电缆接头温度在线监测方法研究综述

袁帅

摘要：电缆接头在庞杂的电网中不计其数，存在的安全隐患不可小觑。电缆接头温度升高会加速绝缘老化，泄露电流增大，温度再升高，最终导致绝缘击穿。因此，可将电缆接头温度作为电缆运行状态的一个参量，对电力电缆的运行状态进行监测。

关键词：电缆接头;温度;在线监测

前言

随着社会的进步以及人们生活水平的提高，各类用户对商业、工厂、居民用电的供电可靠性要求越来越高。对供电企业而言，如何提高电缆线路供电质量，保证供电可靠性，降低各类故障隐患的发生概率显得越来越重要。通过对以往电缆线路故障原因进行统计分析，发现因中间接头故障而引起的电缆线路故障在各类故障原因中占比最大。

1电缆接头监测系统模块划分

为实现电缆中间接头运行状态的实时监测，采用测温、测湿、通信、电源等模块组成监测系统。为保证监测方案技术可行性、经济合理性、预期效果、实施的难易程度、实现目标的概率、时间性等，对方案中的每个模块独立进行分析比较，确定最佳方案。

1.1测温模块

1.1.1测温探头安装方式考虑不改变电缆中间接头整体结构、安装方便、数据可靠有效等方面，选择贴着中间头表面安装。测量方法考虑安装环境密封，基本不受外界影响，选择采用精度高的热敏电阻测温方法。经测试，该方案测量结果准确、灵敏、可靠。

1.1.2温度报警值参数设定：温度报警值分为阈值报警、相对温升报警两种，每种三级（关注、预警、报警）。

1）阈值报警：根据规范《带电设备红外诊断应用规范》（DL/T664—2008）要求，电气设备缺陷温度每升高1℃，设备的运行电流容量比额定容量减少1.8%，电气设备连接点最高温度不得超过规范DL/T664—2008的要求。通过相关查阅相关资料确定电缆芯温度与表皮温度关系，分别取表1数据为相关报警阈值。

表1温度报警阈值

2）相对温升报警：测温装置中设置三个温度监测点，其中两个监测电缆中间接头温度（取其高者），另外一个监测环境温度。两者温差为相对温升，分别取表2数据为报警阈值。

表2相对温升报警阈值

1.2测湿模块

测湿模块选用AM2302复合传感器成熟产品，其高性价比、性能卓越、抗干扰能力强、响应快。将湿度测试探头放置于保护管内部最下方，如果装置内进水，漫过该装置就能测到湿度为100%，就知道装置内已经进水，可以通过监测主站的相关模块发出报警短信。

1.3智能温、湿度传感器

电缆中间接头表面温度和环境湿度采集完成后，对相关数据进行存储，数据积累后形成温、湿度曲线，设定采集数据和发射数据时间间隔，完成数据处理和各功能衔接。该模块还设有错误或异常自动重启功能，使其在非故障状态下能够自动修复。

1.4通信模块

电缆中间接头所处环境恶劣，监测位置分散，距离较远，而且地表禁止安装任何设备，故智能温、湿度传感器采用GPRS和433M两种通信方式将采集数据传送至远方主站，主站对实时数据与报警参数进行比对，当发生设定的报警事件时，报警信息以短信方式自动发送给相应人员，以达到故障提前判断、快速定位、消除隐患的目的。

1.5监测系统电源

整套系统的供电采用外置锂电池方案，电池性能稳定，续航能力强，使用寿命在两年以上，可为整套系统提供可靠供电。电池外置，便于更换维护。

2电缆接头温度监测——以荧光光纤检测法为例

2.1整体设计

在荧光光纤测温系统之中，主要是由人机交互管理系统和光电信号检测处理2个部分组成。其中，人机交互关系统包含了数据接收、存储以及显示;而广电信号检测处理则包含荧光检测、荧光激发等部分。

2.2系统实验

考虑到城市供电稳定性的要求，现场的研究仅仅是针对安装测试，没有条件在线进行检测，但是实验室之中有温升实验，可以对其系统的可行性来进行验证。

2.2.1传感器安装

简易安装方式。在电缆接头的外侧安装光纤温度传感器，也就是可以实现对温度进行检测，然后做好对应的修正处理，考虑到监测点没有在铜排上设置，导致实际测量温度有偏差。如果固定偏差，那么可以做好简单的修正处理。但是如果外界的温度不够稳定，或是出现不均匀散热的问题，就会直接影响温度测量。插入式安装方式。在电缆的接头上进行开孔处理，然后在接头内部插入光纤，选择利用绝缘材料来实施填充开孔处理。这一种方式虽然可以对电缆接头温度进行直接的检查，但是其本身的安装复杂，并且容易出现问题，会对绝缘性产生影响。嵌入式安装方式。为了对电缆接头温度进行准确直接地检测，又不会对接头绝缘特性产生破坏，就须改进电缆接头。

2.2.2温升实验

考虑到现场实验条件不足，在经过协调之后，在实验室之中进行温升的对比试验。在本次的操作之中，选择3个检测点来进行对比，主要是包含发热体温度、建议安装方式、嵌入式安装方式，通过温控设备来实现对发热体温度的合理调整，就会有温升曲线对应生成。再配合三路温度检测，就会获取相对应的数据。基于具体的信号，然后通过通信直接将其传递到上位机。之后，通过数据库之中的详细记录，再配合软件处理，这样就可以将对应的数据曲线获得。基于曲线图和表格分析，通过检测表面温度，不仅可以将温度上升趋势表现出来，同时也会受到实际环境温度的影响，并且其温度越高和真实温度之间就会产生越大的差距，这样就不能准确地检测触头温度。但是通过嵌入式安装处理，就可以准确检测其真实的温度，并且误差会控制在3%之内，随着温度的持续提升，还会进一步减小其误差，并且让温度保持相对稳定的状态。在工程实施中，相比正常的运行温度检测，在出现故障后的温度异常升高，因此检测意义更大。所以，本文基于荧光光纤测温系统，与嵌入式安装相互配合，这样就可以测量各种不同温度的接头温度，特别是在事故模拟时，在高温环境下，其准确度也会有所提升。通过实验分析也可以证实，荧光光纤测温系统可以在电缆接头温度检测中使用。在实验条件下开展了温升测温实验，也证明了在电缆接头温度检测中利用荧光光纤测温系统，其本身拥有较高的准确性，不过发热体表面的测温曲线和实际的温升曲线之间可以保持相互匹配的状态。

结束语

总而言之，通过本文的分析与探讨，對于荧光寿命的基本原理进行介绍，配合主网项目特点的合理考虑，研发出荧光光纤温度传感器检测电缆接头温度的系统。这一系统本身的精度较高，能够实现数据管理功能的完善，并且也可以满足电缆接头温度在线监测的实际需求。所以，本文的研究具有较高的可行性，也希望在后续的研究中能够得到进一步深入的分析探讨。

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