情况，对电缆分布式光纤测温系统进行了安装调试，根据实际需要，对一些技术细节进行了补充和完善，得出了电缆分布式光纤测温系统适宜在电力电缆的广泛应用的结论，同时需要制定工程的配套制度和工作流程。 关键词： 电缆分布式光纤测温系统工程；电缆回路；光缆敷设 1 引言 电力电缆的温度是反映其运行状态的重要参数。通过对电缆表面
2、温度进行测量和监视,可以全面了解其绝缘老化情况、准确评估其工作状态、及时发现其故障隐患,对提高电缆运行可靠性、 减少故障发生次数、降低故障损失具有重要意义。电缆分布式光纤测温系统工程采用光纤外敷电缆表面的方法，通过光的反射监测电缆沿线的温度。施工中的质量直接对测温系统的运行效果具有至关重要的作用。 2 电缆光纤测温技术 电缆光纤测温是光纤敷设于电缆表面，使用基于经过验证的拉曼时域反射技术和 OTDR 光时域反射技术，利用反射光与温度的关系，通过测量反射光的大小来监测光纤沿线的温度。 该技术适用于电厂、变电站、高压电缆线路等电力系统。由该技术集成相关软件组成的电缆光纤测温系统，采用模块化设计思想
3、，配置灵活，贴近工程应用，有效帮助操作人员管理运营系统，有助于降低经营费用和资本开支。 3 某变电站电缆分布式光纤测温系统的工程概况 电缆分布式光纤测温系统的测温光纤采用2芯多模光纤（50/125um） ，而2芯多模光纤既是传感光纤也是数据数据传输光纤。实际应用中由于电缆回路较多、各回路距离不等长，所以需要测温主机能够迅速准确的测量感温光纤上的温度，光纤各回路电缆走向如图1，每回路铺设一条光缆，采用紧贴电缆表面的敷设方式。 大致分配如图： 第一通道测量第16回路；第二通道测量第710回路；第三通道测量第1113回路；第四通道测量14回路和两组环境测量回路。其中，每个通道引一根光缆至四楼中控室内
4、。 各通道内光缆采用串接方式。其中主要工程量为穿越防火墙和沙地、电缆沟埋沙清理，补充新沙及重新掩埋。 图1 电缆光纤走向图 其中一个通道光缆走向图： 光缆从中控室内电缆竖井直接下到3楼GIS电缆引出线位置，沿电缆沟引进地下电缆楼层，经防火层再进电缆隧道、再通过沙地铺设，再进电缆沟，最后从电缆沟引上电缆升空架， 再绕到B相电缆升空架处往下进电缆沟，再通过沙地铺设、经电缆隧道2010 电力电缆状态检修技术交流会会议手册 318 再进防火层，再由地下电缆楼层沿电缆沟到达GIS电缆引出线位置。然后引至电缆C相，沿A相铺设路径铺设C相。 再用同样的方法将这一通道内的其它线路铺设完毕。 4 电缆分布式光纤
5、测温系统工程难点 4.1 光纤敷设 电缆分布式光纤测温系统工程的主要难点在于光纤的敷设，光纤的敷设直接影响到测量到的温度与精度的关系。而光纤的敷设需要注意光纤本身的问题，包括光纤敷设的要点和防止光纤打背扣以及防止牵引时受到损伤的问题。 电缆分布式光纤测温系统工程工作量主要包括电缆沟埋沙清理、光纤敷设、穿越防火墙、补充新沙和重新掩埋。其中，埋沙清理是很容易被忽视的环节，多数人只注意到了快速把沙从电缆沟挖出来就行，而忽视了很重要的一个问题电缆表面的安全问题。把沙从电缆沟中移出来时，一般是用的铁锹，这个时候要尤为注意，不能伤到电缆，当挖到离电缆2至3厘米的时候，此时不能再使用原来的铁锹，而要使用特制
6、的小铲，这样可以避免因为不小心或者是没有留神的情况下，伤到电缆表面的绝缘性能甚至电缆内部线芯。 4.2 工程难点的具体应对方法 光纤敷设中采取的措施 电缆分布式光纤测温系统工程中光纤敷设的要点在于，敷设光纤前，需要根据电缆沟走向图和电缆沟内实际情况选用光缆穿放的管孔的大小和对其位置进行核对。 4.2.1 管孔 管孔的大小直接影响到电缆层的安全，必须注意孔不适宜太大，大了不易封口。如果管孔的口没有封好的情况下，容易给小动物（老鼠、虫类）留下活动的空间，这样长时间以后对电缆的安全是会有很大的影响的。管口不适宜过小，太小或者恰好只能通过光纤时，容易对光缆造成物理性损伤，如果在施工的过程中光缆损伤了，
7、那么将造成这一根连续的光缆不能使用， 造成很大的经济损失。在实际中，管孔的大小以直径 1 到 2 厘米为佳。光缆穿过管孔完成后，需要将管孔封堵严密，防止水份透过以及小动物从中爬过。 4.2.2 打背扣 光纤敷设时，为防止打背扣情况的发生，需要使用两个人，一个人在卷轴处放光缆，另一个人用拉绳牵引光缆，采用“前走后跟，光缆上肩” 的方法。 其中， 牵引力不能超过光缆允许的 80%，瞬间最大牵引力不超过 100%，防止拉坏光缆。牵引力加在光缆的加强件上，并且需要用人值守帮助牵引，在整个敷设过程中，要求组织严密，有专人统一指挥，防止因为牵引力不同步或者移动不同步造成光缆损伤。 4.2.3 光纤的牵引
8、在工程施工中，为保护光缆在牵引过程中不受损伤，所以在光缆穿入管孔或管道拐弯处与其他障碍物有交叉时，采用导引装置或喇叭口保护管等保护。在敷设时，当处于转弯的时候，在牵引端头和牵引索之间加装转环后，有效地防止了在牵引过程中发生扭转而损伤光缆。同时，根据需要可在光缆四周加涂中性润滑剂等材料，以减少牵引光缆时的摩擦阻力，从而减少光缆受到的摩擦损伤。为减少光缆扩张力和提高施工效率，光缆一次牵引长度不宜大于 30m，布线时从中间开始向两边牵引，并每隔 1m 采用扎带固定于电缆表面。 5 工程施工中碰到的一些问题及处理 在工程应用中，光纤沿电缆表面敷设，但是电缆并不是一顺到底，电缆段间有防火墙，光纤也不是随
9、便沿着电缆拉过就行。为保证测量到的温度的准确性，和工程的安全性，必须根据实际情况来做一些调整。 5.1 光纤穿越电缆与电缆之间的防火墙 光纤穿越防火墙时，既要保证光纤的顺利通过也要保持防火墙本身的作用不受到太大的影响。实际中的做法是在靠近高压电缆2cm处穿一个10mm孔洞，让光纤（直径5mm）穿过后，再往空洞内回填防火材料封堵。 5.2 光纤穿越电缆抱箍 有的电缆一回三相， 它们是用抱箍保持在一起的，光纤沿电缆走的时候，会遇到有些抱箍（如从楼上引至地下室下部分）没有空间穿光缆，这时候可以在抱箍外跨越。有些抱箍（如地下室和隧道部分）有穿过空间，这些地方则先铺光缆然后逐个抱箍解开放置光缆再装上。
10、5.3 保证光缆紧贴电缆表面的方法 实际应用中，光纤沿电缆表面距离一长，就很有可能会不能保证光缆紧贴电缆表面，这样很可能会造成测到的温度不是电缆的温度而是周围沙石或者空气的温度。 采用将测温光缆敷设在电缆的表面，安装过程中要确保光缆紧密的与电缆接触。 5.3.1 距离的要求 安装过种中，每隔 0.5-1m，通过扎线将光缆固定在电缆上，同时确保光缆不能承受比较大的应力。 在光缆外面用尼龙绳或尼龙带捆扎，使之充分贴附于电缆接头上。电缆的摆放不同，绑扎也不同。 5.3.2 当电缆单独（单条）摆放时，直接采用尼龙绳及尼龙扎带绑扎固定，保证光纤与电缆接触紧密稳固。 会议论文 詹乐明，种鹏蛟，王喜星 .
11、电缆分布式光纤测温系统的工程及应用 3195.3.3 固定夹具的使用 当电缆品字形摆放时，采用固定夹具、将测温光纤紧密地附着在各相电缆上，并通过金具尼龙绳、胶皮进行绑扎固定，确保光纤与电缆接触紧密稳固。如图 5.3 所示 图5.3 电缆两种不同的摆放的光纤的敷设的方法 5.4 测温光缆的余量留多少比较合适 测温光缆的余量是用来检验测量的温度的精确度或者做为融解点把两段光纤融到一起的作用。测温光缆环（余量部分）的长度（起始端到尾端的展开长度）为 5 米、 10 米为好，也可以根据实际需要进行配置。 5.5 光纤敷设中需要特别注意的地方 5.5.1 测温光缆环起始端和尾端的光缆弯曲处的弯曲半径应不
12、小于光缆直径的 10 倍， 以免损伤测温光纤。 5.5.2 光缆拐弯时，弯曲半径应大于 5 厘米。 5.5.3 光缆接头处使用光缆接头盒。光缆接头盒、终端保护盒应具备高防水密封性能，光纤光缆接头盒绑扎固定在电缆侧面，不得放置在地面或支架上。 6 电缆分布式光纤测温系统工程效果 工程施工完毕后，对工程效果进行验证。对四个通道不同回路中随机选取的光纤余量，每个通道选取一个回路。根据要求，光纤被加热到的温度和测到的温度值差异不能超过一度。 6.1 选取第一通道第一回 50 米处，取光纤余量放入恒温水箱，加热后对温度和位置进行对比，主机显示距离为 51 米，距离差为 1 米，具体如下： 红外测温温度值
13、（C） 主机测到该处温度值（C） 差异 （C） 主机显示距离位置 （米）差异 （米）30 302 0.2 51 1 40 40.5 0.5 51 1 50 50.3 0.3 51 1 55 54.7 0.3 51 1 6.2 选取第二通道第七回 55 米处，对温度和位置进行对比 红外测温温度值（C）主机测到该处温度值（C）差异 （C） 主机显示距离位置（米）差异（米）30 301 0.1 54 1 40 40.4 0.4 54 1 50 50.3 0.3 54 1 55 54.8 0.2 54 1 6.3 选取第三通道第十一回 89 米处，温度和位置进行对比。 红外测温温度值（C）主机测到该处
14、温度值（C）差异 （C） 主机显示距离位置 （米）差异 （米）30 303 0.3 90 1 40 40.2 0.2 90 1 50 50.3 0.3 90 1 55 54.6 0.4 90 1 6.4 选取第四通道第十四回 101 米处，温度和位置进行对比。 红外测温温度值（C）主机测到该处温度值（C）差异 （C） 主机显示距离位置（米）差异 （米）30 305 0.5 100 1 40 40.2 0.2 100 1 50 50.3 0.3 100 1 55 54.9 0.1 100 1 经过验证，按照工程需求，得到的效果满足预期。 7 结论 1.电缆分布式光纤测温系统中工程的工作是整个系统
15、最后好坏的重要组成部分， 需切实采取办法，使得工程与电缆分布式光纤测温系统有机组合，才能达到预期效果。本文涉及的工程，经过一段时间运行以及完善，已达到项目预期目标。 2.电缆分布式光纤测温系统工程要求施工人员认真细心，根据实际情况作出相应的调整，做好记录，并和现场核对，同时勘察现场必须仔细，对细节部分应做好策划工作。 3 电缆分布式光纤测温系统工程是电缆分布式光纤测温系统的基础，工程质量决定整个系统的质量，是不可忽视的重点，工程完工的记录应完整无误，这样为后期的相关处理带来方便。 电缆分布式光纤测温系统的工程及应用作者： 詹乐明， 种鹏蛟， 王喜星作者单位： 国网电力科学研究院,武汉,4300
16、74被引用次数： 1次本文读者也读过(9条)1. 田秀德.冯军.Tian Xiude.Feng Jun 分布式光纤测温技术在港口皮带机系统及筒仓温度监测中的应用期刊论文-港口科技2011(4)2. 李端有.陈鹏霄.王志旺.LI Duan-you.CHENG Peng-xiao.WANG Zhi-wang 温度示踪法渗流监测技术在长江堤防渗流监测中的应用初探期刊论文-长江科学院院报2000,17(z1)3. 赵森.刘茜倩.何文 基于电缆在线光纤测温中损耗对精度影响的研究会议论文-20104. 李志坚.李宁.郝文霞.刘健忠.张淑琴 电力电缆运行温度监测系统的应用研究会议论文-20085. 苏军凯.
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