電力電纜在線測溫及載流量監(jiān)測的研究進展與應(yīng)用

張堯 董文韜 馬少龍 張家保

摘 要：隨著電網(wǎng)改造的實施，尤其是城域網(wǎng)的改造和建設(shè)的不斷投入，電力電纜在大幅度的被運用，城市的中心地區(qū)地下電力電纜化效率也在不斷的提高著，導致電力電纜的需求量急劇增加，同時也給電力電纜的管理和監(jiān)控工作帶來了挑戰(zhàn)和機遇。運行溫度是電力電纜的一個重要的參數(shù)，當電纜在持續(xù)的負荷下，那么電纜芯的溫度就必須要控制在允許的值之內(nèi)，如果一旦操作超過這一額定值，就會使得電纜芯的溫度急劇上升，進而使得其快速老化，甚至發(fā)生熱擊穿的現(xiàn)象。如此，本文以電力電纜在線測溫及載流量監(jiān)測的研究進展與應(yīng)用為方向展開討論。

關(guān)鍵詞：電力電纜;在線測溫;載流量監(jiān)測

在實際的工作當中，如果電力電纜的選型或敷設(shè)階段，沒有對運行的環(huán)境進行全面的考慮，通常都會根據(jù)標準的環(huán)境溫度進行，這樣就會導致電力電纜在環(huán)境溫度過高時就會處于過熱的狀態(tài)，以此使其壽命嚴重減短。所以在日常的工作當中為了更好的去避免這種情況，就必須保留電力電纜的負載能力，如此來推動此問題的解決，但是這樣會使得電力電纜的使用經(jīng)濟效力降低。所以就必須根據(jù)實際的運行狀態(tài)和環(huán)境實施對電力電纜的負荷進行調(diào)整和監(jiān)測，這樣才能夠保證電力電纜的安全運行以及負荷能力的有效發(fā)揮，才能夠真正的解決問題。基于此，無論是從電力電纜自身的安全出發(fā)，還是從整個電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性來出發(fā)，都要對電力電纜的負荷載能力進行實時的監(jiān)測，這都是基于對電纜溫度的在線監(jiān)測來完成的?；诖?，下文從以下幾個方面淺談在線測溫和載流量監(jiān)控的應(yīng)用。

1溫度傳感器

傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)就是以溫度傳感器，比如光纖維、布拉格光柵或者是用熱電偶，置于線路當中檢測出發(fā)生故障的地方。如果電力電纜的終端和中間頭或者是有局部有余熱區(qū)，也可以有效的使用這種技術(shù)來監(jiān)測這些局部的熱區(qū)，如此使得這些局部的溫度也能夠得到監(jiān)測。這種方法在一定程度上節(jié)約了成本，而且它的投資少，操作簡單，但是與此同時，它的精度也較差，所以，大多數(shù)情況下可能只能獲得局部的溫度。

2紅外熱源

近年來有學者提出了，利用紅外熱像儀拍攝電纜表面的熱圖像，從而對于電纜表面的溫度進行測量的一種新的方法，它是對電力電纜心的溫度進行反復的計算，在實現(xiàn)對于電纜線的溫度的非接觸性，實時的在線監(jiān)測的一種診斷，這種方法突破了傳統(tǒng)檢測方法的局限性，但是與此同時也增加了電纜線路，而且對于復雜的地下敷設(shè)情況，并不適合采用此類方法。

3感溫光纖

如果將感溫光纖用于電纜線中進行建設(shè)，或者是將其綁在電纜外護套上，那么就可以監(jiān)測到整個線路的溫度情況，從而使得整個線路的電纜電路溫度信息都能夠得到全方位的監(jiān)測，這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)長距離的、大范圍的、多個點的溫度測量，而且這種測量方式它的精度較高，安裝起來也較為方便，為工作人員帶來了便利性。但是，由于光纖測量它是用電纜表面的溫度，所以它需要建立電纜表面溫度與電纜線芯溫度的對應(yīng)關(guān)系，才能夠獲得電力電纜心的溫度。必須要經(jīng)過科學的分析，了解到電纜表面溫度與電纜線溫度之間的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系或是幾何關(guān)系才能夠使得電纜的實時溫度得到測量。但是受環(huán)境影響因素較大，這種方法的實時性也較差，所以它推算出來的電纜線芯的溫度也會存在一定的誤差。

4光纖傳感器

目前許多廠家已經(jīng)在生產(chǎn)高壓和超高壓的電纜產(chǎn)品，目前已經(jīng)將光纖傳感器直接放在了電力電纜的內(nèi)部，并且利用感溫光纖對電纜的電路溫度進行了全范圍的監(jiān)測，就無疑實現(xiàn)了監(jiān)測方式的資源節(jié)約和有效控制等特點，這種方法，它在敷設(shè)電纜的同時也需要建立一根溫光，所以它也經(jīng)濟了許多。其次，由于光纖放置在電力電纜與電纜的絕緣面里面，所以它只能測到這個電纜的絕緣溫度，十分受環(huán)境的影響，實時性較好，而且測量的精度也有待逐步的去提高。

5軟件的應(yīng)用

在測得電纜的外徑表面溫度或絕緣表面溫度之后，一項重要的工作就是建立起護套表面的溫度和絕緣表面的溫度，并且明白電纜線芯溫度和載流量之間的對應(yīng)關(guān)系，這樣才能根據(jù)測驗的溫度值推算出電纜心之間的溫度，評估實際的負荷情況，了解電力電纜系統(tǒng)的負載情況，進一步的對負荷進行調(diào)整。這涉及到電力電纜的熱路和日常問題，所以必須要引起充分的重視，但是目前在這方面的研究已經(jīng)開展了一段時間，但大多數(shù)都是利用一些集中的參數(shù)熱路模型，將線路進行簡化成對應(yīng)的集中參數(shù)熱路后，進行計算，這種方法計算量也比較少，而且利用熱場來計算的數(shù)值能夠成為準確的結(jié)果，使得有限元和有方差的分步法，會對電力電纜本體產(chǎn)生影響，從而影響它的不同具部位的散熱特性。

6結(jié)束語

國家許多發(fā)達地區(qū)都已經(jīng)在電力電纜的檢測過程當中花費了大量的精力，并且取得了良好的效果?；诖?，相關(guān)人員應(yīng)該在實際工作中促進電力電纜在線測溫及載流量監(jiān)測，并在研究中使其能應(yīng)用于實踐工程中。

參考文獻：

[1] 戴超，劉愛兵，李興儉，王中龍，于吉剛.電纜溫度及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].通信電源技術(shù)，2012，29（04）：68-69+72.

[2] 陳靜，鄧強強，馮雁聲.智能化變電站溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2013（08）：65-66+72.