[Schlüsselwörter]: I. Gesetze, Merkmale und Vorhersagemethoden der Überhitzung in elektrischen Geräten 1. Externe thermische Fehler Externe thermische Fehler in elektrischen Geräten beziehen sich hauptsächlich auf freiliegende Verbindungen, die aufgrund mangelhafter Verpressung oder anderer Gründe unter hohem Stromfluss eine erhöhte Verbindungstemperatur und einen erhöhten Kontaktwiderstand aufweisen. Dies führt zu einem Teufelskreis und potenziellen Gefahren. Diese Fehlerart macht über 90 % aller externen thermischen Fehler aus. Statistische Analysen von Tausenden in den letzten Jahren festgestellten externen thermischen Fehlern zeigen, dass thermische Fehler in Klemmen und Messerschalterkontakten 77 % aller externen thermischen Fehler ausmachen, mit einem durchschnittlichen Temperaturanstieg von ca. 30 °C. Der durchschnittliche Temperaturanstieg anderer externer Verbindungen liegt zwischen 20 und 25 °C. Basierend auf den Testergebnissen der letzten Jahre lassen sich externe Fehler anhand des Ausmaßes des Temperaturanstiegs in drei Typen einteilen: geringfügig, mittel und schwerwiegend. 2. Interne thermische Fehler Interne thermische Fehler in Hochspannungsgeräten zeichnen sich dadurch aus, dass die Fehlerstelle in Isoliermaterial oder einem Metallgehäuse, wie beispielsweise in Kabeln, eingeschlossen ist. Interne thermische Fehler weisen im Allgemeinen eine lange und relativ stabile Erwärmungszeit auf. Dabei findet ein Wärmeaustausch zwischen der Fehlerstelle und den umgebenden Leitern oder Isoliermaterialien statt, was zu einem lokalen Temperaturanstieg führt. Daher lassen sich interne Fehler in Hochspannungsanlagen (z. B. Kabeln) durch die Messung des Temperaturanstiegs der umgebenden Materialien diagnostizieren. 3. Lokalisierung von Kabelüberhitzungsfehlern: Analysen von Stromunfällen zeigen, dass Kabelüberhitzungsfehler Brände verursachen können, die großflächige Kabelbrände, erzwungene Abschaltungen und eine kurzfristige Produktionsunterbrechung zur Folge haben und somit erhebliche wirtschaftliche Verluste verursachen. Die Unfallanalyse belegt, dass die Überhitzung von Kabelverbindungen die direkte Ursache für Kabelbrände ist. Diese Überhitzung entsteht durch lockere Crimpverbindungen, Oxidation usw., was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führt. Längerer Betrieb bei hohen Temperaturen verursacht eine Verschlechterung und einen Durchschlag der Isolierung, was letztendlich einen Kabelbrand zur Folge hat. 4. Vorhersagemethoden für Kabelüberhitzungsfehler: Basierend auf der Analyse der Merkmale von Kabelüberhitzungsfehlern ist die rechtzeitige Überwachung der Kabelverbindungstemperatur eine effektive Methode zur Vermeidung von Kabelüberhitzung und Bränden. Die Analyse des Alterungsgrades der Kabelverbindung anhand der Temperaturänderungstrends ermöglicht die Alarmierung, bevor ein Fehler tatsächlich auftritt. Kabel, die von Verbindungsüberhitzung betroffen sind, sind meist Hochspannungskabel über 6 kV. Aufgrund der hohen Spannung erfüllen herkömmliche Temperatursensoren die Sicherheitsanforderungen nicht, und traditionelle faseroptische Temperaturmesssysteme weisen den Nachteil langer Abtastzeiten auf. Das faseroptische Gittertemperaturmesssystem vom Typ PIONEER-P ist die beste Wahl zur Überwachung von Überhitzungsfehlern in Hochspannungsanlagen. II. Einführung in das PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystem 1. Funktionsprinzip des PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystems Das PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystem besteht aus Faser-Bragg-Gitter-Temperatursensoren, Singlemode-Glasfaserkabeln (für die Signalübertragung über große Entfernungen), Faser-Bragg-Gitter-Sensornetzwerkanalysatoren und computergestützter Endgerätüberwachung. Im Systembetrieb emittiert die interne Lichtquelle des Faser-Bragg-Gitter-Sensornetzwerkanalysators kontinuierliches Breitbandlicht, das über Glasfaserkabel zu den am Messort eingesetzten Faser-Bragg-Gitter-Temperatursensoren übertragen wird. Die Faser-Bragg-Gitter, die Sensorelemente in diesen Sensoren, reflektieren dieses Breitbandlicht selektiv zurück in ein entsprechendes Schmalbandlicht. Dieses Schmalbandlicht wird dann über dasselbe Glasfaserkabel zurück zum Detektor im Faser-Bragg-Gitter-Sensornetzwerkanalysator übertragen, um die Mittenwellenlänge der von jedem Sensor reflektierten Schmalbandlichter zu bestimmen und so den Temperaturwert an jedem Messpunkt zu ermitteln. Da die Mittenwellenlängenbereiche der von mehreren Sensoren reflektierten Schmalband-Lichtsignale unterschiedlich sind, können diese Sensoren in Reihe geschaltet werden, um simultane Mehrpunktmessungen zu ermöglichen. Dies vereinfacht die Installation der Sensoren und Zuleitungen erheblich und vermeidet die Unannehmlichkeiten der bisherigen punktuellen Messungen. 2. Technische Spezifikationen des PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystems: Temperaturmessbereich: -55 °C bis +125 °C; Messzeit an allen Messpunkten: < 1 Sekunde; Messgenauigkeit: 0,5 °C; Temperaturauflösung: 0,1 °C; Glasfaser-Übertragungsdistanz: über 45 km; Wasserdichtigkeit: IP66; Installationsmethode: uneingeschränkt; Sensorgröße: Φ6 × 35 mm. III. Typische Anwendungen des PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystems in der Energiewirtschaft: Das PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystem nutzt optische Signale zur Messung und Übertragung und ermöglicht so eine stromlose Vor-Ort-Detektion. Gleichzeitig nutzt das System die Gittertechnologie, wobei das Detektionssignal durch die zentrale Wellenlänge des optischen Signals dargestellt wird. Dadurch werden die Nachteile herkömmlicher, auf Lichtintensität basierender optischer Sensoren überwunden. Dies ermöglicht digitale Detektion, hohe Stabilität und lange Lebensdauer. Das PIONEER-P Faser-Bragg-Gitter-Temperaturmesssystem kann Temperaturänderungen an kritischen Punkten von Energieanlagen in Echtzeit überwachen und aufzeichnen. Es sagt lokale Überhitzung voraus, die Brände oder Anlagenausfälle verursachen kann, und bietet so eine zuverlässige Garantie für den sicheren Betrieb der Anlagen vor Ort. Es dient außerdem als Temperaturaufzeichnungssystem für Hochspannungskabelausfälle und gibt Alarme und Wartungshinweise aus, bevor es zu Störungen kommt. Weitere Anwendungsbereiche sind die Echtzeit-Temperaturüberwachung von Mittel- und Hochspannungskabelverbindungen, die Online-Temperaturüberwachung von Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen und Schaltkontakten, die Betriebstemperaturüberwachung von internen Verbindungen von Haupttransformatoren und Laststufenschaltern, die präzise Messung der Kühlwassertemperatur, die Online-Überwachung der Hotspot-Temperatur von Motorspulen (Teilkurzschluss), die präzise Messung der Öltemperatur und die Online-Überwachung der Hotspot-Temperatur von Transformatorwicklungen. Temperaturüberwachung von Überspannungsableitern, Lagern, Batterien und anderen Geräten.