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電纜接頭溫度在線監測
2019-08-23 17:04:00 來源：本站 瀏覽：4139
隨著城市生活用電和生產用電的需求越來越大，電網發展勢頭日漸迅猛，對配電線路的穩定性也提出了更高的要求。電力電纜作為城市內傳輸電能的主要通道，平均每年以35%的增量快速發展。電纜故障往往是由接頭引起，而6～10kV的配電電纜每隔300～500m中就有一個接頭。因此，電纜接頭在龐雜的配電網絡中不計其數，存在的安全隱患不可小覷。絕緣水平下降往往是電力電纜接頭出現故障的主因。
絕緣水平下降，泄露電流增大，損耗隨之增加，最終導致溫度升高；溫度升高又會加速絕緣老化，泄露電流增大，溫度再升高，最終導致絕緣擊穿。因此，可將電纜接頭溫度作為電纜運行狀態的一個參量，對電力電纜的運行狀態進行監測。
1 電纜接頭測溫方法
電纜接頭溫度監測在國內外已有不少的研究成果。以信號采集方式劃分，主要有電信號測溫和光信號測溫兩類；以有無電源來劃分，主要有有源無線測溫和無源無線測溫兩類。
電信號測溫法主要有熱電偶測溫和集成傳感器測溫兩類。光信號測溫法主要包括紅外測溫、光纖光柵測溫和基于拉曼散射的分布式光纖測溫。有源無線的測溫法主要包括數字溫度傳感器、熱電阻及熱敏電阻等。采用無源無線的測溫方法是一種新興的測溫途徑，主要代表是聲表面波測溫。
熱電偶是自發電型傳感器，無需外加電源即可測量溫度。熱電偶傳感器的測溫原理是基于熱電效應。熱電偶測溫示意圖如圖1所示。將A、B兩根不同材質的導體（或半導體）焊接起來形成一個閉合回路。當接點1和接點2之間的溫度不同時，便在回路中產生熱電動勢，這種現象就是熱電效應。
在測溫時，將接點1焊接起來作為測量端，放置于被測溫度所在地；同時分開接點2，接入顯示儀表或者變送器，稱為參比端，參比端要保持溫度恒定。
電纜接頭溫度在線監測方法研究綜述
圖1 熱電偶測溫示意圖
熱電偶具有結構簡單、制造方便、測溫范圍寬、準確度較高、穩定性好以及熱慣性小等優點，但同時也存在兩個缺點：①安裝時，當電纜接頭較多的情況下，布線繁雜，現場難以維護；②參比端的溫度需要保持恒定。而電纜運行環境不同，溫度也會不同，此時參比端的溫度會隨之改變且極難修正。因此，熱電偶常用于鋼鐵工業中鋼水溫度的連續測量和反應堆測溫，監測電纜接頭溫度時不常采用此方法。
集成傳感器由硅半導體制成，也稱其為硅傳感器。它的基本原理是將補償電路、放大電路和敏感元件集成封裝在一個殼體中，通過測量PN結的電流和電壓數值來確定待測物體溫度的大小。
集成傳感器測溫具有反應快、性價比高、體積小以及線性好的特點，適合電纜接頭溫度在線監測，不足之處在于要預防電纜的電磁干擾對測溫精度的影響。
3 光信號測溫
3.1 紅外測溫（略）
紅外測溫理論是由普朗克黑體分布定律發展而來。紅外測溫法是通過紅外線輻射波長與被測溫度之間的函數關系來確定物體的溫度。所有溫度高于絕對零度的物體一直向外輻射紅外能量。物體的表面溫度與紅外能量的大小和紅外波長的分布有著密切聯系。因此，只要測得紅外波長及其能量大小，就可計算出被測物體的表面溫度。
紅外測溫系統的構成如圖2所示。紅外測溫儀接收到由大氣傳輸過來的被測設備的紅外線輻射，被測設備輻射的能量匯聚于紅外測溫儀探測器上，探測器將輻射信息轉換成電信號，經信號處理之后顯示輸出。
電纜接頭溫度在線監測方法研究綜述
圖2 紅外測溫系統
紅外測溫儀使用靈活，不需要與被測物體直接接觸，但需要工作人員手持設備對電纜接頭、刀閘等部位進行測溫，適合人工巡檢測溫，無法實現在線監測。除此之外，還存在價格昂貴、體積大，測量精度受測試距離影響大等缺點。
絕緣水平下降，泄露電流增大，損耗隨之增加，最終導致溫度升高；溫度升高又會加速絕緣老化，泄露電流增大，溫度再升高，最終導致絕緣擊穿。因此，可將電纜接頭溫度作為電纜運行狀態的一個參量，對電力電纜的運行狀態進行監測。
1 電纜接頭測溫方法
電纜接頭溫度監測在國內外已有不少的研究成果。以信號采集方式劃分，主要有電信號測溫和光信號測溫兩類；以有無電源來劃分，主要有有源無線測溫和無源無線測溫兩類。
電信號測溫法主要有熱電偶測溫和集成傳感器測溫兩類。光信號測溫法主要包括紅外測溫、光纖光柵測溫和基于拉曼散射的分布式光纖測溫。有源無線的測溫法主要包括數字溫度傳感器、熱電阻及熱敏電阻等。采用無源無線的測溫方法是一種新興的測溫途徑，主要代表是聲表面波測溫。
熱電偶是自發電型傳感器，無需外加電源即可測量溫度。熱電偶傳感器的測溫原理是基于熱電效應。熱電偶測溫示意圖如圖1所示。將A、B兩根不同材質的導體（或半導體）焊接起來形成一個閉合回路。當接點1和接點2之間的溫度不同時，便在回路中產生熱電動勢，這種現象就是熱電效應。
在測溫時，將接點1焊接起來作為測量端，放置于被測溫度所在地；同時分開接點2，接入顯示儀表或者變送器，稱為參比端，參比端要保持溫度恒定。
電纜接頭溫度在線監測方法研究綜述
圖1 熱電偶測溫示意圖
熱電偶具有結構簡單、制造方便、測溫范圍寬、準確度較高、穩定性好以及熱慣性小等優點，但同時也存在兩個缺點：①安裝時，當電纜接頭較多的情況下，布線繁雜，現場難以維護；②參比端的溫度需要保持恒定。而電纜運行環境不同，溫度也會不同，此時參比端的溫度會隨之改變且極難修正。因此，熱電偶常用于鋼鐵工業中鋼水溫度的連續測量和反應堆測溫，監測電纜接頭溫度時不常采用此方法。
集成傳感器由硅半導體制成，也稱其為硅傳感器。它的基本原理是將補償電路、放大電路和敏感元件集成封裝在一個殼體中，通過測量PN結的電流和電壓數值來確定待測物體溫度的大小。
集成傳感器測溫具有反應快、性價比高、體積小以及線性好的特點，適合電纜接頭溫度在線監測，不足之處在于要預防電纜的電磁干擾對測溫精度的影響。
3 光信號測溫
3.1 紅外測溫（略）
紅外測溫理論是由普朗克黑體分布定律發展而來。紅外測溫法是通過紅外線輻射波長與被測溫度之間的函數關系來確定物體的溫度。所有溫度高于絕對零度的物體一直向外輻射紅外能量。物體的表面溫度與紅外能量的大小和紅外波長的分布有著密切聯系。因此，只要測得紅外波長及其能量大小，就可計算出被測物體的表面溫度。
紅外測溫系統的構成如圖2所示。紅外測溫儀接收到由大氣傳輸過來的被測設備的紅外線輻射，被測設備輻射的能量匯聚于紅外測溫儀探測器上，探測器將輻射信息轉換成電信號，經信號處理之后顯示輸出。
電纜接頭溫度在線監測方法研究綜述
圖2 紅外測溫系統
紅外測溫儀使用靈活，不需要與被測物體直接接觸，但需要工作人員手持設備對電纜接頭、刀閘等部位進行測溫，適合人工巡檢測溫，無法實現在線監測。除此之外，還存在價格昂貴、體積大，測量精度受測試距離影響大等缺點。
