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电缆接头温度在线监测方法研究总述
作者:管理员    发布于:2021-03-30 14:54   文字:【】【】【
  随着城市生活用电和生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首要通道,平均每年以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毛病的主因。
  绝缘水平下降,走漏电流增大,损耗随之增加,终究导致温度升高;温度升高又会加速绝缘老化,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。
电缆接头
  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。以信号收集方法区分,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、光纤光栅测温文基于拉曼散射的分布式光纤测温。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,首要代表是声表面波测温。
  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之间的温度不一起,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焊接起来作为丈量端,放置于被测温度所在地;一起分隔接点2,接入显现仪表或者变送器,称为参比端,参比端要坚持温度稳定。
  热电偶具有结构简单、制造便利、测温范围宽、准确度较高、稳定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,现场难以保护;②参比端的温度需求坚持稳定。而电缆运转环境不同,温度也会不同,此时参比端的温度会随之改动且极难修正。因而,热电偶常用于钢铁工业中钢水温度的连续丈量和反应堆测温,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、放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应快、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,缺少之处在于要预防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分布规律开展而来。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。物体的表面温度与红外能量的巨细和红外波长的分布有着密切联系。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表面温度。
  红外测温体系的构成如图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。
  红外测温仪使用灵敏,不需求与被测物体直接接触,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,还存在价格昂贵、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、包层和保护层。光栅是在心层折射率遭到周期性调制后形成。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,而基于热胀冷缩原理,光栅条纹周期又会随着温度改动。故而,经过丈量Bragg波长巨细,就可测得光栅处的温度。
  光纤光栅传感器不适用于配电柜内及户外高压配电装置等场合,但因其体积小、抗电磁搅扰能力强、安全性高和装置简便等优势多用于电缆接头温度在线监测。在实践使用中,入射光波长会受温度和应力的双重影响,测温精度会有所影响。此外,还有比如造价昂贵、装置复杂等劣势。
  3.3分布式光纤测温(略)
  分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分布式光纤瑞利散射测温、分布式光纤布里渊散射测温以及分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使用常规资料的光纤时温度改动不大,所以实践使用不多;布里渊散射测温技能的研讨起步较晚,虽然传感间隔、空间分辨率和丈量精度等功能都最好,但制造昂贵而复杂,还未很多投入商业使用。拉曼散射测温技能已趋于成熟并实用化,各项功能都较好,因而得到遍及使用。
  拉曼散射的分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范围分布式丈量等长处。一起也存在空间分辨率缺少、无法定位具体测温点、光纤易折以及易断导致光损耗等缺陷。分布式光纤具有精准丈量光纤沿线上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,分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,从而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,终端监测设备接收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,具有成本低、无需布线、稳定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者小CT取能供电才能作业。
  电池供电的缺陷就在于需定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甚至传感头。可见,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)
  无源无线测温技能选用声表面波传感技能(surfaceacousticwave,SAW)。声表面波传感器原理:当被测目标温度改动时,元器件谐振频率随之产生改动,经过对谐振频率的丈量得出被测目标的温度。声表面波温度传感器的核心部件是声表面波谐振器,其结构如图4所示,分推迟线型和谐振型两类。
  声表面谐振器选用法布里一珀罗谐振腔。测温时,压电基片沿面产生声表面波,温度一旦改动,声阻抗便无法连续,从而产生声波反射,如此便在叉指换能器和反射栅的腔体内形成谐振。受温度影响,谐振的频率会产生改动。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。
  声表面波传感器具有无源、免保护、体积小、成本低等长处,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。声表面波测温技能仍在开展阶段,还存在传输间隔短(一般只有0.5m)和稳定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,应综合点评各类测温办法,选取经济效益最优化的测温方法,以达到最好的电缆接头温度监测作用。
  在可以预见的将来,声表面波测温具有极大的使用前景,只需逐步攻克传输间隔短和不行稳定的难题,声表面波传感器在电力体系中的运用就会越来越广泛。