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高压电缆测温方式有哪几种

电力电缆及其附件故障是逐步发生的,在这个过程中一般伴随着温度的异常。因此监测电力电缆导体附近温度场的方式对发现运行故障,避免电缆火灾的发生或扩大是有效的。因此《国家电网企业十八项电网重大反事故措施》指出:“运行部门应加强电缆线路负荷和温度的检(监)测,防止过负荷运行,多条并联的电缆应分别测量”。
另一方面,电力企业为了保证线路的安全,对电缆的载流量保留了很大的裕度,因而不能充分地利用投资较高的电力电缆。针对此问题,人们研究了实际运行中电力电缆载流量的准确计算。由于电力电缆所处环境各不相同且较为复杂,受到空气对流,土壤类型和环境温湿度的影响,估算的误差很大。因此监测电力电缆导体附近温度场可为电力电缆载流量的准确计算提供有效数据,进而在保证安全的前提下,调高电缆利用率,降低运营成本。

对电力电缆运行时的温度进行远程在线监测,一般有以下几种方式。

1)感温电缆。

感温电缆是一种使用特殊导电材料制作的电缆,在达到温度阈值时,导体会熔断短路。将感温电缆敷设结合在电力电缆的外护套上,当温度升高超过阈值时,感温电缆发出短路报警。这种方法的优点是结构简单,投资较少,可以实现分布式响应;缺点是系统的报警温度不能修改,一旦报警感温电缆就失去作用,无法修复。不能获取实时温度,无法发现温度变化趋势,也不能准确定位故障。

2)点式电子温度传感器。

点式电子温度传感器是在电力电缆沿线安装多个电子温度传感器,如铂电阻和测温芯片等,通过通信网络如 ZigBee 等方式将温度数据上传至上位机。这种方式的优点是操作简单、灵敏度高、测温范围广;缺点是采用了有源器件,需要每个器件分别供电,抗电磁干扰的能力较差,准确度受传感器探头的状态影响,在恶劣环境下长期工作故障率较高,维护较为麻烦。

3)红外测温

红外测温是通过红外技术,测量电力电缆的热辐射来确定温度。这种方式的优点是测量速度快、使用安全和使用寿命长,在测量时不需要接触被测电缆。其缺点与点式电子温度传感器类似,此外还容易受到物体材质、环境温湿度和环境气雾的影响。

4)光纤测温

基于此原理的测温方法有光纤光栅测温分布式光纤测温(Distributed Temperature Sensing,DTS)等。

光纤光栅测温的原理是向刻蚀了多个布拉格光栅的光纤中输入激光,其返回的反射光的波长对温度敏感。通过对比反射光波长与布拉格光栅的固有波长之间的差异来计算温度值。这种方法的优点是安装布设的结构简单,测量范围大,耐温性好、抗电磁干扰能力强;缺点是光纤光栅成本较高,且只能实现准分布式传感。

分布式光纤测温采用了光纤作为温度检测单元和通信方式,向光纤中输入一束激光,反射回来的后向散射光的强度对温度敏感,从而计算出传感光纤沿线的温度值。根据光时域反射或光频域反射原理实现准确定位。这种方式由于采用了光纤作为传感和通信媒介,具有检测距离长、抗电磁干扰、本质安全、易于组网和可长期使用等优点。依靠其重量轻、体积小和外形可变的特点,安装铺设过程也很简便,因而成为电力电缆测温的发展趋势,在国内外都受到了广泛的关注。

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