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[摘 要]电力电缆是电力传输的主要部分,在电力传输的过程中起到举足轻重的作用,但是在实际的运行过程中电缆导体会由于温度上升而导致出现许多故障问题,影响电力系统的正常运行。本文通过对目前存在的电力电缆的温度监测方法进行分析,简述其主要的原因,希冀为以后在这一方面的研究工作提供一份可供参考的资料。
[关键词]电力电缆;温度;监测
中图分类号:R119 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)29-0308-01
1 引言
随着社会的逐渐发展,用电规模的不断扩大,电力电缆由于其性能安全可靠、占地面积小以及受电磁干扰影响小等优点在供电中发挥着越来越重要的作用。保证电缆稳定运行的一个重要参数就是电缆绝缘性能,而导体的在运行过程中产生的热量大小又是影响导体绝缘性能的重要因素之一。通过大量的实际情况发现,电力电缆在运行过程中发生故障并不是突然的,这一个从量变到质变的过程,通常电力电缆在出现问题之后就会导致其温度上升,进而引发严重的故障问题。为了解决这一问题,我们对电缆导体运行过程中的温度进行监测,及时的发现存在的问题,防止故障进一步扩大。
在过去,我们常采取的是预防性的试验,就是定期的对电缆导体进行停电检验,这种方法一方面会降低企业的生产效率,另一方面反复的断电会加速电缆绝缘的老化,降低电缆的使用寿命,为企业造成较大的损失。目前,在国内有许多的检测方法逐渐形成,总体来说大致分为两类就地监测方法和远程监测方法。这些检测方法不需要进行停电就可以监测电缆导体的温度变化情况,提高了企业的经营效益。
2 电缆温度就地监测方法
2.1 示温腊片法
这种方法是在电力电缆或者是电力电缆的接头上可能会出现的过热区域贴上特殊的腊片,通过观测这些腊片的颜色变化以及融化的程度来推测这些区域的温度变化范围。示温蜡片具有很好的感温特性,当观测点的温度小于设定的温度时,蜡片的颜色不会发生变化,但是当温度高于设定的值时,蜡片的颜色就会突然发生改变,然后可以将进一步判断颜色发生变化的区域是否出现故障。这种方法操作简单,成本低廉,便于携带,在目前的电网监测中被广泛的应用。但是,这种方法对工作人员的判断能力要求较高,工作人员需要凭借个人经验来对判断是否发生故障。此外,在一些零部件紧密的部位,蜡片不容易安装,无法进行测量。
2.2 引线接头测温法
引线接头温度测量法的主要方式就是通过在接头处安装测温装置,并设定相关的温度值,一旦实际温度高于该温度值,触点处于关闭状态,报警型号响起,通知相关人员检修。上述方式的主要优点就是检测效果好,运行可靠度高,但是温度精确度低、数据相对延迟、温度趋势不好掌控等等都是其主要的缺点,同时也是需要我们进一步进行改进的地方。
2.3 红外测温法
自1968年以来,巴尼斯在1968年的时候,首次提出了诊断温度的方式方法,诊断热图术(Di-agnosticthermograph)的可行性原理,在该方式方法的基础之上,进入20世纪80年代之后,我国进行了关于红外线争端技术的进一步研究和拓展,在当今经济社会和国家快速发展的背景之下,该方法已成为电力电缆在线监测的主要方式之一,影响深远。
红外测温法的主要原理就是,由于不同物体的温度值存在差异,且红外线发出的红外辐射会由于温度的不同而发生变化,得出相应的温度值,根据上述原理就发明了红外测温法。红外热像仪对于设备每一处的温度变化都比较明显,一旦出现故障就会导致温度变化,改变传输信号,在相关的仪器显示器和热图像仪上得出最终的效果,检查出设备中可能存在的异常和缺陷,为进一步诊断和判定做出理论支持。
由上述红外测温法的原理我们可以知道,该方法的检测是在红外辐射技术的基础之上,通过非接触的形式,快速、准确、严格的获得相关的设备状态和故障情况,杜绝了以前检测中高压电场的有关影响,相较于以前,检测效果更加可靠,抗干扰能力也更强。为降低有关设备的故障率,提高设备的使用年限和水平,加大监测的准确性和可靠性,需要我们采取有关措施,进行设备的维护和保养工作,需要对设备的核心部件和易发生故障的部位进行检查。目前,该技术实际上已经在很多地区得到普及和推广,效果最为明显的就是江苏电网以及上海电网等等,这两个地区的科研投入力度较大,维修技术比较先进,因此效果比较明显。
3 温度远程监测方法
3.1 温度传感器测温法
数字温度传感器的出现主要集中于20世纪80年代中期,使用灵活、简单方便、温度检测范围广、环境影响力低、可在交叉环境下使用等等都是其区别于传统检测技术的优势所在。数字温度计在电缆监测系统中的主要优势就是实时的人机交互系统,该系统存在的主要优势就是能够绘制出电缆故障的模拟图,该模拟主要包括以下几部分,即:相关传感器的主要部件和位置,相关参照物,电缆的截面参数、长度参数、相关型号等等,上述参数的存在可以最大限度的准确判定故障的位置和程度,降低反应时间,加快维修速度。
温度传感器部分、下位机部分、上位机部分、通信网络部分以及报警显示功能部分等等上述几部分就是该温度测试系统的主要组成部分,在该监测系统中,数字化系统和微机处理系统等等的使用是其主要的先进地方,对于上述几部分的使用,不仅可以最大限度的降低不必要的干扰,而且可以提高使用的效率,安全性、稳定性和可靠性等等优势。对于故障检测还是有很大的好处的。
除上述我们提到的几点优势之外,在该系统中还有一大优势那就是自检功能,由于该功能的存在,可以实现温度的连续测试和连续显示,还可以实现相关紧急故障的报警装置和紧急处理功能,上述两种功能的存在,不仅能够实现对于故障的实时监测,还能实现对故障位置的准确迅速判断和确定,在实际的工作中,实现高效率的工作和维修,是当前比较先进的故障检测和维修技术,在以后的故障检测中具有很高的研究价值。
3.2 感温监测法
感温电缆与传统电缆的不同就是,其内部增加了很多涂有热绝缘材料的弹性钢丝,对于该检测方法的工作原理就是:当感温电缆处于正常运行状态时,绝缘涂层起主导作用,电缆之间绝缘,一旦实际温度超过设定的温度,此时,绝缘材料就会融化失去其原有的效果而使电缆处于短路状态,导线通电,信号报警器工作,实时监测故障信号。
通过上面的阐述,我们可以总结出感温电缆温度监测方法的几大优点,具体而言就是:制造成本低廉、结构简单、监测结果实时性强、人际关系密切等等。虽然如此,但是这种方法也存在很大的不足:维护费用高、安装复杂、报警设定温度不可调、属于一次性的报警设置、无法实现对于温度的实时记录和控制等等。上述有缺点的阐述,我们可以发现,感温电缆是在建筑消防中使用比较多的一种消防设计,适用条件具有一定的局限性。
4 结束语
目前,就国内外发展来看,对于电缆温度监测方法而言,其发展的速度不同,有缺点也是各异。在实际的使用中,我们需要选用合适的温度检测装置来实现对电缆故障的监测和维护,监测的结果不仅要具有实时性,还要有一定的准确性。但是,就目前发展来看,单一的监测方法的使用很难达到上述我们对于故障检测的要求,因此这就要求我们不仅需要对电缆的布置和运行做到最优化,还要实现各异地点的通用化,综合各方面的检测技术和检测信号,做到优势互补,进而得到更加精确和有效的监测结果。
参考文献
[1] 袁宏永,赵建华,范维澄.基于热象技术的电缆火险隐患诊断研究[J].中国科学技术大学学报,2000,30(1):111-115.
[2] 刘英,曹曉珑.电力电缆在线测温及载流量监测的研究进展與应用[J].电网与水力发电进展,2007(5):11-14.
[3] 季宝华,方东,秦大为等.电缆接头温度监测系统的研制进展[J].消防技术与产品信息,2004(11):56-57.
[4] 周凯.一种电力电缆绝缘在线监测的新方法[D].武汉:华中科技大学,2011.
[关键词]电力电缆;温度;监测
中图分类号:R119 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)29-0308-01
1 引言
随着社会的逐渐发展,用电规模的不断扩大,电力电缆由于其性能安全可靠、占地面积小以及受电磁干扰影响小等优点在供电中发挥着越来越重要的作用。保证电缆稳定运行的一个重要参数就是电缆绝缘性能,而导体的在运行过程中产生的热量大小又是影响导体绝缘性能的重要因素之一。通过大量的实际情况发现,电力电缆在运行过程中发生故障并不是突然的,这一个从量变到质变的过程,通常电力电缆在出现问题之后就会导致其温度上升,进而引发严重的故障问题。为了解决这一问题,我们对电缆导体运行过程中的温度进行监测,及时的发现存在的问题,防止故障进一步扩大。
在过去,我们常采取的是预防性的试验,就是定期的对电缆导体进行停电检验,这种方法一方面会降低企业的生产效率,另一方面反复的断电会加速电缆绝缘的老化,降低电缆的使用寿命,为企业造成较大的损失。目前,在国内有许多的检测方法逐渐形成,总体来说大致分为两类就地监测方法和远程监测方法。这些检测方法不需要进行停电就可以监测电缆导体的温度变化情况,提高了企业的经营效益。
2 电缆温度就地监测方法
2.1 示温腊片法
这种方法是在电力电缆或者是电力电缆的接头上可能会出现的过热区域贴上特殊的腊片,通过观测这些腊片的颜色变化以及融化的程度来推测这些区域的温度变化范围。示温蜡片具有很好的感温特性,当观测点的温度小于设定的温度时,蜡片的颜色不会发生变化,但是当温度高于设定的值时,蜡片的颜色就会突然发生改变,然后可以将进一步判断颜色发生变化的区域是否出现故障。这种方法操作简单,成本低廉,便于携带,在目前的电网监测中被广泛的应用。但是,这种方法对工作人员的判断能力要求较高,工作人员需要凭借个人经验来对判断是否发生故障。此外,在一些零部件紧密的部位,蜡片不容易安装,无法进行测量。
2.2 引线接头测温法
引线接头温度测量法的主要方式就是通过在接头处安装测温装置,并设定相关的温度值,一旦实际温度高于该温度值,触点处于关闭状态,报警型号响起,通知相关人员检修。上述方式的主要优点就是检测效果好,运行可靠度高,但是温度精确度低、数据相对延迟、温度趋势不好掌控等等都是其主要的缺点,同时也是需要我们进一步进行改进的地方。
2.3 红外测温法
自1968年以来,巴尼斯在1968年的时候,首次提出了诊断温度的方式方法,诊断热图术(Di-agnosticthermograph)的可行性原理,在该方式方法的基础之上,进入20世纪80年代之后,我国进行了关于红外线争端技术的进一步研究和拓展,在当今经济社会和国家快速发展的背景之下,该方法已成为电力电缆在线监测的主要方式之一,影响深远。
红外测温法的主要原理就是,由于不同物体的温度值存在差异,且红外线发出的红外辐射会由于温度的不同而发生变化,得出相应的温度值,根据上述原理就发明了红外测温法。红外热像仪对于设备每一处的温度变化都比较明显,一旦出现故障就会导致温度变化,改变传输信号,在相关的仪器显示器和热图像仪上得出最终的效果,检查出设备中可能存在的异常和缺陷,为进一步诊断和判定做出理论支持。
由上述红外测温法的原理我们可以知道,该方法的检测是在红外辐射技术的基础之上,通过非接触的形式,快速、准确、严格的获得相关的设备状态和故障情况,杜绝了以前检测中高压电场的有关影响,相较于以前,检测效果更加可靠,抗干扰能力也更强。为降低有关设备的故障率,提高设备的使用年限和水平,加大监测的准确性和可靠性,需要我们采取有关措施,进行设备的维护和保养工作,需要对设备的核心部件和易发生故障的部位进行检查。目前,该技术实际上已经在很多地区得到普及和推广,效果最为明显的就是江苏电网以及上海电网等等,这两个地区的科研投入力度较大,维修技术比较先进,因此效果比较明显。
3 温度远程监测方法
3.1 温度传感器测温法
数字温度传感器的出现主要集中于20世纪80年代中期,使用灵活、简单方便、温度检测范围广、环境影响力低、可在交叉环境下使用等等都是其区别于传统检测技术的优势所在。数字温度计在电缆监测系统中的主要优势就是实时的人机交互系统,该系统存在的主要优势就是能够绘制出电缆故障的模拟图,该模拟主要包括以下几部分,即:相关传感器的主要部件和位置,相关参照物,电缆的截面参数、长度参数、相关型号等等,上述参数的存在可以最大限度的准确判定故障的位置和程度,降低反应时间,加快维修速度。
温度传感器部分、下位机部分、上位机部分、通信网络部分以及报警显示功能部分等等上述几部分就是该温度测试系统的主要组成部分,在该监测系统中,数字化系统和微机处理系统等等的使用是其主要的先进地方,对于上述几部分的使用,不仅可以最大限度的降低不必要的干扰,而且可以提高使用的效率,安全性、稳定性和可靠性等等优势。对于故障检测还是有很大的好处的。
除上述我们提到的几点优势之外,在该系统中还有一大优势那就是自检功能,由于该功能的存在,可以实现温度的连续测试和连续显示,还可以实现相关紧急故障的报警装置和紧急处理功能,上述两种功能的存在,不仅能够实现对于故障的实时监测,还能实现对故障位置的准确迅速判断和确定,在实际的工作中,实现高效率的工作和维修,是当前比较先进的故障检测和维修技术,在以后的故障检测中具有很高的研究价值。
3.2 感温监测法
感温电缆与传统电缆的不同就是,其内部增加了很多涂有热绝缘材料的弹性钢丝,对于该检测方法的工作原理就是:当感温电缆处于正常运行状态时,绝缘涂层起主导作用,电缆之间绝缘,一旦实际温度超过设定的温度,此时,绝缘材料就会融化失去其原有的效果而使电缆处于短路状态,导线通电,信号报警器工作,实时监测故障信号。
通过上面的阐述,我们可以总结出感温电缆温度监测方法的几大优点,具体而言就是:制造成本低廉、结构简单、监测结果实时性强、人际关系密切等等。虽然如此,但是这种方法也存在很大的不足:维护费用高、安装复杂、报警设定温度不可调、属于一次性的报警设置、无法实现对于温度的实时记录和控制等等。上述有缺点的阐述,我们可以发现,感温电缆是在建筑消防中使用比较多的一种消防设计,适用条件具有一定的局限性。
4 结束语
目前,就国内外发展来看,对于电缆温度监测方法而言,其发展的速度不同,有缺点也是各异。在实际的使用中,我们需要选用合适的温度检测装置来实现对电缆故障的监测和维护,监测的结果不仅要具有实时性,还要有一定的准确性。但是,就目前发展来看,单一的监测方法的使用很难达到上述我们对于故障检测的要求,因此这就要求我们不仅需要对电缆的布置和运行做到最优化,还要实现各异地点的通用化,综合各方面的检测技术和检测信号,做到优势互补,进而得到更加精确和有效的监测结果。
参考文献
[1] 袁宏永,赵建华,范维澄.基于热象技术的电缆火险隐患诊断研究[J].中国科学技术大学学报,2000,30(1):111-115.
[2] 刘英,曹曉珑.电力电缆在线测温及载流量监测的研究进展與应用[J].电网与水力发电进展,2007(5):11-14.
[3] 季宝华,方东,秦大为等.电缆接头温度监测系统的研制进展[J].消防技术与产品信息,2004(11):56-57.
[4] 周凯.一种电力电缆绝缘在线监测的新方法[D].武汉:华中科技大学,2011.