电力电缆线路运行温度在线检测技术的应用.pdf

照明电气 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明206电力电缆线路运行温度在线检测技术的应用郑 迪，马青奇浙江中新电力工程建设有限公司，浙江 杭州 311200摘要：伴随市场经济不断发展，人们对电力电缆线路的运行安全性与稳定性提出更高要求。传统电力电缆线路运行温度检测技术无法充分满足现阶段电力电缆线路实时检测的需求，对电力电缆线路的运行安全造成极大安全隐患。基于此，文章主要针对电力电缆线路运行温度在线检测技术的应用展开探讨。关键词：电力电缆线路；线路运行温度；温度在线检测技术分类号：TM750 引言电力电缆线路发生故障的概率较高，主要原因是缺少对电力电缆线路的实时检测，在电力电缆线路的运行中，故障往往都来自于比较小的漏洞，这些小漏洞会产生异常热量，导致电力电缆线路运行温度不正常上升。在整个电力电缆线路体系中，终端和中间节点是最容易发生电力故障的部位。此外，在电力电缆线路敷设过程中，变形会使绝缘体的密度和强度发生变化，导致电场和热场的分布发生多种畸变，因此弯道也是容易出现故障的区域1。一般来讲，电力电缆线路的最大运行风险是火，要把防止电力电缆线路发生火灾放在首位。全面、准确地对故障发生区域进行温度检测是非常重要的。传统温度检测技术仅限于局部检测，无法实现全电力电缆线路的温度实时检测，有一定的局限性。随着技术的飞速发展，温度在线检测技术应运而生，其可以对几千米范围内的直线装置和点状装置进行检测，还可以实时测量电力电缆线路工作温度2。1 电力电缆线路运行现状目前，煤矿产能过剩，煤价低，环保要求逐渐提高，使得煤矿的发展前景不明朗。同时，煤炭的转型也在逐渐进行，清洁能源的电力市场需求不断增长，大量发电厂得到建设，造成电力市场供需矛盾，地下电力电缆线路敷设是今后电力系统发展的一个必然趋势。一旦电力电缆线路失效，会造成人民生命财产的重大损失，需要对电力电缆线路故障的预防技术提出更高的要求。必须查明故障产生的原因，并采取相应的措施来确保电力电缆线路的安全3。随着电力电缆线路的日益增多，铺设难度增大，使得电力电缆线路施工和监督管理难度不断加大。为了节约人力、物力、财力，必须不断地探索和创新技术，引进先进的检测技术，并加强对电力电缆线路的测量与实时检测，防止电力电缆线路的失效。通过上述方式，可以提高工作人员对电力电缆线路的技术监管水平，确保国家电网的安全和正常运转，进而提高供电可靠性4。2 电力电缆线路运行温度在线检测技术的类型2.1 点式温度传感技术点式温度传感技术需要通过点式温度传感器对某一地点进行温度检测，然后利用特殊的电力电缆线路从温度传感器获取温度信息，把温度信息传送给计算机，进行数据分析和处理。点式温度传感技术常使用热电偶，需要将热电偶和温度传感器安装在电力电缆线路的重要部位，即最有可能发生故障的地方。点式温度传感技术的优点在于使用方便、易于操作，但缺点是不能进行全方位的检查，而且检测范围有限5。2.2 热效应在线检测技术热效应在线检测技术是基于热效应原理研制的用于电力电缆线路运行温度实时检测的技术，其利用红外线技术，检测电力电缆线路表面的温度，红外线技术也被称为红外热成像技术。技术人员根据采集到的温度变化信息，计算出电力电缆线路的温度。采用热效应在线检测技术，可以实现对电力电缆线路运行作者简介：郑迪，男，本科，工程师，研究方向为电力工程技术。文章编号：2096-9317（2023）03-0206-03光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 照明电气207稳定性的非接触检测，准确地判断电力电缆线路的工作状态。红外线成像设备对周围环境比较敏感，技术人员要对热效应在线检测技术的应用状况进行严格的控制。2.3 新型线式温度传感技术新型线式温度传感技术应用的是新型线式温度传感器，线式温度传感器实质是用特殊材质制成的线缆，被称为温敏线缆，在选定温敏线缆后，将两根线缆捆绑在一起，用于测量受测区的温度。被测电力电缆线路的温度超过预定的最高温度，温敏线缆会发生短路，向控制它的主机发送报警，达到实时检测线缆温度的目的。新型线式温度传感技术有很多弊端，如报警温度固定，不能根据实际情况进行调整。另外，由于温敏线缆没有完全覆盖所有电力电缆线路，预警信号不完整。因为有很多因素会对新型线式温度传感技术的使用产生影响，所以这种感应技术没有得到太多实际应用。2.4 分布式光纤温度在线检测技术光纤的主要成分是 SiO2分子组成的石英玻璃，分布式光纤温度在线检测技术的主要理论基础是反向拉曼散射。反向拉曼散射由波长为 980 nm 的激光与光纤分子相互作用而形成。在激光波长为 980 nm 时，存在瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射等散射现象，在激光的激发下，光纤分子发生热振动，在拉曼散射光中同时存在波长为 1 020 nm 的斯托克斯光和波长为 940 nm的反斯托克斯光。在不同的运行情况下，光纤中的温度会有不同程度的改变，可以通过实时检测光强的变化，实现对光纤温度场的连续实时检测。随着光纤技术的飞速发展，光纤传感器在电力电缆线路运行温度检测中的应用越来越广泛。电力电缆线路运行温度的变化会直接影响电力电缆线路的载流率，若温度一定，则可以得到电力电缆线路的载流量。目前常用的温度检测技术是利用热电偶和光纤进行连续测量。2.4.1 常用技术在分布式光纤温度在线检测技术中，光时域反射法（OTDR）是目前应用最广泛的一种检测技术，该检测技术的性能和使用效果基本能够满足电力电缆线路的实时测温要求。但是 OFDR 也有缺点，如激光和光开关技术要求高、后期维修技术要求高、设备寿命短等缺点。利用 OFDR 对电力电缆线路进行实时检测，同时利用 FFT（快速傅里叶变换）技术对背光信号进行连续傅立叶转换，可以实现对连续光波和背光信号的窄带检测，提高了信噪比，在光波导的长度方向上分辨率达到了毫米级，可以实现对长度在 15 km 以上超高压电力电缆线路的温度在线检测。在-30 +120 的范围内，测量精度达到了 1.5。此外，还可以连续记录“线缆长度-温度”和“时间-温度”等细节资料，并进行数码制图，建立资料分析平台，以便后期管理与分析软件的研发和应用。2.4.2 技术优点电力电缆线路的运行受到很多因素的影响，如铺设环境和散热情况，电力电缆线路局部发热是常见隐患。局部发热可以影响电力电缆线路的负荷容量和负荷，导致电击穿和热击穿等操作事故。与传统的热电偶温度检测技术相比，分布式光纤温度在线检测技术可以对电力电缆线路的运行温度进行连续在线检测，表现出良好性能和应用效果。利用这种技术，可以实时检测电力电缆线路的表面温度，计算出负载的稳定流量，从而可以在电力电缆线路或附属介质中存在局部缺陷时，及时发现局部过热的位置，防止事故的发生。分布式光纤温度在线检测技术是当前一种新型温度在线检测技术，与传统的传感温度在线检测技术相比，有着很大的优越性。分布式光纤温度在线检测技术的优点如下。（1）分布式光纤温度在线检测技术无须与待测量电力电缆线路实际接触、检测程序更简单。（2）传统检测技术进行连续测量时，往往要安装多个点式温度传感器，耗时耗力。分布式光纤温度在线检测技术可以在特定的电力电缆线路上设置多个探头，进行连续检测，分布式测温系统可以替代传统的点式温度传感器。（3）传统检测技术无法对长距离电力电缆线路进行检测，传统传感器具有较低的抗干扰性，而在强大的 EM 干扰下，分布式光纤传感器仍然能够准确地读出数据，它的抗干扰性能比传统传感器强得多。（4）分布式光纤温度在线检测技术在极端条件下仍能正常工作，在恶劣环境，如易燃、易爆环境中采用分布式光纤温度在线检测技术，既解决了传统温度检测技术的缺点，又能加快检测速度。3 电力电缆线路运行温度在线检测技术的应用措施基于光纤传感器的电力电缆线路运行温度在线检测技术已广泛应于我国各大城市，供电公司已在超过 照明电气 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明20850 条 220 kV 的电力电缆线路中投入使用温度在线检测技术，能够实时检测电力电缆线路的整体温度和局部温度变化，确保电力电缆线路的正常工作。目前，电力电缆线路运行温度在线检测技术的具体应用有以下几个方面。3.1 建立电力电缆线路管理数据库通过应用温度在线检测技术，可以采集不同工况下的故障数据和正常数据，利用计算机技术进行分析、整合。通过现场采集实时数据，可以建立电力电缆线路的老化定量模型，由此可以建立专用的智能电力电缆线路运行温度管理数据库，对电力电缆线路运行期间发生的故障进行定期检查和维修，以确保电力电缆线路的正常运行。3.2 实现电力数据共享电力电缆线路运行温度与整个电网系统的性能指标密切相关，采用一种温度在线检测技术，能够实时、准确地反映电力电缆线路的工作状态。在此基础上，利用电力电缆线路与其他电气装置的连接，可以实现对电气设备的信息共享，使电力网络的运行更高效、故障处理更及时，也能降低管理费用。3.3 促进技术进一步发展电力电缆线路主管部门应该结合多种技术，对温度在线检测技术进行创新，以减少测量设备和维修费用，拓宽技术应用领域，开发出具有更优越性能，数据采集和处理效率更高的温度在线检测技术，为电力系统的安全检测提供更好的保证。过去电力系统的管理模式多以人工巡视为主，既不能对电力电缆线路运行温度进行实时、高效的检测，又不能及时解决电力电缆线路在运行中出现的各种故障，对电力系统的正常供电工作造成极大的威胁。在电力工程中，采用温度在线检测技术和设备，如埋入式接头线芯测温系统，并结合其他网络技术和设备，能够实时检测电力电缆线路的接地电压和接头、线芯等的运行情况，确保电力电缆线路的安全、稳定运行。利用温度在线检测技术实现对温度数据的稳定、准确测量，可以减少后期的人工维护和运行费用，为以后相关技术的全面推广奠定良好的基础。3.4 加强电力电缆线路的运行维护电力电缆线路铺设范围广、数量多，需要对电力电缆线路的维护进行统一管理。（1）需要明确电力电缆线路维护的具体措施和方法，制定详细的规范；（2）维护工作要细化到个人，明确每个人的职责，并将日常维护工作结果上报给上级；（3）定期进行绩效考评，合理应用奖惩机制，对因疏忽大意造成问题的工作人员进行处罚，对工作认真的人员实施奖励，以激励职工的工作热情；（4）加强维护人员的工作素质，重视对电力电缆线路维护人员专业素质的培养，确保他们能够胜任电力电缆线路的日常维护工作，防止出现安全隐患。电力电缆线路运行维护的主要要求如下：（1）对电力电缆线路周边环境进行定期巡查，并进行记录；（2）对电力电缆线路进行不定期的检查，重点检查电力电缆线路密度大、散热不良的地区，并做好实时记录；（3）在不同季节采用不同的测量手段，例如，在夏天，应加强对电力电缆线路的温控和检测，对电力电缆线路在最大负载下的温度变化进行检测；（4）在检测电力电缆线路的温度时，要同时检测电力电缆线路的温度和大气温度，并统计数据，以掌握电力电缆线路的温度和周围环境的温度；（5）在对热管周边电力电缆线路进行检测时，应采用特定的温度检测技术，以免因环境因素而失效；（6）在对电力电缆线路进行温度检测时，若发现异常温度，应记录异常温度，并向相关部门提交检修申请，以避免因温度不正常造成财产损失。4 结束语电力电缆线路温度检测技术的应用和不断发展，可以为电力电缆线路的安全防护工作提供更为精确的检测数据，从而全面满足电力电缆线路的实时运行需求。为了更好地保护电力电缆线路，技术人员必须积极采用在线测温软件和技术，并深入研究电力电缆线路温度的实时计算方法，最终实现对电力电缆线路负荷的控制。参考文献1 宋鹏先,朱晓辉,朱明正,等.电力电缆线路运行温度在线检测技术应用研究J.工程技术研究,2018,3(2):33-34.2 宰红斌,吴浩林,王昊,等.基于改进机器学习的输电线路弧垂温度估计方法J.电力工程技术,2022,41(2):209-214,223.3 李特,姜文东,王少华,等.基于无人机红外测试的500kV架空线路在运复合绝缘子温度场特征分析J.电瓷避雷器,2020(6):204-210.4