電纜接頭溫度在線監測方法研究綜述

袁帥

摘要：電纜接頭在龐雜的電網中不計其數，存在的安全隱患不可小覷。電纜接頭溫度升高會加速絕緣老化，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。

關鍵詞：電纜接頭;溫度;在線監測

前言

隨著社會的進步以及人們生活水平的提高，各類用戶對商業、工廠、居民用電的供電可靠性要求越來越高。對供電企業而言，如何提高電纜線路供電質量，保證供電可靠性，降低各類故障隱患的發生概率顯得越來越重要。通過對以往電纜線路故障原因進行統計分析，發現因中間接頭故障而引起的電纜線路故障在各類故障原因中占比最大。

1電纜接頭監測系統模塊劃分

為實現電纜中間接頭運行狀態的實時監測，采用測溫、測濕、通信、電源等模塊組成監測系統。為保證監測方案技術可行性、經濟合理性、預期效果、實施的難易程度、實現目標的概率、時間性等，對方案中的每個模塊獨立進行分析比較，確定最佳方案。

1.1測溫模塊

1.1.1測溫探頭安裝方式考慮不改變電纜中間接頭整體結構、安裝方便、數據可靠有效等方面，選擇貼著中間頭表面安裝。測量方法考慮安裝環境密封，基本不受外界影響，選擇采用精度高的熱敏電阻測溫方法。經測試，該方案測量結果準確、靈敏、可靠。

1.1.2溫度報警值參數設定：溫度報警值分為閾值報警、相對溫升報警兩種，每種三級（關注、預警、報警）。

1）閾值報警：根據規范《帶電設備紅外診斷應用規范》（DL/T664—2008）要求，電氣設備缺陷溫度每升高1℃，設備的運行電流容量比額定容量減少1.8%，電氣設備連接點最高溫度不得超過規范DL/T664—2008的要求。通過相關查閱相關資料確定電纜芯溫度與表皮溫度關系，分別取表1數據為相關報警閾值。

表1溫度報警閾值

2）相對溫升報警：測溫裝置中設置三個溫度監測點，其中兩個監測電纜中間接頭溫度（取其高者），另外一個監測環境溫度。兩者溫差為相對溫升，分別取表2數據為報警閾值。

表2相對溫升報警閾值

1.2測濕模塊

測濕模塊選用AM2302復合傳感器成熟產品，其高性價比、性能卓越、抗干擾能力強、響應快。將濕度測試探頭放置于保護管內部最下方，如果裝置內進水，漫過該裝置就能測到濕度為100%，就知道裝置內已經進水，可以通過監測主站的相關模塊發出報警短信。

1.3智能溫、濕度傳感器

電纜中間接頭表面溫度和環境濕度采集完成后，對相關數據進行存儲，數據積累后形成溫、濕度曲線，設定采集數據和發射數據時間間隔，完成數據處理和各功能銜接。該模塊還設有錯誤或異常自動重啟功能，使其在非故障狀態下能夠自動修復。

1.4通信模塊

電纜中間接頭所處環境惡劣，監測位置分散，距離較遠，而且地表禁止安裝任何設備，故智能溫、濕度傳感器采用GPRS和433M兩種通信方式將采集數據傳送至遠方主站，主站對實時數據與報警參數進行比對，當發生設定的報警事件時，報警信息以短信方式自動發送給相應人員，以達到故障提前判斷、快速定位、消除隱患的目的。

1.5監測系統電源

整套系統的供電采用外置鋰電池方案，電池性能穩定，續航能力強，使用壽命在兩年以上，可為整套系統提供可靠供電。電池外置，便于更換維護。

2電纜接頭溫度監測——以熒光光纖檢測法為例

2.1整體設計

在熒光光纖測溫系統之中，主要是由人機交互管理系統和光電信號檢測處理2個部分組成。其中，人機交互關系統包含了數據接收、存儲以及顯示;而廣電信號檢測處理則包含熒光檢測、熒光激發等部分。

2.2系統實驗

考慮到城市供電穩定性的要求，現場的研究僅僅是針對安裝測試，沒有條件在線進行檢測，但是實驗室之中有溫升實驗，可以對其系統的可行性來進行驗證。

2.2.1傳感器安裝

簡易安裝方式。在電纜接頭的外側安裝光纖溫度傳感器，也就是可以實現對溫度進行檢測，然后做好對應的修正處理，考慮到監測點沒有在銅排上設置，導致實際測量溫度有偏差。如果固定偏差，那么可以做好簡單的修正處理。但是如果外界的溫度不夠穩定，或是出現不均勻散熱的問題，就會直接影響溫度測量。插入式安裝方式。在電纜的接頭上進行開孔處理，然后在接頭內部插入光纖，選擇利用絕緣材料來實施填充開孔處理。這一種方式雖然可以對電纜接頭溫度進行直接的檢查，但是其本身的安裝復雜，并且容易出現問題，會對絕緣性產生影響。嵌入式安裝方式。為了對電纜接頭溫度進行準確直接地檢測，又不會對接頭絕緣特性產生破壞，就須改進電纜接頭。

2.2.2溫升實驗

考慮到現場實驗條件不足，在經過協調之后，在實驗室之中進行溫升的對比試驗。在本次的操作之中，選擇3個檢測點來進行對比，主要是包含發熱體溫度、建議安裝方式、嵌入式安裝方式，通過溫控設備來實現對發熱體溫度的合理調整，就會有溫升曲線對應生成。再配合三路溫度檢測，就會獲取相對應的數據。基于具體的信號，然后通過通信直接將其傳遞到上位機。之后，通過數據庫之中的詳細記錄，再配合軟件處理，這樣就可以將對應的數據曲線獲得。基于曲線圖和表格分析，通過檢測表面溫度，不僅可以將溫度上升趨勢表現出來，同時也會受到實際環境溫度的影響，并且其溫度越高和真實溫度之間就會產生越大的差距，這樣就不能準確地檢測觸頭溫度。但是通過嵌入式安裝處理，就可以準確檢測其真實的溫度，并且誤差會控制在3%之內，隨著溫度的持續提升，還會進一步減小其誤差，并且讓溫度保持相對穩定的狀態。在工程實施中，相比正常的運行溫度檢測，在出現故障后的溫度異常升高，因此檢測意義更大。所以，本文基于熒光光纖測溫系統，與嵌入式安裝相互配合，這樣就可以測量各種不同溫度的接頭溫度，特別是在事故模擬時，在高溫環境下，其準確度也會有所提升。通過實驗分析也可以證實，熒光光纖測溫系統可以在電纜接頭溫度檢測中使用。在實驗條件下開展了溫升測溫實驗，也證明了在電纜接頭溫度檢測中利用熒光光纖測溫系統，其本身擁有較高的準確性，不過發熱體表面的測溫曲線和實際的溫升曲線之間可以保持相互匹配的狀態。

結束語

總而言之，通過本文的分析與探討，對于熒光壽命的基本原理進行介紹，配合主網項目特點的合理考慮，研發出熒光光纖溫度傳感器檢測電纜接頭溫度的系統。這一系統本身的精度較高，能夠實現數據管理功能的完善，并且也可以滿足電纜接頭溫度在線監測的實際需求。所以，本文的研究具有較高的可行性，也希望在后續的研究中能夠得到進一步深入的分析探討。

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