高壓電纜測(cè)溫方式有哪幾種
電力電纜及其附件故障是逐步發(fā)生的,在這個(gè)過程中一般伴隨著溫度的異常。因此監(jiān)測(cè)電力電纜導(dǎo)體附近溫度場(chǎng)的方式對(duì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障,避免電纜火災(zāi)的發(fā)生或擴(kuò)大是有效的。因此《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》指出:“運(yùn)行部門應(yīng)加強(qiáng)電纜線路負(fù)荷和溫度的檢(監(jiān))測(cè),防止過負(fù)荷運(yùn)行,多條并聯(lián)的電纜應(yīng)分別測(cè)量”。
另一方面,電力企業(yè)為了保證線路的安全,對(duì)電纜的載流量保留了很大的裕度,因而不能充分地利用投資較高的電力電纜。針對(duì)此問題,人們研究了實(shí)際運(yùn)行中電力電纜載流量的準(zhǔn)確計(jì)算。由于電力電纜所處環(huán)境各不相同且較為復(fù)雜,受到空氣對(duì)流,土壤類型和環(huán)境溫濕度的影響,估算的誤差很大。因此監(jiān)測(cè)電力電纜導(dǎo)體附近溫度場(chǎng)可為電力電纜載流量的準(zhǔn)確計(jì)算提供有效數(shù)據(jù),進(jìn)而在保證安全的前提下,調(diào)高電纜利用率,降低運(yùn)營(yíng)成本。
對(duì)電力電纜運(yùn)行時(shí)的溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè),一般有以下幾種方式。
1)感溫電纜。
感溫電纜是一種使用特殊導(dǎo)電材料制作的電纜,在達(dá)到溫度閾值時(shí),導(dǎo)體會(huì)熔斷短路。將感溫電纜敷設(shè)結(jié)合在電力電纜的外護(hù)套上,當(dāng)溫度升高超過閾值時(shí),感溫電纜發(fā)出短路報(bào)警。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資較少,可以實(shí)現(xiàn)分布式響應(yīng);缺點(diǎn)是系統(tǒng)的報(bào)警溫度不能修改,一旦報(bào)警感溫電纜就失去作用,無(wú)法修復(fù)。不能獲取實(shí)時(shí)溫度,無(wú)法發(fā)現(xiàn)溫度變化趨勢(shì),也不能準(zhǔn)確定位故障。
2)點(diǎn)式電子溫度傳感器。
點(diǎn)式電子溫度傳感器是在電力電纜沿線安裝多個(gè)電子溫度傳感器,如鉑電阻和測(cè)溫芯片等,通過通信網(wǎng)絡(luò)如 ZigBee 等方式將溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、測(cè)溫范圍廣;缺點(diǎn)是采用了有源器件,需要每個(gè)器件分別供電,抗電磁干擾的能力較差,準(zhǔn)確度受傳感器探頭的狀態(tài)影響,在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作故障率較高,維護(hù)較為麻煩。
3)紅外測(cè)溫。
紅外測(cè)溫是通過紅外技術(shù),測(cè)量電力電纜的熱輻射來確定溫度。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量速度快、使用安全和使用壽命長(zhǎng),在測(cè)量時(shí)不需要接觸被測(cè)電纜。其缺點(diǎn)與點(diǎn)式電子溫度傳感器類似,此外還容易受到物體材質(zhì)、環(huán)境溫濕度和環(huán)境氣霧的影響。
4)光纖測(cè)溫。
基于此原理的測(cè)溫方法有光纖光柵測(cè)溫和分布式光纖測(cè)溫(Distributed Temperature Sensing,DTS)等。
光纖光柵測(cè)溫的原理是向刻蝕了多個(gè)布拉格光柵的光纖中輸入激光,其返回的反射光的波長(zhǎng)對(duì)溫度敏感。通過對(duì)比反射光波長(zhǎng)與布拉格光柵的固有波長(zhǎng)之間的差異來計(jì)算溫度值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是安裝布設(shè)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,測(cè)量范圍大,耐溫性好、抗電磁干擾能力強(qiáng);缺點(diǎn)是光纖光柵成本較高,且只能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式傳感。
分布式光纖測(cè)溫采用了光纖作為溫度檢測(cè)單元和通信方式,向光纖中輸入一束激光,反射回來的后向散射光的強(qiáng)度對(duì)溫度敏感,從而計(jì)算出傳感光纖沿線的溫度值。根據(jù)光時(shí)域反射或光頻域反射原理實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。這種方式由于采用了光纖作為傳感和通信媒介,具有檢測(cè)距離長(zhǎng)、抗電磁干擾、本質(zhì)安全、易于組網(wǎng)和可長(zhǎng)期使用等優(yōu)點(diǎn)。依靠其重量輕、體積小和外形可變的特點(diǎn),安裝鋪設(shè)過程也很簡(jiǎn)便,因而成為電力電纜測(cè)溫的發(fā)展趨勢(shì),在國(guó)內(nèi)外都受到了廣泛的關(guān)注。