對(duì)于接頭部位的溫度控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對(duì)于接頭部位的溫度控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

電力電纜

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，電力電纜的性能可以直接影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，所以電力電纜是其中非常重要的設(shè)備之一。據(jù)資料顯示,在我國(guó)主要的幾個(gè)城市126家電力電纜運(yùn)行維護(hù)單位10kV以上電力電纜的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)10~220kV電力電纜的平均運(yùn)行故障率在2001年為5.2次/（百公里-年），遠(yuǎn)遠(yuǎn)其它發(fā)達(dá)國(guó)家的電纜故障率。電纜方面的監(jiān)督測(cè)試技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要，因?yàn)樗梢源_保電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。能在線監(jiān)測(cè)電力電纜的異?，F(xiàn)象，避免重大事故發(fā)生。在傳統(tǒng)的檢測(cè)過(guò)程中，是定期檢測(cè)，但是需要使機(jī)器處于離線狀態(tài)，停電，從而檢測(cè)電纜是否存在問(wèn)題。這對(duì)于現(xiàn)實(shí)中的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的影響，并且停電離線的狀態(tài)下，也不會(huì)反映出電纜在正常工作電壓下的情況。新的技術(shù)中，可以實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)與修理，所以對(duì)于這項(xiàng)新的技術(shù)，各大電力公司正常積極倡導(dǎo)和發(fā)揚(yáng)該技術(shù)。目前情況下，技術(shù)方面已經(jīng)很成熟的電纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)包括：溫度監(jiān)測(cè)、油壓監(jiān)測(cè)、負(fù)載電流監(jiān)測(cè)、局部的放電監(jiān)測(cè)、接地電流的監(jiān)測(cè)等多種。

1.負(fù)載電流檢測(cè)

電纜中正在通過(guò)的電流值，可以利用電流互感器得到，對(duì)于其中的電流數(shù)據(jù)，分析值得浮動(dòng)情況，從而進(jìn)一步熟悉電纜的狀況，在日常的電力調(diào)度中也會(huì)更加合理。

2.局部放電檢測(cè)

在局部放大現(xiàn)象的發(fā)生過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生諸多比如電磁的輻射、電磁波還有一些氣體方面的產(chǎn)物等等的能量損耗的一種現(xiàn)象，故局部放電檢測(cè)依據(jù)此作為一個(gè)依據(jù)。因此就出現(xiàn)有電脈檢測(cè)、電磁輻射、超色波、電磁波等電纜局部放電檢測(cè)等技術(shù)。

3.接地電流檢測(cè)

在正常的情況下，電纜的金屬保護(hù)套和線芯會(huì)存在一定的感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)發(fā)生了雷擊、內(nèi)部的電壓力過(guò)高等等事故的情況下，相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)非常突出，所以其金屬的外套必須處于接地的狀態(tài)下，其電勢(shì)會(huì)通過(guò)大地將為滿足條件的電位上。接地電流檢測(cè)利用電纜的金屬保護(hù)套及其產(chǎn)生變量變化作為檢測(cè)依據(jù)來(lái)檢測(cè)。

4.溫度檢測(cè)

如果在電纜的日常運(yùn)行中突發(fā)事故，電纜的溫度會(huì)突然增高，由此而知，溫度是一個(gè)可以反映電纜是否處于正常運(yùn)作的一個(gè)重要的因素。通過(guò)對(duì)比分析電網(wǎng)公司的電力設(shè)備中所發(fā)生過(guò)的故障發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的故障都發(fā)生在電纜接口這一個(gè)地方，原因來(lái)自諸多方面，比如電纜的材料質(zhì)量存在問(wèn)題，或者接口處的電阻過(guò)大，再或者是工作人員的誤操作導(dǎo)致。這方面的故障是漸變的一個(gè)過(guò)程，當(dāng)發(fā)生了接口溫度過(guò)高，會(huì)演變成一個(gè)嚴(yán)重的事件，影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。所以基于這些考慮，多點(diǎn)式溫度檢測(cè)器顯得尤為重要，它可以實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)溫度的變化，了解相應(yīng)設(shè)備的日常運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)接口的溫度發(fā)生變化時(shí)，可以第一時(shí)間了解到，并進(jìn)行相應(yīng)的檢修與維護(hù)，免去了重大事故的發(fā)生。

通過(guò)以上的分析可知，對(duì)于電力電纜的負(fù)荷、外部保護(hù)設(shè)施、絕緣部位的絕緣性能、溫度驟然上升等等多方面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，多節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)均可以實(shí)現(xiàn)。再此基礎(chǔ)上，可以得到第一手設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，使得電纜可以正常穩(wěn)定的運(yùn)行，電網(wǎng)整體運(yùn)行也可以得到有效的保障。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)也正處于發(fā)展期，畢竟也存在多種不足之處，但是隨著技術(shù)的發(fā)展更新，這種檢測(cè)技術(shù)會(huì)得到快速的提高。電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展必然更高。

1.2電纜溫度監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

分析我國(guó)發(fā)生過(guò)的相關(guān)事故，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的事故多是因?yàn)殡娎|及其附件的溫度不當(dāng)導(dǎo)致了悲劇的發(fā)生，電纜外皮會(huì)由于超高溫融化擊穿的現(xiàn)象，引起火災(zāi)事故不在其數(shù)，從而給企業(yè)和國(guó)家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。就近些年的技術(shù)歸納后發(fā)現(xiàn)分為兩大類：就地檢測(cè)與遠(yuǎn)程檢測(cè)這兩種。

1.電纜溫度就地監(jiān)測(cè)方法

在電纜檢測(cè)的多種方法中，就地檢測(cè)是這其中重要的一個(gè)方式，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)探測(cè)，使得電纜及其附件可以得到有效的監(jiān)測(cè)到，其具體的方法是將檢測(cè)到的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)傳遞給距離最近的一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，可以很直接的觀看到溫度的數(shù)據(jù)結(jié)果。這種方式具有布置簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，不足就是工作的氛圍上，需要測(cè)試員到實(shí)地進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)，使得一些發(fā)生了警報(bào)的數(shù)據(jù)不會(huì)被檢測(cè)到。

2.示溫蠟片法

示溫蠟片法也是一種被廣泛使用的方法之一，其是將一種特殊材質(zhì)的蠟片附著在電纜以及附件上，記錄人員根據(jù)這個(gè)蠟片顏色以及其熔融程度來(lái)知曉設(shè)備的溫度變化。蠟片作為溫度的顯示標(biāo)記，當(dāng)電纜溫度過(guò)于高或者過(guò)低，蠟片的顏色會(huì)突然變色，可以讓記錄員了解到設(shè)備的溫度變化。這種方法成本不高，很輕便和簡(jiǎn)單，并且攜帶起來(lái)也十分容易，所以現(xiàn)在在電力行業(yè)被廣泛使用，但是其也具有自身的不足，比如判斷溫度的變化，必須具有一定的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生判斷失誤或者不準(zhǔn)確的事情發(fā)生，只能判斷溫度變化，不能測(cè)出溫度值等等。

3.引線接頭測(cè)溫法

引線接頭溫度方法，顧名思義，在接頭部位安裝上一個(gè)可以啟動(dòng)測(cè)溫的引線，正常工作的情況下是不會(huì)體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的，只有當(dāng)溫度突然變化，比如溫度過(guò)高的時(shí)候，這個(gè)引線就會(huì)被激活，相應(yīng)的報(bào)警警鳴將會(huì)被啟動(dòng)，從而工作人間就會(huì)得知系統(tǒng)發(fā)生溫度過(guò)高的情況，會(huì)第一時(shí)間去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的緊急維護(hù)工作，以免造成后續(xù)的嚴(yán)重后果。這種方法在檢測(cè)溫度變換發(fā)生故障前，十分有效，但是不足之處是該方法不能測(cè)量出溫度的具體值，以及溫度是呈哪種趨勢(shì)變化。

4.接觸式電信號(hào)測(cè)溫法

接觸式電信號(hào)方式，在多種監(jiān)測(cè)的方法當(dāng)中，是現(xiàn)在被使用的最廣泛的一種方式，主要是因?yàn)槠鋵?duì)于溫度的精準(zhǔn)度的監(jiān)測(cè)，其他方法可以測(cè)量出溫度的變化，非常有效，但是對(duì)于溫度具體的變化值，是無(wú)法測(cè)量出來(lái)的，接觸式電信號(hào)測(cè)溫法便應(yīng)運(yùn)而生，這種方法使用的是熱電偶和電阻。使用起來(lái)十分方便，價(jià)格也不高，可以將其實(shí)際的溫度值測(cè)量出來(lái)。熱敏電阻是一種專門用來(lái)測(cè)溫的器件，十分小巧，使用起來(lái)非常輕便，測(cè)量上也反應(yīng)非常實(shí)時(shí)迅速，信號(hào)傳輸方面也非常具有優(yōu)勢(shì)。在航空航天方面，被使用的頻率非常高。但是不同的熱敏電阻器件之間，不共通，導(dǎo)致了每一個(gè)都需要獨(dú)自的布線，這樣使得工作量很大，維護(hù)起來(lái)也顯示工作量很繁瑣，并且不能得到設(shè)備的整體溫度，只能得到局部溫度。

并且在使用中，由于外部的絕緣部分不能保證絕對(duì)的穩(wěn)定，并且這種傳輸屬于電信號(hào)傳輸，共性是傳送過(guò)程中會(huì)隨著距離的增大而衰減，這在信號(hào)傳送中是影響最大的一點(diǎn)，損耗過(guò)大會(huì)影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的分析處理也會(huì)受到不同程度的影響，所以當(dāng)距離過(guò)大時(shí)，信號(hào)衰減的很快，這都是其缺點(diǎn)所在。

1.3電纜溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方法

另外一種監(jiān)控方法：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，這種方法可以將溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)量出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為信號(hào)，信號(hào)會(huì)被傳輸?shù)街贫ǖ脑O(shè)備中，而后計(jì)算機(jī)將該信號(hào)反復(fù)計(jì)算得出溫度值，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與記錄，如果該值比初始所設(shè)置的值高，相應(yīng)的設(shè)備就會(huì)發(fā)出警報(bào)已提示，這些事遠(yuǎn)程監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)。但是也帶來(lái)了建設(shè)工程巨大的不足。

1.感煙式在線監(jiān)測(cè)法

感煙式在線監(jiān)測(cè)方式，可以在事故發(fā)生前期進(jìn)行警報(bào)，是如今使用頻率最高的幾種方法之一。這種功能的探測(cè)器分為多種，包括：電容式、光電型、離子型以及半導(dǎo)體類型等等，其中光電型與離子是探火災(zāi)的重要方式。

空氣中的煙霧離子過(guò)多時(shí)，該探測(cè)系統(tǒng)就會(huì)識(shí)別這些粒子，并且自動(dòng)轉(zhuǎn)化，通過(guò)電信號(hào)進(jìn)行傳輸并且發(fā)出警報(bào)，這在火災(zāi)早期預(yù)報(bào)警中廣泛應(yīng)用。

但是其具有的電離室對(duì)環(huán)境具有一定的危害，由于在初始設(shè)計(jì)時(shí)含有放射性元素。并且其自身也應(yīng)處于環(huán)境濕度不是十分高的環(huán)境中，經(jīng)常濕度和風(fēng)對(duì)其的影響很大，并且安裝一個(gè)防風(fēng)的設(shè)備也是十分有必要的，以免影響檢測(cè)設(shè)備的正常功能。

2.數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫法

和傳統(tǒng)的一些傳感器相比起來(lái)，數(shù)字溫度傳感器在使用時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn)，其靈敏度和靈活度都非常高，對(duì)于周圍環(huán)境的要求也不高。在電纜及其附件的溫度檢測(cè)上，數(shù)字溫度計(jì)可以顯示出電纜的模擬圖，以及顯示檢測(cè)器的具體物理位置、電纜的實(shí)際參數(shù)等，使得維護(hù)人員可以第一時(shí)間找到破損源，并進(jìn)行維護(hù)。

其主要組成結(jié)構(gòu)包括了溫度傳感器、上下機(jī)位、通信方面、警報(bào)方面，圖2.2顯示的是相應(yīng)的測(cè)溫框圖，其采用了數(shù)字化的溫度視圖可測(cè)量，可以免受多種環(huán)境的干擾，數(shù)據(jù)可以非常穩(wěn)定精準(zhǔn)的發(fā)送給總機(jī)。

自檢的功能也是該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一，溫度可以持續(xù)的顯示，如果用戶提前設(shè)置好了值，設(shè)備可以用聲光等方式進(jìn)行警報(bào)，相關(guān)人員可以第一時(shí)間了解到故障的位置，并進(jìn)行及時(shí)的搶修工作等等。

這種方式同樣具有價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，在電纜的發(fā)展中使用率很高，這種方式對(duì)于精準(zhǔn)探頭的要求很高，要對(duì)探頭經(jīng)常維護(hù)。

3.感溫電纜溫度監(jiān)測(cè)法

還有一種測(cè)溫方式，是根據(jù)溫度的高低來(lái)進(jìn)行測(cè)試的，成為感溫電纜溫度監(jiān)測(cè)法，這種專用的感溫電纜在制作時(shí)，在其中安置了兩根以上的熱絕緣材料的彈性鋼絲，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，各個(gè)電纜之間是互相絕緣的，溫度過(guò)高時(shí)，絕緣材料熔融，電纜之間會(huì)發(fā)生短路的情況，報(bào)警器觸發(fā)，系統(tǒng)會(huì)受到相應(yīng)的警報(bào)信息，系統(tǒng)提示工作人員需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修工作。

這種監(jiān)測(cè)方式，在使用時(shí)費(fèi)用低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易，探測(cè)出的結(jié)論數(shù)據(jù)可以加入火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。但是在出現(xiàn)故障進(jìn)行維護(hù)時(shí)，該方法的維護(hù)很復(fù)雜，只可測(cè)量其中某段的溫度。感溫電纜主要用于建筑消防設(shè)計(jì)。

4.分布式光纖測(cè)溫法

光纖測(cè)溫方式是上個(gè)世紀(jì)的七十年代才開(kāi)始慢慢發(fā)展的，工作機(jī)理分為拉曼散射和光纖光柵兩類。第一種又分為兩類，分別是基于光時(shí)域和光頻域的分布式光纖溫度傳感技術(shù)。其不足是當(dāng)光纖某一區(qū)域溫度突變，其算法會(huì)自動(dòng)刪除異常數(shù)據(jù)，從而得到分辨率長(zhǎng)度范圍中除了異常點(diǎn)外的平均溫度，所以對(duì)于異常數(shù)據(jù)不能進(jìn)行體現(xiàn)出來(lái)，并且光纖是不可彎曲等物理變形的，所以這對(duì)于系統(tǒng)的修建都是耗資巨大的。

5.光纖光柵測(cè)溫法

光纖光柵是利用了其光敏性原理而形成的方法。電纜在工作室，其溫度與布拉格波長(zhǎng)息息相關(guān)的，當(dāng)光柵溫度變化，光纖光柵也會(huì)發(fā)生變化，并且呈一定的線性關(guān)系。所以測(cè)量溫度的關(guān)鍵，是得到布拉格波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，傳感器得到數(shù)據(jù)后，會(huì)第一時(shí)間傳遞給計(jì)算機(jī)主機(jī)，并進(jìn)行定期的存儲(chǔ)，這樣就可以把溫度實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)。

這種傳感器價(jià)格低廉、質(zhì)量輕便、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易，可以很方便的埋入材料之中，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)與精準(zhǔn)的測(cè)量工作，同時(shí)對(duì)于環(huán)境中溫度、濕度的穩(wěn)定性都很強(qiáng)，可以在各種環(huán)境下正常工作，這種方法是近些年才出現(xiàn)并發(fā)展的，年限不久，并且光纖本身就易折損和擠壓，所以對(duì)于信息的傳遞都會(huì)受到影響。

6.無(wú)線測(cè)溫法

目前情況下，隨著現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)都受到了不同程度的啟迪，尤其在電纜及其附件的監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也被大眾所提出，并且檢測(cè)方面也正在逐步轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方向，這些監(jiān)測(cè)是由多個(gè)微型傳感器組成，所以在正常運(yùn)行時(shí)，不需要人為的看管，就可以正常進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)不滿足正常運(yùn)行的條件時(shí)，服務(wù)器便會(huì)顯示并提醒工作人員進(jìn)行進(jìn)一步的維護(hù)和檢修等等的后續(xù)工作，防止更大的事故發(fā)生，這對(duì)于電纜的檢修是非常重要的。目前無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：GPRS、Wi-Fi、藍(lán)牙技術(shù)、Zigbee(IEEE802.15.4)、紅外技術(shù)(FRDA)和超寬帶技術(shù)(UWB)等。無(wú)線測(cè)溫法是采用了無(wú)線的方式，將數(shù)據(jù)進(jìn)行了無(wú)線的傳輸，這種測(cè)溫的裝置可以放置在設(shè)備的任何部位，由于其具有抗腐蝕、對(duì)于磁場(chǎng)的抗干擾能力很強(qiáng)、靈活簡(jiǎn)易、操作起來(lái)簡(jiǎn)單，可以使得電纜及其附件正常工作，維護(hù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

無(wú)線傳