電纜接頭溫度在線監(jiān)測(cè)方法研究綜述

袁帥

摘要：電纜接頭在龐雜的電網(wǎng)中不計(jì)其數(shù)，存在的安全隱患不可小覷。電纜接頭溫度升高會(huì)加速絕緣老化，泄露電流增大，溫度再升高，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。因此，可將電纜接頭溫度作為電纜運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)參量，對(duì)電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：電纜接頭;溫度;在線監(jiān)測(cè)

前言

隨著社會(huì)的進(jìn)步以及人們生活水平的提高，各類用戶對(duì)商業(yè)、工廠、居民用電的供電可靠性要求越來(lái)越高。對(duì)供電企業(yè)而言，如何提高電纜線路供電質(zhì)量，保證供電可靠性，降低各類故障隱患的發(fā)生概率顯得越來(lái)越重要。通過(guò)對(duì)以往電纜線路故障原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)因中間接頭故障而引起的電纜線路故障在各類故障原因中占比最大。

1電纜接頭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊劃分

為實(shí)現(xiàn)電纜中間接頭運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用測(cè)溫、測(cè)濕、通信、電源等模塊組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為保證監(jiān)測(cè)方案技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、預(yù)期效果、實(shí)施的難易程度、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的概率、時(shí)間性等，對(duì)方案中的每個(gè)模塊獨(dú)立進(jìn)行分析比較，確定最佳方案。

1.1測(cè)溫模塊

1.1.1測(cè)溫探頭安裝方式考慮不改變電纜中間接頭整體結(jié)構(gòu)、安裝方便、數(shù)據(jù)可靠有效等方面，選擇貼著中間頭表面安裝。測(cè)量方法考慮安裝環(huán)境密封，基本不受外界影響，選擇采用精度高的熱敏電阻測(cè)溫方法。經(jīng)測(cè)試，該方案測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏、可靠。

1.1.2溫度報(bào)警值參數(shù)設(shè)定：溫度報(bào)警值分為閾值報(bào)警、相對(duì)溫升報(bào)警兩種，每種三級(jí)（關(guān)注、預(yù)警、報(bào)警）。

1）閾值報(bào)警：根據(jù)規(guī)范《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》（DL/T664—2008）要求，電氣設(shè)備缺陷溫度每升高1℃，設(shè)備的運(yùn)行電流容量比額定容量減少1.8%，電氣設(shè)備連接點(diǎn)最高溫度不得超過(guò)規(guī)范DL/T664—2008的要求。通過(guò)相關(guān)查閱相關(guān)資料確定電纜芯溫度與表皮溫度關(guān)系，分別取表1數(shù)據(jù)為相關(guān)報(bào)警閾值。

表1溫度報(bào)警閾值

2）相對(duì)溫升報(bào)警：測(cè)溫裝置中設(shè)置三個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中兩個(gè)監(jiān)測(cè)電纜中間接頭溫度（取其高者），另外一個(gè)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。兩者溫差為相對(duì)溫升，分別取表2數(shù)據(jù)為報(bào)警閾值。

表2相對(duì)溫升報(bào)警閾值

1.2測(cè)濕模塊

測(cè)濕模塊選用AM2302復(fù)合傳感器成熟產(chǎn)品，其高性價(jià)比、性能卓越、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快。將濕度測(cè)試探頭放置于保護(hù)管內(nèi)部最下方，如果裝置內(nèi)進(jìn)水，漫過(guò)該裝置就能測(cè)到濕度為100%，就知道裝置內(nèi)已經(jīng)進(jìn)水，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)主站的相關(guān)模塊發(fā)出報(bào)警短信。

1.3智能溫、濕度傳感器

電纜中間接頭表面溫度和環(huán)境濕度采集完成后，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)積累后形成溫、濕度曲線，設(shè)定采集數(shù)據(jù)和發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)間間隔，完成數(shù)據(jù)處理和各功能銜接。該模塊還設(shè)有錯(cuò)誤或異常自動(dòng)重啟功能，使其在非故障狀態(tài)下能夠自動(dòng)修復(fù)。

1.4通信模塊

電纜中間接頭所處環(huán)境惡劣，監(jiān)測(cè)位置分散，距離較遠(yuǎn)，而且地表禁止安裝任何設(shè)備，故智能溫、濕度傳感器采用GPRS和433M兩種通信方式將采集數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)方主站，主站對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與報(bào)警參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)發(fā)生設(shè)定的報(bào)警事件時(shí)，報(bào)警信息以短信方式自動(dòng)發(fā)送給相應(yīng)人員，以達(dá)到故障提前判斷、快速定位、消除隱患的目的。

1.5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源

整套系統(tǒng)的供電采用外置鋰電池方案，電池性能穩(wěn)定，續(xù)航能力強(qiáng)，使用壽命在兩年以上，可為整套系統(tǒng)提供可靠供電。電池外置，便于更換維護(hù)。

2電纜接頭溫度監(jiān)測(cè)——以熒光光纖檢測(cè)法為例

2.1整體設(shè)計(jì)

在熒光光纖測(cè)溫系統(tǒng)之中，主要是由人機(jī)交互管理系統(tǒng)和光電信號(hào)檢測(cè)處理2個(gè)部分組成。其中，人機(jī)交互關(guān)系統(tǒng)包含了數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)以及顯示;而廣電信號(hào)檢測(cè)處理則包含熒光檢測(cè)、熒光激發(fā)等部分。

2.2系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

考慮到城市供電穩(wěn)定性的要求，現(xiàn)場(chǎng)的研究?jī)H僅是針對(duì)安裝測(cè)試，沒(méi)有條件在線進(jìn)行檢測(cè)，但是實(shí)驗(yàn)室之中有溫升實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)其系統(tǒng)的可行性來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2.1傳感器安裝

簡(jiǎn)易安裝方式。在電纜接頭的外側(cè)安裝光纖溫度傳感器，也就是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后做好對(duì)應(yīng)的修正處理，考慮到監(jiān)測(cè)點(diǎn)沒(méi)有在銅排上設(shè)置，導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量溫度有偏差。如果固定偏差，那么可以做好簡(jiǎn)單的修正處理。但是如果外界的溫度不夠穩(wěn)定，或是出現(xiàn)不均勻散熱的問(wèn)題，就會(huì)直接影響溫度測(cè)量。插入式安裝方式。在電纜的接頭上進(jìn)行開(kāi)孔處理，然后在接頭內(nèi)部插入光纖，選擇利用絕緣材料來(lái)實(shí)施填充開(kāi)孔處理。這一種方式雖然可以對(duì)電纜接頭溫度進(jìn)行直接的檢查，但是其本身的安裝復(fù)雜，并且容易出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)絕緣性產(chǎn)生影響。嵌入式安裝方式。為了對(duì)電纜接頭溫度進(jìn)行準(zhǔn)確直接地檢測(cè)，又不會(huì)對(duì)接頭絕緣特性產(chǎn)生破壞，就須改進(jìn)電纜接頭。

2.2.2溫升實(shí)驗(yàn)

考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)條件不足，在經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)之后，在實(shí)驗(yàn)室之中進(jìn)行溫升的對(duì)比試驗(yàn)。在本次的操作之中，選擇3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行對(duì)比，主要是包含發(fā)熱體溫度、建議安裝方式、嵌入式安裝方式，通過(guò)溫控設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱體溫度的合理調(diào)整，就會(huì)有溫升曲線對(duì)應(yīng)生成。再配合三路溫度檢測(cè)，就會(huì)獲取相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)?；诰唧w的信號(hào)，然后通過(guò)通信直接將其傳遞到上位機(jī)。之后，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)之中的詳細(xì)記錄，再配合軟件處理，這樣就可以將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線獲得?；谇€圖和表格分析，通過(guò)檢測(cè)表面溫度，不僅可以將溫度上升趨勢(shì)表現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也會(huì)受到實(shí)際環(huán)境溫度的影響，并且其溫度越高和真實(shí)溫度之間就會(huì)產(chǎn)生越大的差距，這樣就不能準(zhǔn)確地檢測(cè)觸頭溫度。但是通過(guò)嵌入式安裝處理，就可以準(zhǔn)確檢測(cè)其真實(shí)的溫度，并且誤差會(huì)控制在3%之內(nèi)，隨著溫度的持續(xù)提升，還會(huì)進(jìn)一步減小其誤差，并且讓溫度保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在工程實(shí)施中，相比正常的運(yùn)行溫度檢測(cè)，在出現(xiàn)故障后的溫度異常升高，因此檢測(cè)意義更大。所以，本文基于熒光光纖測(cè)溫系統(tǒng)，與嵌入式安裝相互配合，這樣就可以測(cè)量各種不同溫度的接頭溫度，特別是在事故模擬時(shí)，在高溫環(huán)境下，其準(zhǔn)確度也會(huì)有所提升。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析也可以證實(shí)，熒光光纖測(cè)溫系統(tǒng)可以在電纜接頭溫度檢測(cè)中使用。在實(shí)驗(yàn)條件下開(kāi)展了溫升測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，也證明了在電纜接頭溫度檢測(cè)中利用熒光光纖測(cè)溫系統(tǒng)，其本身?yè)碛休^高的準(zhǔn)確性，不過(guò)發(fā)熱體表面的測(cè)溫曲線和實(shí)際的溫升曲線之間可以保持相互匹配的狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，通過(guò)本文的分析與探討，對(duì)于熒光壽命的基本原理進(jìn)行介紹，配合主網(wǎng)項(xiàng)目特點(diǎn)的合理考慮，研發(fā)出熒光光纖溫度傳感器檢測(cè)電纜接頭溫度的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)本身的精度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能的完善，并且也可以滿足電纜接頭溫度在線監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求。所以，本文的研究具有較高的可行性，也希望在后續(xù)的研究中能夠得到進(jìn)一步深入的分析探討。

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