电力电缆发热的在线监测技术

电缆过负荷发热会引起内部绝缘介质强度下降，比如油浸电缆是靠绝缘纸作为相间或对地绝缘.绝缘纸是用高气密性纸和去离子水洗纸浸绝缘油，当运行中的电缆温度超过规定值时，由于热的作用，绝缘纸粘度会降低并引起纸变脆，造成绝缘强度降低，当绝缘纸失去绝缘强度时，金属导线就会由于没绝缘而短路产生电弧起火。而交联聚乙烯电缆当温度超过规定值时，轻者引起绝缘老化缩短寿命，严重时绝缘材料熔化，金属短路引起火灾。

2传统的测温方法

当前电网重要的电缆隧道、夹层有安装烟火监视报警器，但是如果等到烟火监视发出报警，说明电缆已经着火冒烟，而且又不知道是那一条电缆着火。所以，为防范未然，必须及时准确掌握每一条电缆运行中的发热情况，才能采取减少电流等措施，及时消除存在的隐患。传统的测温方法大致有下面两种：

(1)电缆接头涂色漆。在电缆接头处涂上色漆，然后通过观察相色漆的颜色变化判断发热的情况，当相色漆的颜色变深，漆皮裂开说明接头己发热。但是相色漆的颜色有时变化不大，很容易造成误判断，所以涂色漆的方法比较少采用。

(2)电缆连接头贴试温片。在电缆连接头处贴上试温片，通过观察试温片的熔化判断电气接头是否发热。试温片温度分别为红色80℃、绿色为70℃、黄色为60℃，当试温片熔化时说明接头己发热。由于试温片比较直观所以采用较多，但试温片往往在分合闸开关时被震动掉。

3电缆发热的在线监测仪

传统的测温方法既不精确又容易失效，而且很难掌握每一条电缆每一个时间的发热情况，因此，我们决定采用智能温度传感器，并结合单片机系统制作一款适合于电网电缆状态检修的监测仪。随着电子技术的发展，采用单片机对电缆发热温度进行连续监测，不仅具有组态简单、监控准确可靠、自动报警等优点。而且由于使用先进精确的测温度技术，从而能够比传统的测温方法减少误判断，达到减少电缆火灾事故发生几率的目的。

3.1监测仪的总体结构

系统框如图1所示。主控模块用于控制其他模块的运行和协作，其中我们利用测温模块得出的数据进行过滤存储，并利用键盘接口查询会显出超出温度范围的数据和时间以备检修人员查询。

图1 电缆发热在线检测仪系统框架图

3.2硬件的选择

主控模块：主控单片机采用89C52。存储电路采用Dallas公司生产的DS1225Y，具有64KB的存储空间，可满足我们的历史报警数据保存要求。显示电路采用1602液晶显示器。键盘查询采用4个按键，分别实现为时间调整、时间的加减、温度查询，用查询法完成读键功能。另外加装蜂鸣器用于报警。

3.3温度传感器

在实际电缆运行中，导体在20℃时的温度系数，铜取0.00393，铝取0.00403。每条电缆需要接一个温度传感器，我们采用Dallas公司开发的一线制数字温度传感器DS18B20，与传统的热敏电阻温度传感器相比，能够直接读出被测温度，并且根据实际要求通过简单的编程可设置9～12位的分辨率，可以在750ms内将温度转化为12位的数字量，其温度响应速度是较重要的，经过试验温度产生突变应及时传输或记录，如正常运行温度为60℃，短路时为250℃，必须及时记录，因为短路后电路会自动跳闸，如不及时记录温度会降下来。利用DS18B20可轻松地组建传感器网络，应用一线制总线对DS18B20进行多点温度监控时，多采用在一DQ线上串接多个DS18B20器件，在本文的监测仪中并非用多点测温而是利用传感器的组网功能将每条电缆当成一个点来进行测温。安装前把温度传感器安装在铝盒子，实际安装时把电缆外护层清理干净，并涂上环氧树脂，把铝盒子粘在电缆外护层，然后将引出线和控制板连接。如图2所示。

在DS18B20规格书中并未说明可串接的传感器最大数量，但实际当中不可能无限制的挂接，考虑到单片机处理能力以及总线驱动，并且通过试验我们在保证效率和稳定性的情况下，实际制作一个单片机接8个传感器也就是同时处理8条电缆的发热状态的监测仪。

图3电路原理图

监测仪同时挂接8个DS18B20，采用单总线接入方式，可以利用DS18B20的自动搜索功能定位到每个芯片的注册编号。如果采用分组方式将传感器挂接在不同端口上可提高温度采集效率，但是要以牺牲芯片的端口数和系统稳定性为前提，在测温效率要求不是很高的情况下采用单总线是有利的。