对于接头部位的温度控制国内外研究现状

1.1在线监测技术现状 电力电缆 在电力系统的运行中,电力电缆的性能可以直接影响到电力系统的运行稳定性,所以电力电缆是其中非常重要的设备之一。据资料显示,在我国主要的几个城市126家电力电缆运行维护单位10kV以上电力电缆的调查统计中,发现10~220kV电力

1.1在线监测技术现状

       电力电缆
       在电力系统的运行中,电力电缆的性能可以直接影响到电力系统的运行稳定性,所以电力电缆是其中非常重要的设备之一。据资料显示,在我国主要的几个城市126家电力电缆运行维护单位10kV以上电力电缆的调查统计中,发现10~220kV电力电缆的平均运行故障率在2001年为5.2次/(百公里·年),远远其它发达国家的电缆故障率。电缆方面的监督测试技术的发展显得尤为重要,因为它可以确保电力电缆的安全稳定运行。能在线监测电力电缆的异常现象,避免重大事故发生。在传统的检测过程中,是定期检测,但是需要使机器处于离线状态,停电,从而检测电缆是否存在问题。这对于现实中的生产过程会产生一定的影响,并且停电离线的状态下,也不会反映出电缆在正常工作电压下的情况。新的技术中,可以实现真正的实时监测,发现问题可以对设备进行相应的维护与修理,所以对于这项新的技术,各大电力公司正常积极倡导和发扬该技术。目前情况下,技术方面已经很成熟的电缆实时监测技术包括:温度监测、油压监测、负载电流监测、局部的放电监测、接地电流的监测等多种。
       1.负载电流检测
       电缆中正在通过的电流值,可以利用电流互感器得到,对于其中的电流数据,分析值得浮动情况,从而进一步熟悉电缆的状况,在日常的电力调度中也会更加合理。
       2.局部放电检测
       在局部放大现象的发生过程中,会产生诸多比如电磁的辐射、电磁波还有一些气体方面的产物等等的能量损耗的一种现象,故局部放电检测依据此作为一个依据。因此就出现有电脉检测、电磁辐射、超色波、电磁波等电缆局部放电检测等技术。
       3.接地电流检测
        在正常的情况下,电缆的金属保护套和线芯会存在一定的感应电势。当发生了雷击、内部的电压力过高等等事故的情况下,相应的感应电势非常突出,所以其金属的外套必须处于接地的状态下,其电势会通过大地将为满足条件的电位上。接地电流检测利用电缆的金属保护套及其产生变量变化作为检测依据来检测。
 对于接头部位的温度控制国内外研究现状
        4.温度检测
       如果在电缆的日常运行中突发事故,电缆的温度会突然增高,由此而知,温度是一个可以反映电缆是否处于正常运作的一个重要的因素。通过对比分析电网公司的电力设备中所发生过的故障发现,大多数的故障都发生在电缆接口这一个地方,原因来自诸多方面,比如电缆的材料质量存在问题,或者接口处的电阻过大,再或者是工作人员的误操作导致。这方面的故障是渐变的一个过程,当发生了接口温度过高,会演变成一个严重的事件,影响整个电网的正常运行。所以基于这些考虑,多点式温度检测器显得尤为重要,它可以实时进行检测温度的变化,了解相应设备的日常运行状态,当接口的温度发生变化时,可以第一时间了解到,并进行相应的检修与维护,免去了重大事故的发生。
 
       通过以上的分析可知,对于电力电缆的负荷、外部保护设施、绝缘部位的绝缘性能、温度骤然上升等等多方面的实时监测,多节点实时监测技术均可以实现。再此基础上,可以得到第一手设备的状态数据,使得电缆可以正常稳定的运行,电网整体运行也可以得到有效的保障。这种实时监测技术也正处于发展期,毕竟也存在多种不足之处,但是随着技术的发展更新,这种检测技术会得到快速的提高。电网技术发展必然更高。

1.2 电缆温度监测现状

       分析我国发生过的相关事故,可以发现大多数的事故多是因为电缆及其附件的温度不当导致了悲剧的发生,电缆外皮会由于超高温融化击穿的现象,引起火灾事故不在其数,从而给企业和国家造成严重的经济损失。就近些年的技术归纳后发现分为两大类:就地检测与远程检测这两种。
       1.电缆温度就地监测方法
       在电缆检测的多种方法中,就地检测是这其中重要的一个方式,它可以实现数据的精准探测,使得电缆及其附件可以得到有效的监测到,其具体的方法是将检测到的设备温度数据转换为信号传递给距离最近的一个检测点,可以很直接的观看到温度的数据结果。这种方式具有布置简单、价格低廉的优点,不足就是工作的氛围上,需要测试员到实地进行记录数据,使得一些发生了警报的数据不会被检测到。
       2.示温蜡片法
       示温蜡片法也是一种被广泛使用的方法之一,其是将一种特殊材质的蜡片附着在电缆以及附件上,记录人员根据这个蜡片颜色以及其熔融程度来知晓设备的温度变化。蜡片作为温度的显示标记,当电缆温度过于高或者过低,蜡片的颜色会突然变色,可以让记录员了解到设备的温度变化。这种方法成本不高,很轻便和简单,并且携带起来也十分容易,所以现在在电力行业被广泛使用,但是其也具有自身的不足,比如判断温度的变化,必须具有一定的经验,经常会发生判断失误或者不准确的事情发生,只能判断温度变化,不能测出温度值等等。
       3.引线接头测温法
       引线接头温度方法,顾名思义,在接头部位安装上一个可以启动测温的引线,正常工作的情况下是不会体现其优点的,只有当温度突然变化,比如温度过高的时候,这个引线就会被激活,相应的报警警鸣将会被启动,从而工作人间就会得知系统发生温度过高的情况,会第一时间去现场进行相应的紧急维护工作,以免造成后续的严重后果。这种方法在检测温度变换发生故障前,十分有效,但是不足之处是该方法不能测量出温度的具体值,以及温度是呈哪种趋势变化。
       4.接触式电信号测温法
       接触式电信号方式,在多种监测的方法当中,是现在被使用的最广泛的一种方式,主要是因为其对于温度的精准度的监测,其他方法可以测量出温度的变化,非常有效,但是对于温度具体的变化值,是无法测量出来的,接触式电信号测温法便应运而生,这种方法使用的是热电偶和电阻。使用起来十分方便,价格也不高,可以将其实际的温度值测量出来。热敏电阻是一种专门用来测温的器件,十分小巧,使用起来非常轻便,测量上也反应非常实时迅速,信号传输方面也非常具有优势。在航空航天方面,被使用的频率非常高。但是不同的热敏电阻器件之间,不共通,导致了每一个都需要独自的布线,这样使得工作量很大,维护起来也显示工作量很繁琐,并且不能得到设备的整体温度,只能得到局部温度。
       并且在使用中,由于外部的绝缘部分不能保证绝对的稳定,并且这种传输属于电信号传输,共性是传送过程中会随着距离的增大而衰减,这在信号传送中是影响最大的一点,损耗过大会影响数据的真实性和实时性,对于现场的分析处理也会受到不同程度的影响,所以当距离过大时,信号衰减的很快,这都是其缺点所在。

1.3电缆温度远程监测方法

       另外一种监控方法:远程监测,这种方法可以将温度监测设备测量出的数据转为信号,信号会被传输到制定的设备中,而后计算机将该信号反复计算得出温度值,可以实现实时监测与记录,如果该值比初始所设置的值高,相应的设备就会发出警报已提示,这些事远程监控的优点。但是也带来了建设工程巨大的不足。
       1.感烟式在线监测法
       感烟式在线监测方式,可以在事故发生前期进行警报,是如今使用频率最高的几种方法之一。这种功能的探测器分为多种,包括:电容式、光电型、离子型以及半导体类型等等,其中光电型与离子是探火灾的重要方式。
       空气中的烟雾离子过多时,该探测系统就会识别这些粒子,并且自动转化,通过电信号进行传输并且发出警报,这在火灾早期预报警中广泛应用。
但是其具有的电离室对环境具有一定的危害,由于在初始设计时含有放射性元素。并且其自身也应处于环境湿度不是十分高的环境中,经常湿度和风对其的影响很大,并且安装一个防风的设备也是十分有必要的,以免影响检测设备的正常功能。
       2.数字温度传感器测温法
       和传统的一些传感器相比起来,数字温度传感器在使用时具有很多优点,其灵敏度和灵活度都非常高,对于周围环境的要求也不高。在电缆及其附件的温度检测上,数字温度计可以显示出电缆的模拟图,以及显示检测器的具体物理位置、电缆的实际参数等,使得维护人员可以第一时间找到破损源,并进行维护。
       其主要组成结构包括了温度传感器、上下机位、通信方面、警报方面,图2.2显示的是相应的测温框图,其采用了数字化的温度视图可测量,可以免受多种环境的干扰,数据可以非常稳定精准的发送给总机。
       自检的功能也是该系统的优点之一,温度可以持续的显示,如果用户提前设置好了值,设备可以用声光等方式进行警报,相关人员可以第一时间了解到故障的位置,并进行及时的抢修工作等等。
       这种方式同样具有价格低廉、性能稳定的优点,在电缆的发展中使用率很高,这种方式对于精准探头的要求很高,要对探头经常维护。
       3.感温电缆温度监测法
       还有一种测温方式,是根据温度的高低来进行测试的,成为感温电缆温度监测法,这种专用的感温电缆在制作时,在其中安置了两根以上的热绝缘材料的弹性钢丝,当设备运行时,各个电缆之间是互相绝缘的,温度过高时,绝缘材料熔融,电缆之间会发生短路的情况,报警器触发,系统会受到相应的警报信息,系统提示工作人员需要对设备进行检修工作。
       这种监测方式,在使用时费用低、设计简易,探测出的结论数据可以加入火灾报警系统。但是在出现故障进行维护时,该方法的维护很复杂,只可测量其中某段的温度。感温电缆主要用于建筑消防设计。
       4.分布式光纤测温法
       光纤测温方式是上个世纪的七十年代才开始慢慢发展的,工作机理分为拉曼散射和光纤光栅两类。第一种又分为两类,分别是基于光时域和光频域的分布式光纤温度传感技术。其不足是当光纤某一区域温度突变,其算法会自动删除异常数据,从而得到分辨率长度范围中除了异常点外的平均温度,所以对于异常数据不能进行体现出来,并且光纤是不可弯曲等物理变形的,所以这对于系统的修建都是耗资巨大的。
        5.光纤光栅测温法
       光纤光栅是利用了其光敏性原理而形成的方法。电缆在工作室,其温度与布拉格波长息息相关的,当光栅温度变化,光纤光栅也会发生变化,并且呈一定的线性关系。所以测量温度的关键,是得到布拉格波长的数据,传感器得到数据后,会第一时间传递给计算机主机,并进行定期的存储,这样就可以把温度实时的显示出来。
       这种传感器价格低廉、质量轻便、设计简易,可以很方便的埋入材料之中,并对设备进行实时与精准的测量工作,同时对于环境中温度、湿度的稳定性都很强,可以在各种环境下正常工作,这种方法是近些年才出现并发展的,年限不久,并且光纤本身就易折损和挤压,所以对于信息的传递都会受到影响。
        6.无线测温法
       目前情况下,随着现代化网络的发展,各个行业都受到了不同程度的启迪,尤其在电缆及其附件的监测技术方面,网络化实时监测也被大众所提出,并且检测方面也正在逐步转化为网络实时远程监测的方向,这些监测是由多个微型传感器组成,所以在正常运行时,不需要人为的看管,就可以正常进行数据的采集,当采集的数据不满足正常运行的条件时,服务器便会显示并提醒工作人员进行进一步的维护和检修等等的后续工作,防止更大的事故发生,这对于电缆的检修是非常重要的。目前无线传感网络的无线网络协议有:GPRS、Wi-Fi、蓝牙技术、Zigbee(IEEE 802.15.4)、红外技术(FRDA)和超宽带技术(UWB)等。无线测温法是采用了无线的方式,将数据进行了无线的传输,这种测温的装置可以放置在设备的任何部位,由于其具有抗腐蚀、对于磁场的抗干扰能力很强、灵活简易、操作起来简单,可以使得电缆及其附件正常工作,维护电网的正常运行。
       无线传感器系统被大量使用在多个领域,其具有的精度高、价格合理等多方面的优点,使得其将来必将继续快速发展。这种无线网络对于那些传统的有线网络环境下的核电、火电等企业,都将发挥其突出的左右,在未来,这些企业也势必会逐渐转型为采用这种无线传感器网络的方式进行实时监测。
       综上所述,数字温度传感器测量精度比示温蜡片法,红外测温法,接触式电信号测温法高,成本比分布式光纤测温和光纤光栅测温低,同时具有安装方便,数据可存储,可靠性高等优点。因此,综合比较后本项目采用数字温度传感器作为温度采集装置。

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