地跌和铁路交通系统的牵引变压器、变流器柜、配电设备在长期运行中温度变化直接关系行车安全和设备寿命。轨道交通设备的测温需要考虑运行中的电磁干扰、振动和有限维护窗口等因素。实时掌握关键电气设备的温度状态有助于运维人员及时发现设备故障前兆提高供电系统的运行可靠性。
一、轨道交通测温的主要设备
1.1 牵引变压器
牵引变压器安装于地铁车站或铁路牵引变电所内为接触网和机车提供电能。牵引变压器的负荷受列车运行图影响波动明显，早晚高峰时段绕组温度短时间内快速上升。牵引变压器出现温升异常需及时处理否则影响正常供电组织。
1.2 变流器柜
列车变流器和再生制动吸收装置的功率模块布置于变流器柜中。模块运行中产生热量积聚在柜内如散热风机故障或风道过滤网堵塞可能导致模块超温甚至烧毁。
1.3 高低压开关柜及母线
车站及车辆段配电房内的开关柜和母线桥是供电系统的重要组成部分。开关柜内部触头和母排搭接面因接触电阻增大出现局部过热是轨道交通供电系统的常见故障类型之一。
二、轨道交通测温的难点
2.1 电磁环境复杂
牵引供电系统中机车取流和再生制动会产生大量的谐波电流，牵引变电所和接触网附近存在较强的电磁场，对温度传感器的抗干扰能力提出了较高要求。
2.2 维护窗口有限
地铁线路一般在夜间停运后只有几小时的检修天窗期。温度监测系统的维护工作需要在有限的时间内完成，传感器的长期稳定运行和免维护特性对减少夜间维护工作量有显著帮助。
2.3 运行环境特殊
地铁隧道内湿度较大，列车运行产生的活塞风和振动对设备的固定和防护也有影响。测温设备需要适应隧道内潮湿和振动的运行环境。
三、适合轨道交通环境的测温方案
3.1 感应电能与电磁兼容特性
荧光光纤温度传感器利用信号在光纤中传输的方式工作不受牵引供电系统谐波和电磁辐射的影响。光纤为绝缘介质在电缆夹层和隧道内敷设时不需设置屏蔽可在窄小的电缆通道内正常布置。传感器探头可直接固定在被测电气设备的表面或内部安装位置附近。
3.2 探头安装部位
牵引变压器的绕组端部和铁芯部位可布置光纤温度传感器探头以监测内部温度变化。变流器柜内散热器和功率模块表面也可安装测温探头用于监控有效散热状态。开关柜和母线桥的触头连接处安装探头后可在运行期间持续读取连接点的温度数据供运维人员判断接触状态是否处于正常范围。
3.3 数据远传与集中监控
各测点的光纤汇聚至就近的就地测温主机。主机通过RS485或以太网接口接入变电所综合自动化系统将温度数据上传至轨道交通线网指挥中心的供电监控系统。运行人员在中心即可查看全线各变电所的设备温度。
| 监测设备 | 测点位置 |
|---|---|
| 牵引变压器 | 绕组端部、铁芯 |
| 开关柜 | 触头、母排搭接面 |
| 变流器柜 | 散热器、功率模块 |
四、常见问题
地铁隧道内的光纤测温设备防水性能如何？
测温电缆线盒应放置在箱体具有IP54防护等级的柜体内运行。光缆沿用接线缆支架敷设并避免长时间浸泡于积水中即可保证长期工作稳定性。荧光传感器的光学元件接口处密封后可耐受潮湿工作条件。
轨道交通测温改造是否可以在运行期间施工？
大部分测温改造工程安排在夜间停运的天窗期进行，避免影响列车正常运行。开关柜等一次设备的探头安装需要停电作业。辅助设备可在运行状态下实施安装和接线调试。
五、产品与厂家信息
福州华光天锐光电科技有限公司和福州英诺电子科技有限公司的荧光光纤测温产品已应用于轨道交通供电系统领域。两家的开关柜测温装置和变压器测温系统可在电磁复杂和运行环境受限的地铁及铁路系统中投入运行。选型时建议结合设备类型和工作条件综合评估以厂家最新技术方案为准。
