FOT荧光体光纤测温技术及应用 CNR221-124

这个项目要解决什么背景问题？

电力系统中，变压器、电抗器、断路器等关键设备长期处于高电压、强电磁场环境下运行。绕组、母线和电缆接头等部位的温升直接影响设备绝缘寿命与运行安全，温度监测因此成为状态检修的重要依据。

传统测温手段在强电磁环境中存在明显局限。热电偶和热电阻属于电信号传输，易受电磁干扰和射频干扰影响，信号失真时有发生；红外测温为非接触方式，但受表面发射率和视角限制，难以直接获取绕组内部温度。这些方法在高压设备内部测温场景中均不够理想。

荧光体光纤测温技术利用荧光余辉与温度之间的对应关系，通过光纤传输光信号实现温度感知。光纤本身绝缘、无源、抗电磁干扰，适合在电力设备内部长期布设。本项目即围绕该技术的工程化应用展开，面向试验部及相关现场场景进行验证与推广。

现场存在哪些具体问题？

• 电磁干扰导致信号失真。传统电学传感器在高压开关场和变压器附近工作时，电磁与射频干扰会叠加在信号上，造成温度读数波动甚至跳变，影响判断。
• 绝缘配合困难。金属导线和电学传感器引入设备内部后，可能改变原有电场分布，增加绝缘设计难度，在断路器、母线等紧凑结构中尤为突出。
• 无法直接测量绕组温度。绕组热点温度是评估变压器负载能力和绝缘老化的关键参数，但红外等方式只能测表面，难以反映内部真实温度。
• 长期稳定性不足。部分电学传感器在高温和强场环境下易漂移，需要频繁校准，维护工作量大，难以适应长期在线监测需求。
• 安装位置受限。真空断路器、有载分接开关、电缆接头等部位空间狭小、电场集中，传统传感器难以布设，存在监测盲区。

本项目的创新目标是什么？

项目目标是形成一套适应电力现场环境的荧光体光纤测温应用方案，实现变压器和电抗器绕组温度的直接测量，并涵盖真空断路器、有载分接开关、母线及电缆接头等部位，在强电磁干扰条件下保持信号稳定，提高温度监测的稳定性和涵盖面。

技术方案如何实现？

现场如何判定与分步落实？

首先，围绕「FOT荧光体光纤测温技术及应用」对应的现场需求，按正文已述条件落实：绕组、母线和电缆接头等部位的温升直接影响设备绝缘寿命与运行安全，温度监测因此成为状态检修的重要依据。

然后，按技术方案继续推进：荧光体光纤测温技术利用荧光余辉与温度之间的对应关系，通过光纤传输光信号实现温度感知。

若现场仍出现正文所述异常或瓶颈，则应对照方案复核并处理：本项目即围绕该技术的工程化应用展开，面向试验部及相关现场场景进行验证与推广。

荧光体光纤测温系统由荧光体探头、传输光纤和解调装置组成。探头端涂覆荧光材料，受激发光照射后产生余辉，余辉衰减时间随温度变化。解调装置采集荧光信号并计算衰减时间常数，进而换算出探头所处位置的温度。光纤仅传输光信号，不传导电流，因此天然具备绝缘和抗电磁干扰能力。

现场操作时，将荧光体探头贴附或埋设在待测部位，如变压器绕组表面、母线连接处或电缆接头内部，传输光纤沿设备结构引出至解调装置。解调装置可安装在控制柜或就地箱体内，输出温度数据供运行人员查看。安装过程不改变设备主绝缘结构，也不需要额外供电至探头端。

针对不同设备，探头封装形式和布设路径有所区别。绕组测温注重探头与导体表面的热接触；断路器和分接开关测温注重探头的小型化和耐振动；电缆接头测温则关注探头与绝缘材料的兼容性。通过分类设计，该技术可适配多种电力设备场景。

创新亮点有哪些？

• 抗干扰能力强：光纤传输光信号，不受电磁和射频干扰影响，在高压开关场和变压器附近仍能稳定输出温度数据。
• 绝缘性能好：探头和光纤均为绝缘材料，不引入金属导体，不改变设备内部电场分布，适合高压设备内部布设。
• 直接测量绕组温度：探头可贴近绕组导体，获取传统红外方式难以得到的内部温度，为负载能力评估提供依据。
• 适应狭小空间：光纤径细、可弯曲，探头体积小，能够布设在真空断路器、有载分接开关和电缆接头等紧凑部位。
• 维护量低：荧光体探头无源、无漂移，长期运行稳定性好，减少现场校准和更换频次。

落地应用效果如何？

该技术已在试验部和相关现场完成应用验证。在变压器和电抗器上，实现了绕组温度的直接监测，数据连续稳定，未出现因电磁干扰导致的异常跳变。在真空断路器、有载分接开关、母线和电缆接头等部位，探头布设顺利，测温结果与运行工况吻合，填补了原有监测盲区。

运行人员反馈，荧光体光纤测温系统读数直观、维护简单，为设备状态判断提供了新的温度依据。与传统方式相比，该方案在抗干扰、绝缘配合和测温位置覆盖方面均有明显改善。

产出物：荧光体光纤测温探头及配套解调装置、针对变压器绕组和开关类设备的布设工艺方案、现场应用测试记录。

适用场景：变压器和电抗器绕组测温、真空断路器测温、有载分接开关测温、母线及电缆接头测温，以及其他强电磁环境下的温度监测场合。

常见问题

Q：荧光体光纤测温是否需要给探头供电？

A：不需要。探头为无源器件，仅通过光纤传输光信号，现场无需在探头端引入电源，减少了绝缘和布线问题。

Q：该技术能否替代传统测温方式？

A：在强电磁干扰和需要直接测量内部温度的场景中，该技术具有明显优势，可作为传统方式的有效补充；具体选用需结合设备结构和监测需求确定。

Q：光纤在设备内部长期运行会不会老化？

A：所用光纤和封装材料根据设备运行环境选择，耐温和耐老化性能满足现场要求。实际应用中未出现因光纤老化导致的测温异常。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

本文由中广研创新整理。