研究電力電纜線路運(yùn)行溫度在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

雷海

摘 要：針對(duì)目前電力電纜線路運(yùn)行溫度在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題，分析了該類技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值，并提出具體的應(yīng)用方法實(shí)踐，目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電纜線路；在線檢測(cè)；傳感技術(shù)；檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.150

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)電力電纜線路的運(yùn)行安全穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。然而，傳統(tǒng)的熱電偶局部點(diǎn)測(cè)溫技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的目標(biāo)，這就給電力電纜線路運(yùn)行埋下了安全隱患。基于此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從在線測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用方法和應(yīng)用實(shí)踐入手，提高該技術(shù)作用于實(shí)際線路運(yùn)行的普及率，從而達(dá)到電力系統(tǒng)優(yōu)化建設(shè)的目標(biāo)。

1 溫度在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的重要性

電力電纜導(dǎo)體的自身溫度變化是反映其在流程幅值變化的最直接數(shù)據(jù)，換句話說(shuō)，只要掌握了電纜導(dǎo)體處在暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度，就能確定其流量變化。例如，與傳統(tǒng)的熱電偶局部點(diǎn)溫度測(cè)量技術(shù)相比，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)，這就大幅度提高了后期電力電纜平臺(tái)軟件的開(kāi)發(fā)作用效率。此外，電力電纜線路運(yùn)行溫度檢測(cè)在應(yīng)用分布式光纖測(cè)溫技術(shù)后，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路表面溫度和運(yùn)行線路絕緣狀態(tài)溫度。此外，該技術(shù)的應(yīng)用不僅能測(cè)算出電力電纜線路的穩(wěn)態(tài)載流程，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路運(yùn)行中局部過(guò)熱點(diǎn)的位置，這就為線路故障的排查和處理提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)建設(shè)人員并沒(méi)有將其重視起來(lái)，這就使得線路溫度在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用普及推廣十分緩慢?；诖耍嚓P(guān)人員應(yīng)加大電力電纜線路運(yùn)行溫度在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用方法的研究力度，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行建設(shè)作用穩(wěn)定性的發(fā)揮。

2 應(yīng)用方法

2.1 熱效應(yīng)在線檢測(cè)技術(shù)

該技術(shù)是在熱效應(yīng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的電力電纜線路運(yùn)行溫度檢測(cè)技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用方法就是通過(guò)紅外線技術(shù)來(lái)測(cè)量電力電纜的表面溫度，這里指的紅外線技術(shù)是紅外熱像儀。而后，技術(shù)應(yīng)用人員就能根據(jù)獲得的溫度變化信息，計(jì)算出電纜線芯的溫度。由此可見(jiàn)，熱效應(yīng)在線檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了非接觸式的線路運(yùn)行溫度檢測(cè)，從而能夠?qū)ζ溥\(yùn)行情況進(jìn)行一個(gè)較為準(zhǔn)確的診斷。值得注意的是，起核心作用的紅外熱像儀非常容易受周邊環(huán)境的干擾。因此，技術(shù)應(yīng)用人員要嚴(yán)格控制熱效應(yīng)在線檢測(cè)技術(shù)的使用條件。

2.2 新型線式溫度傳感技術(shù)

對(duì)于線式溫度傳感技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)人員要在現(xiàn)場(chǎng)制作一條由導(dǎo)電材料組成的電纜，從而模擬一個(gè)電力電纜線路的運(yùn)行環(huán)境。在此過(guò)程中，技術(shù)人員要將感溫電纜與被測(cè)電纜平行敷設(shè)或與被測(cè)電纜捆扎在一起，這樣一來(lái)，就能測(cè)得被測(cè)區(qū)域的準(zhǔn)確溫度變化數(shù)據(jù)。相關(guān)研究表明，當(dāng)溫度超過(guò)上限時(shí)，感溫電纜會(huì)發(fā)生短路，從而向主機(jī)發(fā)出超溫警報(bào)信號(hào)。但該傳感技術(shù)的應(yīng)用也存在不少缺陷，即其是以破壞作為報(bào)警方式的，這就使得固定的報(bào)警溫度不可操控。具體體現(xiàn)在故障信號(hào)不完整，使得基本的安裝維護(hù)都相當(dāng)困難。因此，電力電纜線路運(yùn)行溫度在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用人員應(yīng)在明確溫度測(cè)試要求的情況下選擇該項(xiàng)技術(shù)。

2.3 光纖傳感在線檢測(cè)技術(shù)

光纖的主要成分是SiO2分子結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)階段，該溫度檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是光時(shí)域反射（OTDR）測(cè)溫技術(shù)。該技術(shù)性能和應(yīng)用效果能最大限度地滿足電力電纜線路實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)的基本需要。但光時(shí)域反射測(cè)溫技術(shù)在實(shí)際進(jìn)行線路運(yùn)行溫度檢測(cè)過(guò)程中仍存在許多不足，即對(duì)激光器和光開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)要求比較苛刻、需要較高的后期維護(hù)技術(shù)以及關(guān)鍵器件的使用壽命較短等。

3 應(yīng)用實(shí)踐

以光頻域反射（OFDR）測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于220 kV電力電纜線路運(yùn)行溫度檢測(cè)為例，該技術(shù)是以不間斷的作用狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的電力電纜線路，其具體檢測(cè)的內(nèi)容包括電力電纜沿線溫度變化和局部位置的溫度變化。首先，技術(shù)應(yīng)用人員在電纜隧道中進(jìn)行人工模擬實(shí)驗(yàn)，即通過(guò)選取幾處典型光纖位置，在被測(cè)現(xiàn)場(chǎng)人工加熱和人工冷卻已敷設(shè)在線路長(zhǎng)度10 km 內(nèi)的 220 kVXLPE 絕緣電力電纜外護(hù)套表面的測(cè)溫光纖，通過(guò)試驗(yàn)得出基于光頻域反射測(cè)溫技術(shù)的電力電纜分布式光纖在線檢測(cè)溫度裝置的實(shí)時(shí)測(cè)溫精度和空間分辨率。其次，再對(duì)測(cè)溫光纖進(jìn)行人工加熱或人工冷卻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)光纖溫度處于相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，用水銀溫度計(jì)計(jì)量其暫態(tài)溫度。這樣一來(lái)，技術(shù)應(yīng)用人員就能與電力電纜分布式光纖在線檢測(cè)溫度裝置實(shí)時(shí)測(cè)取的溫度進(jìn)行比較。最后，就可以得出該測(cè)溫裝置的溫度計(jì)量精度。此外，還可以采用同樣的方法，即用冰水混合物冷卻兩個(gè)相鄰位置的測(cè)溫光纖，并用卷尺實(shí)際測(cè)量?jī)蓚€(gè)位置間的實(shí)際距離。然后，在與以電力電纜分布式光纖在線檢測(cè)溫度裝置實(shí)時(shí)測(cè)取的距離進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算就可以得到該測(cè)溫裝置的空間分辨率。該220 kV電力電纜線路運(yùn)行溫度的檢測(cè)結(jié)構(gòu)為：以光頻域反射測(cè)溫技術(shù)為基礎(chǔ)的CT24000 電力電纜分布式光纖在線檢測(cè)溫度裝置實(shí)時(shí)測(cè)溫精度在 1.5 ℃左右，空間分辨率在 1.0 m 左右。由此可見(jiàn)，測(cè)量結(jié)構(gòu)達(dá)到了大于等于110 kV 電力電纜線路在線運(yùn)行溫度的電壓等級(jí)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，以往采用的電力電纜線路運(yùn)行溫度檢測(cè)技術(shù)都難以滿足實(shí)際需求，相關(guān)人員應(yīng)采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提高溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。就目前來(lái)說(shuō)，可供選擇的技術(shù)有熱效應(yīng)在線檢測(cè)技術(shù)、新型線式溫度傳感技術(shù)和光纖傳感在線檢測(cè)技術(shù)。但相關(guān)研究證實(shí)，這幾種技術(shù)均具有一定的應(yīng)用缺陷。因此，電力電纜線路運(yùn)行溫度檢測(cè)人員要根據(jù)實(shí)際情況，選擇有針對(duì)性的技術(shù)應(yīng)用方法，從而最大限度地提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

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〔編輯：王霞〕