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標(biāo)簽：電纜接頭 電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)
本文對電纜接頭故障進(jìn)行了分析，揭示了故障原因主要是接頭電阻的變化及絕緣老化;給出了以接頭溫度來間接換算接頭電阻以及由測點溫升的時間積累對絕緣老化的估計方法，較好地解決了接頭電阻無法直接測量和絕緣老化不好直接觀察的問題。設(shè)計出了以性能可靠的工控機(jī)為核心的監(jiān)測系統(tǒng)，具有溫度越線報警，定時打印功能。實踐證明該原理及方法具有良好的可信性和可靠性
一 引言
在城市和大中型企業(yè)的供電系統(tǒng)中，越來越多地采用電力電纜輸配電。當(dāng)供電距離較長時通常在線路上要出現(xiàn)電纜接頭，多年的運行經(jīng)驗表明90% 以上的電纜故障都是接頭故障引發(fā)的。分析表明，接觸電阻，過負(fù)荷等因素引起的接頭溫度過高，是造成電纜接頭處絕緣老化，易發(fā)故障的主要原因。為此我們試制開發(fā)了能夠同時監(jiān)視多個電纜接頭溫度變化，實時顯示，定時打印記錄各接頭溫度值，并具有綜合分析報警功能的集散型電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)，以便運行人員能及時準(zhǔn)確地了解電纜運行的情況，有效地避免隱患事故的發(fā)生，確保送電安全。
二 工作原理及硬件框圖
1 工作原理:
無數(shù)次實踐證明電纜接頭溫度是反映接頭質(zhì)量主要參數(shù)，當(dāng)電纜接頭接觸電阻增加時，其電纜接頭溫度也必然升高。通過連續(xù)檢測和優(yōu)化處理，可分析和掌握電纜接頭溫度的變化，及時發(fā)現(xiàn)可能的故障隱患。圖一給出了電纜接頭處的電力及熱力混合電路，其中TI裸接頭溫度，T電纜溝環(huán)境溫度，Tx測點溫度，Rx接頭處接觸電阻，Ix由電流互感器測定的電纜電流，HR折算到接頭處的等效熱阻，HR1 由接頭到溫度檢測單元的等效熱阻，HR2溫度檢測單元到環(huán)境溫度處的等效熱阻。
只要作適當(dāng)?shù)匚锢硖幚恚覀兛梢源蟠蟮靥岣逪R2 值，同時減小HR1 的數(shù)值，以便可以近似地用Tx 代替TI。因而有:
式中TX0，T0，R0為安裝初始測定值。考慮到接頭絕緣老化是與溫度及時間積累相關(guān)，故可采用下式加以評估:
式中MX為材料修正系數(shù)，MT為溫度修正系數(shù)。
由上述理論分析可見，通過大量連續(xù)地電纜接頭溫度檢測和統(tǒng)計分析，可及時地掌握和監(jiān)視電纜接頭的老化情況，在必要時結(jié)合生產(chǎn)情況提出定期維修計劃，并且可在接頭溫度急劇升高達(dá)到極限溫度時，發(fā)出報警信號提醒有關(guān)人員緊急維修，防止電纜蹦燒或接地短路事故。
2 硬件結(jié)構(gòu):
測點信號首先通過雜波綜合吸收電路單元，實現(xiàn)過壓保護(hù)和濾波;濾波后信號進(jìn)入采集板串行化，串行信號經(jīng)光電隔離后，由計數(shù)電路和定時窗口鎖存等實現(xiàn)并行化;再經(jīng)局部總線進(jìn)入工控機(jī)及時加以分析處理，結(jié)果送顯示器顯示。當(dāng)達(dá)到報警值時，起動報警單元，并驅(qū)動打印機(jī)打印故障報告(故障時間，故障點等)。小鍵盤用于設(shè)定警戒溫度，定時打印，采樣路數(shù)等。
三 關(guān)鍵技術(shù)及軟件設(shè)計
1 溫度的現(xiàn)場檢測:
電纜接頭一般都具有分布面廣相距又較遠(yuǎn)， 現(xiàn)場一般無可利用低壓電源等不利條件。傳輸導(dǎo)線的阻抗和環(huán)境的影響，決定了電流型檢測元件是最佳的選擇。為此我們選用了性能優(yōu)異的溫度檢測元件AD590。該器件為恒流型，具有良好的穩(wěn)定性和干擾抑制能力，其信號傳輸能力可達(dá)1KM。
2 電纜接頭溫度的采集及AD轉(zhuǎn)換原理:
現(xiàn)場得到的溫度電流信號，經(jīng)無源元件組成的高峰脈沖綜合濾波及吸收網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入變送放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號。為了實現(xiàn)模擬電路與數(shù)字電路的隔離，其AD轉(zhuǎn)換采用了以LM331線性V/F轉(zhuǎn)換器，光電變換，CD4040二進(jìn)制計數(shù)器，74HC373及時間定時窗口電路等組成的串--隔離--并轉(zhuǎn)換方式。各路轉(zhuǎn)換電路被分配到各個輸入板，每板安排有六路轉(zhuǎn)換，以并聯(lián)的形式通過局部總線與CPU板的并行接口連接。其基本配置可達(dá)42路，通過擴(kuò)展配置設(shè)置測量路數(shù)可達(dá)84路。局部總線定義如圖示，PA0至PA7為8位數(shù)據(jù)線， PB0至PB2為板內(nèi)地址線， PB4至PB6為板間地址線， PB7擴(kuò)展配置地址， PC0讀操作， PC1寫操作 (啟動AD轉(zhuǎn)換)。各轉(zhuǎn)換板用98線與底板相連，底板上除局部總線外，時間定時窗口電路也被安排在底板上，還設(shè)計有一8位狀態(tài)單元可供查詢。
3 電纜接頭溫度顯示回路:
六路英寸大屏四位半數(shù)碼顯示器，采用性能可靠的地址選擇，數(shù)據(jù)鎖存，靜態(tài)譯碼驅(qū)動技術(shù)。
四 結(jié)束語
電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)具有完整的數(shù)據(jù)采集，傳輸，處理，顯示，打印及遠(yuǎn)距離通訊能力，并配有強(qiáng)大的軟件支持，從其設(shè)計結(jié)構(gòu)上可以看出，它不僅能用于電纜接頭運行性能的動態(tài)監(jiān)測，還可以通過配以其他檢測元件，對各種工業(yè)控制量實現(xiàn)實時監(jiān)測。如使用氣敏元件，實現(xiàn)電纜溝或其他諸如危險氣體的輸送管道溝中，有害氣體濃度的監(jiān)測等。
電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)成功地投運國內(nèi)大型鋼廠、電廠、電力公司，確保了廠區(qū)電網(wǎng)及生產(chǎn)的安全，具有很好的推廣價值。
技術(shù)服務(wù)
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