福州大學電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣工程與自(zi)動化(hua)學院的(de)研討人(ren)員林晨炯、林珍、吳雅(ya)琳，在2019年第5期(qi)《電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣技能》雜志上撰文指出，因為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)接頭絕緣(yuan)資料(liao)欠好、觸摸電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻過(guo)大或(huo)制作工藝不合(he)格等原因，會(hui)引起電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)接頭溫(wen)度(du)過(guo)高，構成電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)接頭處絕緣(yuan)老化(hua)乃至擊穿，因而，以溫(wen)度(du)為(wei)標準去監(jian)測電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)接頭的(de)運(yun)轉狀況，對(dui)有(you)用防備事端發作具有(you)重要意義。
本文總(zong)結了幾種現有的電纜接(jie)頭測(ce)溫辦法，并(bing)對每種測(ce)溫辦法的原理及其優缺陷進行總(zong)述(shu)。終究(jiu)，展望了電纜接(jie)頭溫度監測(ce)的開展方向。
跟(gen)著城市(shi)生活用電(dian)(dian)和(he)出產用電(dian)(dian)的(de)(de)需(xu)求越來越大(da)，電(dian)(dian)網開展勢(shi)頭(tou)(tou)日漸(jian)迅猛，對(dui)配(pei)(pei)電(dian)(dian)線路的(de)(de)安(an)穩性也提(ti)出了更高的(de)(de)要求。電(dian)(dian)力電(dian)(dian)纜(lan)(lan)作為(wei)城市(shi)內傳(chuan)輸電(dian)(dian)能的(de)(de)首要通道，均勻每年以35%的(de)(de)增量快速開展。電(dian)(dian)纜(lan)(lan)毛病往往是(shi)由(you)接(jie)頭(tou)(tou)引起(qi)，而6～10kV的(de)(de)配(pei)(pei)電(dian)(dian)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)每隔300～500m中就有(you)一個(ge)接(jie)頭(tou)(tou)。因而，電(dian)(dian)纜(lan)(lan)接(jie)頭(tou)(tou)在雜亂的(de)(de)配(pei)(pei)電(dian)(dian)網絡(luo)中不行(xing)勝數，存(cun)在的(de)(de)安(an)全隱患(huan)不行(xing)小覷。絕緣水(shui)平下降往往是(shi)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)纜(lan)(lan)接(jie)頭(tou)(tou)呈現毛病的(de)(de)主因。
絕緣(yuan)水平下(xia)降，走漏電流增大，損耗隨之添(tian)加(jia)，終究導(dao)致溫(wen)(wen)(wen)度升高(gao)；溫(wen)(wen)(wen)度升高(gao)又會加(jia)快絕緣(yuan)老(lao)化(hua)，走漏電流增大，溫(wen)(wen)(wen)度再升高(gao)，終究導(dao)致絕緣(yuan)擊穿(chuan)。因而，可將電纜接頭溫(wen)(wen)(wen)度作為(wei)電纜運(yun)(yun)轉狀況的一個參量，對(dui)電力(li)電纜的運(yun)(yun)轉狀況進(jin)行(xing)監測。
1 電纜(lan)接頭測(ce)溫辦法(fa)
電纜(lan)接頭溫(wen)度監測(ce)(ce)在(zai)國內外已有不少的研討成果。以(yi)(yi)信(xin)號(hao)(hao)收(shou)集辦法區(qu)分，首(shou)要有電信(xin)號(hao)(hao)測(ce)(ce)溫(wen)文光信(xin)號(hao)(hao)測(ce)(ce)溫(wen)兩類；以(yi)(yi)有無(wu)電源(yuan)來區(qu)分，首(shou)要有有源(yuan)無(wu)線測(ce)(ce)溫(wen)文無(wu)源(yuan)無(wu)線測(ce)(ce)溫(wen)兩類。
電(dian)信號(hao)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)法(fa)(fa)首(shou)要有(you)熱(re)電(dian)偶測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)文集成傳(chuan)感器(qi)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)兩類。光(guang)(guang)(guang)信號(hao)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)法(fa)(fa)首(shou)要包含紅(hong)外測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)、光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)柵測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)文根據拉曼散射的(de)(de)散布式(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)。有(you)源(yuan)無(wu)線的(de)(de)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)法(fa)(fa)首(shou)要包含數字溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)感器(qi)、熱(re)電(dian)阻及(ji)熱(re)敏電(dian)阻等。選用無(wu)源(yuan)無(wu)線的(de)(de)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)辦法(fa)(fa)是一種新式(shi)的(de)(de)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)途徑，首(shou)要代(dai)表是聲(sheng)外表波測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)。
2 電信號測溫
2.1 熱電(dian)偶測溫（略）
熱(re)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)是(shi)(shi)自發電(dian)(dian)(dian)型傳感(gan)器，無需外加電(dian)(dian)(dian)源即可丈量溫(wen)度。熱(re)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)傳感(gan)器的測溫(wen)原(yuan)理是(shi)(shi)根據熱(re)電(dian)(dian)(dian)效應。熱(re)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)測溫(wen)示意圖如圖1所(suo)示。將(jiang)A、B兩根不同(tong)原(yuan)料(liao)的導(dao)(dao)體（或半(ban)導(dao)(dao)體）焊接(jie)起(qi)來構成一(yi)個閉合回(hui)(hui)路。當接(jie)點1和接(jie)點2之間的溫(wen)度不一(yi)起(qi)，便在回(hui)(hui)路中發作熱(re)電(dian)(dian)(dian)動勢(shi)，這種現象便是(shi)(shi)熱(re)電(dian)(dian)(dian)效應。
在測(ce)溫(wen)時(shi)，將接點1焊(han)接起來(lai)作為丈量端，放置于被測(ce)溫(wen)度所(suo)在地；一起分隔(ge)接點2，接入(ru)顯現(xian)外表(biao)或許變送器，稱為參(can)比(bi)端，參(can)比(bi)端要堅持溫(wen)度安(an)穩。
圖1 熱電偶測溫示意圖
熱(re)(re)(re)電偶具有(you)結(jie)構(gou)簡略、制作便利、測溫(wen)(wen)規(gui)模寬、準確度(du)較(jiao)高(gao)、安穩性好以(yi)(yi)及熱(re)(re)(re)慣性小等長處，但一(yi)起也(ye)存在兩個缺陷：①裝置時(shi)，當電纜接(jie)頭較(jiao)多的(de)情況下，布線冗雜，現場難以(yi)(yi)保(bao)護；②參比端(duan)(duan)的(de)溫(wen)(wen)度(du)需求堅(jian)持安穩。而(er)電纜運轉環(huan)境不同，溫(wen)(wen)度(du)也(ye)會不同，此(ci)刻參比端(duan)(duan)的(de)溫(wen)(wen)度(du)會隨之改動且極難批改。因而(er)，熱(re)(re)(re)電偶常用于鋼鐵工業中鋼水溫(wen)(wen)度(du)的(de)接(jie)連丈量和反響(xiang)堆測溫(wen)(wen)，監(jian)測電纜接(jie)頭溫(wen)(wen)度(du)時(shi)不常選用此(ci)辦(ban)法。
2.2 集成傳(chuan)感器測溫（略）
集(ji)成傳感器(qi)由硅半導(dao)體制(zhi)成，也(ye)稱其為(wei)硅傳感器(qi)。它的基本原理是將補償電路、擴大(da)電路和(he)靈敏(min)元件(jian)集(ji)成封裝在一個殼體中，經(jing)過丈量PN結的電流和(he)電壓數值來確認(ren)待測(ce)物體溫度(du)的巨(ju)細。
集成傳感器測(ce)溫(wen)具有反響快(kuai)、性價比高(gao)、體積小以及(ji)線性好的特色，合適電纜接頭溫(wen)度(du)在線監測(ce)，缺少之處在于要防備電纜的電磁(ci)攪擾對測(ce)溫(wen)精度(du)的影響。
3 光信號測溫
3.1 紅外測溫（略）
紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)測(ce)溫理(li)論是由普朗(lang)克黑體(ti)散(san)布規律開展而(er)來(lai)。紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)測(ce)溫法是經過紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)線(xian)輻射波(bo)長與被測(ce)溫度(du)之間的(de)(de)函數聯系來(lai)確認(ren)物體(ti)的(de)(de)溫度(du)。一(yi)切溫度(du)高(gao)于(yu)絕對零度(du)的(de)(de)物體(ti)一(yi)向(xiang)向(xiang)外(wai)(wai)(wai)(wai)輻射紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)能量。物體(ti)的(de)(de)外(wai)(wai)(wai)(wai)表溫度(du)與紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)能量的(de)(de)巨(ju)細和紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)波(bo)長的(de)(de)散(san)布有(you)著密(mi)切聯系。因而(er)，只需測(ce)得紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)波(bo)長及其能量巨(ju)細，就可計算出被測(ce)物體(ti)的(de)(de)外(wai)(wai)(wai)(wai)表溫度(du)。
紅(hong)(hong)外測(ce)(ce)溫體系的構成如圖(tu)2所(suo)示。紅(hong)(hong)外測(ce)(ce)溫儀(yi)接(jie)納到由(you)大氣傳輸過來(lai)的被(bei)測(ce)(ce)設備(bei)的紅(hong)(hong)外線(xian)輻射，被(bei)測(ce)(ce)設備(bei)輻射的能量會聚于紅(hong)(hong)外測(ce)(ce)溫儀(yi)探測(ce)(ce)器(qi)上(shang)，探測(ce)(ce)器(qi)將(jiang)輻射信(xin)息轉換成電信(xin)號，經信(xin)號處理之后顯現輸出。
圖2 紅外測溫體系
紅外(wai)測溫儀運用靈敏，不(bu)需求與被測物體直(zhi)觸(chu)摸摸，但需求作業人員手持設備對電纜接(jie)頭、刀閘等部位進行測溫，合適人工巡檢(jian)測溫，無法(fa)完成在線監測。除此之外(wai)，還存在價格貴(gui)重、體積大，丈量(liang)精度受測驗(yan)間(jian)隔影響(xiang)大等缺陷。
3.2 光纖光柵測溫（略）
光(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)柵(zha)測(ce)溫法是將測(ce)溫文信息傳(chuan)輸分隔，溫度(du)丈量用光(guang)(guang)柵(zha)探頭(tou)，信息傳(chuan)輸用光(guang)(guang)纖(xian)(xian)，光(guang)(guang)柵(zha)探頭(tou)和相連(lian)的光(guang)(guang)纖(xian)(xian)合起(qi)來稱為光(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)柵(zha)測(ce)溫。
光(guang)纖首要由3部分組成：心層、包(bao)層和保護層。光(guang)柵(zha)是在心層折射(she)(she)率(lv)遭到周期性調制后構成。測溫時由光(guang)源將(jiang)一(yi)束(shu)寬帶光(guang)射(she)(she)入(ru)光(guang)纖。這(zhe)一(yi)光(guang)束(shu)在抵達(da)光(guang)柵(zha)探頭(tou)時，被光(guang)柵(zha)反射(she)(she)回一(yi)個滿意Bragg條(tiao)件的入(ru)射(she)(she)光(guang)波長，稱其為Bragg波長。
光纖光柵(zha)作業原理如圖3所示(shi)。Bragg波長(chang)與(yu)光柵(zha)條紋周(zhou)期成線性聯系，而根據熱脹冷(leng)縮原理，光柵(zha)條紋周(zhou)期又會跟著溫度(du)改動。故而，經過丈量Bragg波長(chang)巨細，就可測(ce)得(de)光柵(zha)處的(de)溫度(du)。
圖3 光纖光柵作業原理
光(guang)纖光(guang)柵(zha)傳(chuan)感器不適(shi)用(yong)(yong)于配電柜內及野外高壓(ya)配電裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)等(deng)場合(he)，但因其體積小、抗電磁攪擾(rao)能力強(qiang)、安(an)全性高和裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)簡潔等(deng)優勢多(duo)用(yong)(yong)于電纜接頭溫(wen)度(du)在線監測(ce)。在實踐(jian)運(yun)用(yong)(yong)中，入射(she)光(guang)波長會(hui)受(shou)溫(wen)度(du)和應力的(de)兩層(ceng)影響，測(ce)溫(wen)精度(du)會(hui)有(you)(you)所(suo)影響。此外，還(huan)有(you)(you)比如造價貴(gui)重、裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)雜亂等(deng)下(xia)風。
3.3 散布式光纖測溫（略）
散(san)布(bu)式(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)測(ce)溫(wen)技(ji)能于20世(shi)紀70年(nian)代(dai)末(mo)提出(chu)，并(bing)由專業人(ren)員(yuan)研討出(chu)散(san)布(bu)式(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)瑞利散(san)射(she)測(ce)溫(wen)、散(san)布(bu)式(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)布(bu)里淵散(san)射(she)測(ce)溫(wen)以及(ji)散(san)布(bu)式(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)拉曼(man)散(san)射(she)測(ce)溫(wen)3種測(ce)溫(wen)技(ji)能。
其間，瑞利散(san)射測(ce)溫(wen)(wen)技(ji)能(neng)(neng)在運(yun)(yun)用(yong)慣(guan)例(li)資料的光纖時溫(wen)(wen)度(du)改動(dong)不大，所(suo)以實踐運(yun)(yun)用(yong)不多；布里淵散(san)射測(ce)溫(wen)(wen)技(ji)能(neng)(neng)的研討(tao)起步較(jiao)晚(wan)，盡管(guan)傳(chuan)感(gan)間隔、空(kong)間分(fen)辨率和丈量精度(du)等功(gong)能(neng)(neng)都最好，但制作貴重而雜亂(luan)，還未很多投入(ru)商業運(yun)(yun)用(yong)。拉(la)曼散(san)射測(ce)溫(wen)(wen)技(ji)能(neng)(neng)已(yi)趨于老(lao)練并(bing)實用(yong)化，各項功(gong)能(neng)(neng)都較(jiao)好，因而得到(dao)遍及(ji)運(yun)(yun)用(yong)。
拉曼散(san)射的散(san)布(bu)式光(guang)(guang)纖(xian)測(ce)溫(wen)技(ji)能具(ju)有只對溫(wen)度靈敏、抗電(dian)磁攪擾強、絕(jue)緣功能好以及可(ke)完成大規模散(san)布(bu)式丈(zhang)量等長處(chu)。一起也存在空間分辨率缺少、無法(fa)定(ding)位詳(xiang)細測(ce)溫(wen)點、光(guang)(guang)纖(xian)易折以及易斷導致(zhi)光(guang)(guang)損(sun)耗等缺陷。散(san)布(bu)式光(guang)(guang)纖(xian)具(ju)有精準丈(zhang)量光(guang)(guang)纖(xian)沿線就任(ren)一點溫(wen)度的明顯長處(chu)，除(chu)了(le)常將(jiang)其(qi)用于電(dian)纜接頭測(ce)溫(wen)外，還用于高壓開關柜溫(wen)度監測(ce)中。
此外，散布式光纖(xian)(xian)測(ce)溫文光纖(xian)(xian)光柵測(ce)溫都在(zai)積灰后導致(zhi)絕(jue)緣(yuan)水平下降，然后存(cun)在(zai)光纖(xian)(xian)沿(yan)面(mian)放電的(de)安全(quan)隱患。
4 無線測溫
4.1 有源(yuan)無線(xian)測溫
有源無線測(ce)溫(wen)(wen)法是指將(jiang)溫(wen)(wen)度(du)傳感器與無線通信(xin)技能結(jie)合，溫(wen)(wen)度(du)傳感器對發熱門進行丈量，將(jiang)測(ce)得的溫(wen)(wen)度(du)信(xin)號(hao)經(jing)過無線芯片傳輸到終端(duan)監(jian)測(ce)設備，終端(duan)監(jian)測(ce)設備接納溫(wen)(wen)度(du)信(xin)號(hao)轉換成溫(wen)(wen)度(du)信(xin)息(xi)顯(xian)現出來(lai)。
常見的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)傳感器有數字溫(wen)度(du)(du)(du)傳感器、熱電(dian)(dian)阻(zu)、熱敏電(dian)(dian)阻(zu)等(deng)。有源無(wu)線(xian)測溫(wen)法可直(zhi)接監(jian)測電(dian)(dian)纜接頭溫(wen)度(du)(du)(du)改動，具有本錢低、無(wu)需(xu)布線(xian)、安穩性好以及完成溫(wen)度(du)(du)(du)信號的(de)(de)無(wu)線(xian)傳輸等(deng)長處(chu)，但溫(wen)度(du)(du)(du)傳感器需(xu)求電(dian)(dian)池(chi)或許小CT取能供電(dian)(dian)才(cai)干作業。
電(dian)(dian)池供(gong)電(dian)(dian)的缺陷(xian)就在于需守(shou)時替換電(dian)(dian)池且電(dian)(dian)池抗高溫能力差。而小CT取能深(shen)受電(dian)(dian)纜電(dian)(dian)流影響，若電(dian)(dian)流過小，則供(gong)電(dian)(dian)不行；若電(dian)(dian)流過大，則易燒壞小CT乃至傳(chuan)感頭(tou)。可見，小CT供(gong)電(dian)(dian)缺少遍及性。除(chu)電(dian)(dian)纜接頭(tou)溫度(du)(du)丈(zhang)量外，有源無線測(ce)溫法還常用于開關柜溫度(du)(du)監測(ce)中。
4.2 無(wu)源無(wu)線測(ce)溫(wen)（略(lve)）
無(wu)源無(wu)線測溫(wen)技能(neng)選(xuan)用(yong)聲(sheng)外表(biao)波(bo)傳感技能(neng)（surface acoustic wave, SAW）。聲(sheng)外表(biao)波(bo)傳感器(qi)原(yuan)理(li)：當被(bei)測目(mu)標(biao)溫(wen)度改(gai)動(dong)時，元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)諧(xie)振頻率隨之發(fa)作改(gai)動(dong)，經過對諧(xie)振頻率的丈量得出被(bei)測目(mu)標(biao)的溫(wen)度。聲(sheng)外表(biao)波(bo)溫(wen)度傳感器(qi)的核心部(bu)件(jian)(jian)是聲(sheng)外表(biao)波(bo)諧(xie)振器(qi)，其結構如圖4所示，分推遲線型和諧(xie)振型兩類。
圖5 聲外表波諧振器結構
聲外表(biao)諧(xie)(xie)振器選(xuan)用法布(bu)里一(yi)珀(po)羅諧(xie)(xie)振腔。測溫時，壓電基片沿面(mian)發(fa)作聲外表(biao)波(bo)，溫度一(yi)旦改動(dong)，聲阻抗便無法接連，從(cong)而發(fa)作聲波(bo)反(fan)射(she)，如此便在(zai)叉(cha)指換能器和(he)反(fan)射(she)柵的腔體內構成諧(xie)(xie)振。受溫度影(ying)響，諧(xie)(xie)振的頻率會發(fa)作改動(dong)。因(yin)而，只需測得改動(dong)的諧(xie)(xie)振頻率，就(jiu)可經過(guo)算(suan)(suan)式算(suan)(suan)出被測目標的溫度。
經過合理挑選叉指換能(neng)器的尺(chi)度、壓電基片資料與切向，可使(shi)溫(wen)度系(xi)數(shu)的高階(jie)項(xiang)接近(jin)于零，則溫(wen)度與諧(xie)振頻率呈近(jin)似線性聯系(xi)。
聲(sheng)外(wai)表波傳(chuan)感(gan)用(yong)具有無源(yuan)、免保護、體積(ji)小、本錢(qian)低一級長處，常用(yong)于高壓開關(guan)柜溫(wen)度監(jian)(jian)測和高壓輸(shu)電(dian)電(dian)纜接(jie)頭溫(wen)度監(jian)(jian)測。聲(sheng)外(wai)表波測溫(wen)技能仍(reng)在(zai)開展階(jie)段(duan)，還存在(zai)傳(chuan)輸(shu)間隔短（一般(ban)只需0.5m）和安穩性缺少(shao)的問(wen)題(ti)亟待解決。
定論
本文(wen)首要介紹(shao)了電信(xin)號傳(chuan)感體系測溫(wen)、光信(xin)號傳(chuan)感體系測溫(wen)以(yi)(yi)及無(wu)線測溫(wen)這3類國內外常見的電纜接(jie)頭(tou)測溫(wen)辦(ban)法，并論述了各種(zhong)測溫(wen)辦(ban)法的優缺(que)陷。在(zai)實(shi)踐工程中，因為設備運轉環境(jing)不(bu)同(tong)，資金投入(ru)不(bu)同(tong)，應歸納點評(ping)各類測溫(wen)辦(ban)法，選取經(jing)濟效(xiao)益(yi)最優化的測溫(wen)辦(ban)法，以(yi)(yi)到達最好的電纜接(jie)頭(tou)溫(wen)度(du)監測作用。
在能夠(gou)預見(jian)的(de)將來，聲外表波(bo)(bo)測溫(wen)具有極大的(de)運(yun)用遠景，只需(xu)逐(zhu)漸霸(ba)占傳輸間隔短和(he)不行安穩的(de)難題，聲外表波(bo)(bo)傳感器(qi)在電力體系中的(de)運(yun)用就會越來越廣泛。
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電線電纜