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电缆接头温度在线监测
2019-08-23 17:04:00 来源:本站 浏览:681
随着城市生活用电和生产用电的需求越来越大,电网发展势头日渐迅猛,对配电线路的稳定性也提出了更高的要求。电力电缆作为城市内传输电能的主要通道,平均每年以35%的增量快速发展。电缆故障往往是由接头引起,而6~10kV的配电电缆每隔300~500m中就有一个接头。因此,电缆接头在庞杂的配电网络中不计其数,存在的安全隐患不可小觑。绝缘水平下降往往是电力电缆接头出现故障的主因。

绝缘水平下降,泄露电流增大,损耗随之增加,最终导致温度升高;温度升高又会加速绝缘老化,泄露电流增大,温度再升高,最终导致绝缘击穿。因此,可将电缆接头温度作为电缆运行状态的一个参量,对电力电缆的运行状态进行监测。

1 电缆接头测温方法
电缆接头温度监测在国内外已有不少的研究成果。以信号采集方式划分,主要有电信号测温和光信号测温两类;以有无电源来划分,主要有有源无线测温和无源无线测温两类。

电信号测温法主要有热电偶测温和集成传感器测温两类。光信号测温法主要包括红外测温、光纤光栅测温和基于拉曼散射的分布式光纤测温。有源无线的测温法主要包括数字温度传感器、热电阻及热敏电阻等。采用无源无线的测温方法是一种新兴的测温途径,主要代表是声表面波测温。


热电偶是自发电型传感器,无需外加电源即可测量温度。热电偶传感器的测温原理是基于热电效应。热电偶测温示意图如图1所示。将A、B两根不同材质的导体(或半导体)焊接起来形成一个闭合回路。当接点1和接点2之间的温度不同时,便在回路中产生热电动势,这种现象就是热电效应。

在测温时,将接点1焊接起来作为测量端,放置于被测温度所在地;同时分开接点2,接入显示仪表或者变送器,称为参比端,参比端要保持温度恒定。

电缆接头温度在线监测方法研究综述
图1 热电偶测温示意图

热电偶具有结构简单、制造方便、测温范围宽、准确度较高、稳定性好以及热惯性小等优点,但同时也存在两个缺点:①安装时,当电缆接头较多的情况下,布线繁杂,现场难以维护;②参比端的温度需要保持恒定。而电缆运行环境不同,温度也会不同,此时参比端的温度会随之改变且极难修正。因此,热电偶常用于钢铁工业中钢水温度的连续测量和反应堆测温,监测电缆接头温度时不常采用此方法。



集成传感器由硅半导体制成,也称其为硅传感器。它的基本原理是将补偿电路、放大电路和敏感元件集成封装在一个壳体中,通过测量PN结的电流和电压数值来确定待测物体温度的大小。

集成传感器测温具有反应快、性价比高、体积小以及线性好的特点,适合电缆接头温度在线监测,不足之处在于要预防电缆的电磁干扰对测温精度的影响。

3 光信号测温
3.1 红外测温(略)

红外测温理论是由普朗克黑体分布定律发展而来。红外测温法是通过红外线辐射波长与被测温度之间的函数关系来确定物体的温度。所有温度高于绝对零度的物体一直向外辐射红外能量。物体的表面温度与红外能量的大小和红外波长的分布有着密切联系。因此,只要测得红外波长及其能量大小,就可计算出被测物体的表面温度。

红外测温系统的构成如图2所示。红外测温仪接收到由大气传输过来的被测设备的红外线辐射,被测设备辐射的能量汇聚于红外测温仪探测器上,探测器将辐射信息转换成电信号,经信号处理之后显示输出。

电缆接头温度在线监测方法研究综述
图2 红外测温系统

红外测温仪使用灵活,不需要与被测物体直接接触,但需要工作人员手持设备对电缆接头、刀闸等部位进行测温,适合人工巡检测温,无法实现在线监测。除此之外,还存在价格昂贵、体积大,测量精度受测试距离影响大等缺点。


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