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    电线电缆接头测温办法:电信号测温_光信号测温_无线测温


     

    福州大学电气工程与自动化学院的研讨人员林晨炯、林珍、吴雅琳,在2019年第5期《电气技能》杂志上撰文指出,因为电力电缆接头绝缘资料欠好、触摸电阻过大或制作工艺不合格等原因,会引起电缆接头温度过高,构成电缆接头处绝缘老化乃至击穿,因而,以温度为标准去监测电力电缆接头的运转状况,对有用防备事端发作具有重要意义。

    本文总结了几种现有的电缆接头测温办法,并对每种测温办法的原理及其优缺陷进行总述。终究,展望了电缆接头温度监测的开展方向。


     

    跟着城市生活用电和出产用电的需求越来越大,电网开展势头日渐迅猛,对配电线路的安稳性也提出了更高的要求。电力电缆作为城市内传输电能的首要通道,均匀每年以35%的增量快速开展。电缆毛病往往是由接头引起,而6~10kV的配电电缆每隔300~500m中就有一个接头。因而,电缆接头在杂乱的配电网络中不行胜数,存在的安全隐患不行小觑。绝缘水平下降往往是电力电缆接头呈现毛病的主因。

    绝缘水平下降,走漏电流增大,损耗随之添加,终究导致温度升高;温度升高又会加快绝缘老化,走漏电流增大,温度再升高,终究导致绝缘击穿。因而,可将电缆接头温度作为电缆运转状况的一个参量,对电力电缆的运转状况进行监测。

    1 电缆接头测温办法

    电缆接头温度监测在国内外已有不少的研讨成果。以信号收集办法区分,首要有电信号测温文光信号测温两类;以有无电源来区分,首要有有源无线测温文无源无线测温两类。

    电信号测温法首要有热电偶测温文集成传感器测温两类。光信号测温法首要包含红外测温、光纤光栅测温文根据拉曼散射的散布式光纤测温。有源无线的测温法首要包含数字温度传感器、热电阻及热敏电阻等。选用无源无线的测温办法是一种新式的测温途径,首要代表是声外表波测温。

    2 电信号测温

    2.1 热电偶测温(略)

    热电偶是自发电型传感器,无需外加电源即可丈量温度。热电偶传感器的测温原理是根据热电效应。热电偶测温示意图如图1所示。将A、B两根不同原料的导体(或半导体)焊接起来构成一个闭合回路。当接点1和接点2之间的温度不一起,便在回路中发作热电动势,这种现象便是热电效应。

    在测温时,将接点1焊接起来作为丈量端,放置于被测温度所在地;一起分隔接点2,接入显现外表或许变送器,称为参比端,参比端要坚持温度安稳。

    图1 热电偶测温示意图
    热电偶测温示意图

    热电偶具有结构简略、制作便利、测温规?、准确度较高、安稳性好以及热惯性小等长处,但一起也存在两个缺陷:①装置时,当电缆接头较多的情况下,布线冗杂,现场难以;;②参比端的温度需求坚持安稳。而电缆运转环境不同,温度也会不同,此刻参比端的温度会随之改动且极难批改。因而,热电偶常用于钢铁工业中钢水温度的接连丈量和反响堆测温,监测电缆接头温度时不常选用此办法。

    2.2 集成传感器测温(略)

    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、扩大电路和灵敏元件集成封装在一个壳体中,经过丈量PN结的电流和电压数值来确认待测物体温度的巨细。

    集成传感器测温具有反响快、性价比高、体积小以及线性好的特色,合适电缆接头温度在线监测,缺少之处在于要防备电缆的电磁搅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散布规律开展而来。红外测温法是经过红外线辐射波长与被测温度之间的函数联系来确认物体的温度。一切温度高于绝对零度的物体一向向外辐射红外能量。物体的外表温度与红外能量的巨细和红外波长的散布有着密切联系。因而,只需测得红外波长及其能量巨细,就可计算出被测物体的外表温度。

    红外测温体系的构成如图2所示。红外测温仪接纳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会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,经信号处理之后显现输出。

    图2 红外测温体系

    红外测温仪运用灵敏,不需求与被测物体直触摸摸,但需求作业人员手持设备对电缆接头、刀闸等部位进行测温,合适人工巡检测温,无法完成在线监测。除此之外,还存在价格贵重、体积大,丈量精度受测验间隔影响大等缺陷。

    3.2 光纤光栅测温(略)

    光纤光栅测温法是将测温文信息传输分隔,温度丈量用光栅探头,信息传输用光纤,光栅探头和相连的光纤合起来称为光纤光栅测温。

    光纤首要由3部分组成:心层、包层和;げ。光栅是在心层折射率遭到周期性调制后构成。测温时由光源将一束宽带光射入光纤。这一光束在抵达光栅探头时,被光栅反射回一个满意Bragg条件的入射光波长,称其为Bragg波长。

    光纤光栅作业原理如图3所示。Bragg波长与光栅条纹周期成线性联系,而根据热胀冷缩原理,光栅条纹周期又会跟着温度改动。故而,经过丈量Bragg波长巨细,就可测得光栅处的温度。

    光纤光栅工作原理图

    图3 光纤光栅作业原理

    光纤光栅传感器不适用于配电柜内及野外高压配电装置等场合,但因其体积小、抗电磁搅扰能力强、安全性高和装置简洁等优势多用于电缆接头温度在线监测。在实践运用中,入射光波长会受温度和应力的两层影响,测温精度会有所影响。此外,还有比如造价贵重、装置杂乱等下风。

    3.3 散布式光纤测温(略)

    散布式光纤测温技能于20世纪70年代末提出,并由专业人员研讨出散布式光纤瑞利散射测温、散布式光纤布里渊散射测温以及散布式光纤拉曼散射测温3种测温技能。

    其间,瑞利散射测温技能在运用惯例资料的光纤时温度改动不大,所以实践运用不多;布里渊散射测温技能的研讨起步较晚,尽管传感间隔、空间分辨率和丈量精度等功能都最好,但制作贵重而杂乱,还未很多投入商业运用。拉曼散射测温技能已趋于老练并实用化,各项功能都较好,因而得到遍及运用。

    拉曼散射的散布式光纤测温技能具有只对温度灵敏、抗电磁搅扰强、绝缘功能好以及可完成大规模散布式丈量等长处。一起也存在空间分辨率缺少、无法定位详细测温点、光纤易折以及易断导致光损耗等缺陷。散布式光纤具有精准丈量光纤沿线就任一点温度的明显长处,除了常将其用于电缆接头测温外,还用于高压开关柜温度监测中。

    此外,散布式光纤测温文光纤光栅测温都在积灰后导致绝缘水平下降,然后存在光纤沿面放电的安全隐患。

    4 无线测温

    4.1 有源无线测温

    有源无线测温法是指将温度传感器与无线通信技能结合,温度传感器对发热门进行丈量,将测得的温度信号经过无线芯片传输到终端监测设备,终端监测设备接纳温度信号转换成温度信息显现出来。

    常见的温度传感器有数字温度传感器、热电阻、热敏电阻等。有源无线测温法可直接监测电缆接头温度改动,具有本钱低、无需布线、安稳性好以及完成温度信号的无线传输等长处,但温度传感器需求电池或许小CT取能供电才干作业。

    电池供电的缺陷就在于需守时替换电池且电池抗高温能力差。而小CT取能深受电缆电流影响,若电流过小,则供电不行;若电流过大,则易烧坏小CT乃至传感头?杉,小CT供电缺少遍及性。除电缆接头温度丈量外,有源无线测温法还常用于开关柜温度监测中。

    4.2 无源无线测温(略)

    无源无线测温

    无源无线测温技能选用声外表波传感技能(surface acoustic wave, SAW)。声外表波传感器原理:当被测目标温度改动时,元器件谐振频率随之发作改动,经过对谐振频率的丈量得出被测目标的温度。声外表波温度传感器的核心部件是声外表波谐振器,其结构如图4所示,分推迟线型和谐振型两类。

    图5 声外表波谐振器结构

    声外表谐振器选用法布里一珀罗谐振腔。测温时,压电基片沿面发作声外表波,温度一旦改动,声阻抗便无法接连,从而发作声波反射,如此便在叉指换能器和反射栅的腔体内构成谐振。受温度影响,谐振的频率会发作改动。因而,只需测得改动的谐振频率,就可经过算式算出被测目标的温度。

    经过合理挑选叉指换能器的尺度、压电基片资料与切向,可使温度系数的高阶项接近于零,则温度与谐振频率呈近似线性联系。

    声外表波传感用具有无源、免;、体积小、本钱低一级长处,常用于高压开关柜温度监测和高压输电电缆接头温度监测。声外表波测温技能仍在开展阶段,还存在传输间隔短(一般只需0.5m)和安稳性缺少的问题亟待解决。

    定论

    本文首要介绍了电信号传感体系测温、光信号传感体系测温以及无线测温这3类国内外常见的电缆接头测温办法,并论述了各种测温办法的优缺陷。在实践工程中,因为设备运转环境不同,资金投入不同,应归纳点评各类测温办法,选取经济效益最优化的测温办法,以到达最好的电缆接头温度监测作用。

    在能够预见的将来,声外表波测温具有极大的运用远景,只需逐渐霸占传输间隔短和不行安稳的难题,声外表波传感器在电力体系中的运用就会越来越广泛。


     

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