基于热偶型测温电缆构建电厂温度在线监测预警系统

电缆过热故障在线监测及火灾早期预警系统简要介绍SCAN-2000电缆故障在线监测及早期预警系统，是针对发电厂和变电站的高压电缆、电缆端头,中间头因绝缘老化或接触不良等故障的早期预测而设计,能有效防止电缆火灾的发生,本系统的主要功能如下：∙通过对电缆及电缆接头的连续温度监测, 通过专有的分析软件能够提前确定电缆的早期故障，实现电缆故障的早期预测，防患于未然。

∙当电缆发生故障时，提供报警并准确确定故障点位置，指导检修工作。

∙具有CRT显示器，直观显示电缆接头,电缆桥架分布、电缆走向、实时连续的温度监测。

∙具有MIS网络接口，可与厂内的管理网络相连，实现信息的共享和进一步的数据处理功能。

系统简介：SCAN-2000是一种高可靠性的分布式电缆安全监测系统，通过监测电缆及电缆接头的温度预测电缆可能发生的故障，极大限度地防止了电缆事故的发生，系统特点如下：1、监视工作站通过CRT屏幕显示整个厂区电缆分布图显示测点部位和实时温度值，并能显示开关柜,桥架上电缆名称及分布情况。

当电缆发生过热故障时，屏幕上能显示发生故障的部位，由于系统能指示出故障发生的准确部位，因此能有效指导检修工作。

2、智能温度传感器该传感器能将温度值直接转换成数字信号，其量程：-55～+125℃，精度达到0.5℃、ESD>±10000VDC,分辩率高达±0.01℃。

由于采用数字技术使传感器测量精度高、情况稳定、长期运行无需调校，传感器具有在线自检功能，全密封绝缘防水防尘，保证了整个系统的高可靠性。

3、采用网络化现场总线，简便系统安装和维护SCAN-2000采用完全的数字化现场总线网络结构,节省大量布线费用,且系统维护简便，模块总线采用4芯双绞双屏蔽电缆，温度及烟感探头总线采用AMP五类双绞线。

4、高性能电气隔离，安全运行的可靠保证SCAN-2000系统的数据总线已被设计为相互隔离，系统集线器具有2级3.5KV的电气隔离，总隔离电压高达7KV。

电缆温度故障在线预警系统的分析与应用摘要电力电缆一旦发生火灾，将会造成重大损失。

本文分析了电缆发生故障的原因，就某气田供电系统中电缆温度故障在线预警系统的应用情况，阐述了电缆故障在线监测系统的功能和应用。

该系统的温度在线监测和火灾预警功能，对保证电力电缆的安全运行，减少经济损失起到重要作用。

关键词电缆故障；温度在线监测；火灾预警电缆故障在线监测及火灾预警系统，是一套功能强大的发热故障在线实时监测、诊断及预警系统；是一套技术先进的基于现场总线的监测及分析系统。

它能有效地辨识电缆及其接头的老化、过热和火灾的发生。

对电缆过热引起火灾的早期预测的能力，为现场设备的安全运行提供了有力保证，同时该系统又是电缆设备故障的预知维修系统，它能在电缆设备发生故障之前报警并提出检修建议，完善的智能化的现场总线网络使这一切能得到无限延伸。

某气田在35kV高压电缆线路中就使用了电缆故障在线检测及火灾预警系统。

1 概况简介某气田35kV高压电缆线路从220kV变电站35kV高压室引出9条35kV高压电力电缆至天然气净化厂，电缆线路主要采用电缆沟形式，9条电缆从变电所至后巴河对岸分2个电缆沟敷设，一回采用桁架跨越后巴河，另外一回采用电缆沟穿越后巴河，两回过河后汇成一个电缆沟，左转直行，右转90°沿净化厂东侧的山坡最后引至净化厂各35kV变电所。

线路共穿越公路2次，土路3次，在建的高速公路1次，河流1次；跨越河流1次。

电力电缆型号选用ZR-YJV32-26/35kV-3×300，电缆沟总长1 014.1m，单根电缆最长2 340m。

2 电缆接头热故障原因分析电缆接头发热故障可分为外部热故障和内部热故障两类：1）外部热故障电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患。

此类故障占外部热故障的90%以上。

统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据，可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%，它们的平均温升约在30℃左右，其它外部接头的平均温升在20℃~25℃之间。

电缆温度故障在线预警系统的分析与应用电缆由于外界或内在因素引发火灾的可能性是非常大的，而且电缆一旦发生火灾，带来的危害使非常严重的，会造成严重的经济损失，如果过于慌乱还会造成人员伤亡。

本文从引发电缆发生温度故障的因素出发，分析了电缆温度故障在线预警系统的特点，对电缆温度故障在线预警系统的应用进行了说明，供从事电缆监管和维修的人员进行参考。

标签：电缆温度故障；在线预警系统；分析与应用0 引言电缆温度故障在线预警系统是非常有效的针对电缆温度检测的手段，对发热故障进行实时的监测和预警，是基于现场的电缆总线设置的监控系统。

在线预警系统能够对电缆运行的温度进行监测，判断电缆的温度是否在合理范围，会不会发生火灾，并且有效的判断电缆的组成部分和电缆接头是否出现老化的现象，为电缆的运营提供了安全的保障。

1 引发电缆发生温度故障的因素电缆的温度故障主要发生在电缆的接头上，电缆接头的温度故障主要分为两种。

第一是内部热故障，在这一类的高压电设备中，内故障的主要特点是发生故障的部位一定是在绝缘体的内部，因此电缆的内部故障发生的时间都比较长，发热的程度也因为空间密封得不到扩散而扩大，相连接的绝缘体也会有温度上的升高，所以在检测电缆接口是否发生内在故障时，可以通对周围绝缘体的温度进行检测，这样的检测难度较小，准确度也很高。

第二是外部热故障，外部的温度偏高，主要是由于接头暴露在空气下，电缆中的电流经过时形成的压力过大，导致温度增加，在较大的电流的冲击下，形成大的电阻，造成电缆的安全隐患。

电缆的接头温度过高会引起电缆的短路，将电缆大面积的烧毁，影响整个设备的运行，且在短时间内不会被修复，一旦电缆出现烧毁的问题，带来的经济损失要比平常事故大很多。

电缆接头发生事故的发展过程比较缓慢且不易被检查出来，而电缆温度故障在线预警系统可以一直对电缆接头的温度进行监控，发现异常就会及时的报告，相关人员在现场查看的时候也可以直接找到有问题的电缆接头，节省了人力物力资源，还提高了安全性能。

寻热式热电偶在电力系统电缆沟温度在线监测中的应用 文章阐述了差温型测温电缆、定温型测温电缆、线型连续寻热式热电偶测温电缆、网络化温度传感器以及光纤温度传感器的工作原理及适用范围，并对对于电力系统电缆沟温度在线监测方式提供建议。

由于电力电缆施工布线方便，又满足市政建设对于外观的要求，所以在近年来的电力基础设施建设中，电缆的使用数量在迅速增加。

然而日益增多的电缆也给日常运行维护工作带来了巨大压力，维护工作稍有疏忽就容易导致火灾事故的发生。

一旦电缆沟发生火灾，不仅会中断供电，而且可能引起连锁反应，造成重大损失。

1、电缆沟引起火灾原因电缆燃烧的原因有很多，既可能是电缆本身存在质量、设计缺陷等原因，也可能是施工、维护不当等其他原因。

①设计不合理。

电缆过载能力不够。

②施工不当。

安装过程中，电缆沟底未铺垫砂子或软土，也未加盖板，电缆的弯曲半径过小；施工时未按规定分层敷设、绝缘距离不够、敷设密度超标、施工造成电缆机械损伤等。

③材料老化。

因电缆自身材质和工艺差异，有一定的寿命差别，特别是在条件恶劣的电缆沟内，老化速度会加快。

④短路事故。

经过短路电流冲击，导致电缆绝缘性能严重下降，容易发生短路。

⑤电缆接头发热。

电缆头压接不紧，三相压接头几何位置不对称，压接管压接后有金属毛刺，接地电阻值超标等都会导致电缆接头发热。

⑥其他原因。

电缆沟浸水事故或者有老鼠啃咬等都会造成电缆损伤，埋下电缆起火的隐患。

2、传统的预防措施目前，电力行业对电缆沟的管理大多还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆沟的运行状况进行检查。

这不但造成了很大的经济浪费，潜在的火灾故障也很难被及时发现，这种管理方式已经成为电缆沟管理的短板。

对于新建的电缆沟，可以采取以下几个措施预防火灾事故的发生：①设置防火段。

防火段可由防火涂料和防火隔板构成，也可由轻型封闭式耐火槽盒构成。

②设置阻火墙。

用普通红砖砌墙，下边在排水小沟的上面预留排水孔，且在墙的两侧涂上防火涂料，形成完整的阻火墙。

电缆测温防火预警系统一、综述发电厂作为电网的源头，是国家动力的源泉。

随着装机容量的不断增大，对电网的影响也越来越大。

一旦发生事故，就会对电网造成冲击，严重的会造成电网的裂解。

所以，防止事故的发生，是电厂的重要工作之一。

在电力生产过程中大量的使用和存储了多种可燃液体、气体、易燃粉尘、固体燃料、和高压高温设备，许多设备伴有静电、火花和高温的存在，高温管道、传输电缆密布于各个角落，引发事故、火灾发生的几率极高。

安全生产是电力生产稳定、经济、高效运行的关键。

近年来，电力系统火灾事故频频发生，常因一台设备故障或电缆延燃而波及全厂。

然而目前的大多数发电厂所使用的是火灾报警系统。

该系统是以离子感烟探测器、感温电缆等火灾探测元件为基础组成的报警系统。

它只是在火灾事故发生之后所发出的报警，而环境温度为-40℃- +68℃时，目前的所有的线型定温型感温电缆都无法发出报警，不能够在火灾发生之前发现事故的隐患，不能提前预知事故的发生，提前发出报警信号。

所以该系统不能够预防事故的发生。

发电厂的事故的发生，是有前兆可循的。

发电厂的火灾事故大多与温度有关。

在火灾发生之前，当电缆过载或损坏（如绝缘破坏）、开关触点损坏、电容减效等都会产生巨大的热量，使温度过高、过热，导致事故的发生。

通过对温度的探测、研究，可以发现事故发生的前兆，提前对事故发出报警，即预警，及时地采取措施，防止事故的发生。

我们通过对设备(如高压开关柜、控制柜等)、电缆沟层、电缆出线的接头、蓄电池的在线监测，探测、发现事故发生的前兆，预知事故，提前发出事故预警警报，可以及时采取措施，防止事故的发生，达到减小事故损失的目的。

因此，实现设备和电缆的在线监测就能够起到事故预警的作用，这就是在线监测及事故预警系统（OES）。

二﹑系统功能本系统通过对电厂的高压电气设备，电缆，电缆接头，输煤管线等设备的温度在线监测，捕捉事故发生的早期征兆，防止事故的发生，起到事故预警的作用。

发电厂测温预警系统为了适应电网的发展和满足现代化管理的要求，实现电厂现场―无人值班、少人值守‖的运行管理方式，有效地防范火灾事故的发生，保障电厂的安全运行和人员设备的安全，根据―预防为主，防消结合‖的消防工作方针，按照中华人民共和国国家标准《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)，以及中华人民共和国电力行业相关规范的要求，深圳电利通公司将测温电缆FTLD、CT²C引入国内，以此开发出《发电厂测温预警系统》。

真正体现了―防重于消‖的消防方针。

2. 发电厂火灾原因分析：发电厂主要火源包括：点火油罐区与燃油泵房，油系统，过热的高压电缆，变压器，开关装置，控制设备，大量的电池组，锅炉、煤仓间及输煤系统。

随着机组容量的增大，自动化水平相应提高，电缆用量越来越多。

一台200MW机组，各类电缆长达200～300Km。

引起电缆火灾的原因主要有以下几种：(1) 电缆老化、绝缘层损坏、发生短路；(2) 长期超负荷运行、受潮和受热，使绝缘层损坏；（3）电缆铺设不当影响通风散热；(4) 人为误操作引起电缆火灾；(5) 电缆外部堆积的煤粉自燃。

发电厂一旦发生电缆火灾，将造成严重损失。

火电厂输煤区的输送皮带均有较长的距离。

输煤系统在运转过程中，扬起的煤粉会落在设备外壳、电机、皮带及支架上，这些煤粉不及时清理会逐步氧化产生巨大热量；皮带的机械设备摩擦也会释放出很大热量，这些巨大的热量能够将煤粉引燃，导致火灾事故发生。

挥发分含量大的褐煤，自燃点仅为250～350℃，更易引起自燃与火灾。

油罐区的安全更是火灾防范的重点。

油罐的温度过高，会引起油品挥发、火灾，甚至爆炸。

实时监测油罐的最高温度是必须的。

电力变压器在电力系统中发挥着"心脏"的功能，是电力系统不可缺少的重要部件，一旦发生故障，将导致整个区域内的电力网瘫痪；特别是其器身内充有几十甚至上百吨的绝缘油，在变压器短时或持续性故障时间里，会出现温度上升，同时将分解出甲烷、乙烷、氢等可燃性气体，如果产生的可燃气体数量或压力超过变压器的容许值时，将从变压器器身的薄弱环节喷射出来而造成火灾。

基于光纤测温的电缆过热在线监测及预警系统的应用实践作者：徐伯锋供稿单位：宁波振东光电有限公司发布时间：2005-11-24应用领域：电力核电变电站自动化消防系统（FAS）1 序言电缆是发电厂、变电站的重要组成部分。

由于电缆分布广，又易燃，着火后危害大，电缆的防火历来为电力部门所重视。

但是，近年来电缆火灾事故频繁发生，据有关资料统计，近20年来，我国火电厂发生电缆火灾140多次，其中1986~1992年7年间竟达75次。

有24个电厂发生过2次及以上电缆火灾事故，个别电厂达4~6次。

70%以上的电缆火灾所造成的损失非常严重，其中40% 的火灾事故造成特大损失。

1975~1985年间，因电缆着火延燃造成的重大事故发生60起，造成直接和间接损失达50多亿元。

事故分析表明，引起电缆火灾的直接原因往往是电缆接头制作质量不良、压接不紧、接触电阻过大，从而电缆接头过热导致火灾发生。

例如，东北某发电厂因2#循环水电缆接头过热，引发电缆着火，烧损该电缆沟内所有电缆，造成电厂停机事故。

据了解，上午有人在距故障电缆接头80多米远的竖井上已嗅到了绝缘烧焦的气味，下午7时引发了火灾。

又如，某发电厂两台200Mw发电机组，因一台机组的循环水电缆接头过热引燃并烧穿了本机的另一条循环水电缆，同时烧损了另一台机组的循环水电缆，造成两台200Mw发电机组被迫停机事故。

1991年10月—11月，华北电网3座主力电厂接连发生低压电缆着火，造成5台200Mw机组停电。

由上可见，电缆火灾发生的一个主要原因是由于动力电缆接头制作质量不良所造成的。

但是，电缆接头的制作质量的好坏，只能在运行中才较易发现，运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。

由于从电缆接头过热到事故发生有一个过程，因此，通过对电缆在线过热监测完全可以防止和杜绝此类事故的发生。

2、光纤测温的工作原理光纤温度测量技术于1981年由南安普敦大学提出，其基本原理是：向光纤中发射一个光脉冲后，光纤中的每一个单独的点都将后向散射一小部分光，这一后向散射光包含有斯托克斯光和反斯托克斯光，其中，斯托克斯光与温度无关，而反斯托克斯光的强度随温度的变化而变化，由反斯托克斯光与斯托克斯光之比和温度的定量关系，可得温度值T：hΔf IS fO +ΔfT= ——- {ln（——）+ 4ln（————）-1} （1）K IAS fO—Δf式中：h—普朗克常数（j.s）；k—玻尔兹曼常数(j/k)；IS—斯托克斯光强度；IAS—反斯托克斯光强度；fO—伴随光的频率(1/s)；Δf—拉曼光频率增量(1/s)；K—绝对温度。

设计应用基于温度传感器技术的电缆接口温度在线监测系统刘泊辰，张卫东，刘　凯，王　毅，刘　广（国网淄博供电公司，山东淄博 255000电力电缆接口在线温度监测系统与电缆的安装、表面温度以及负载电流有很大关系。

为了更好地保持电力电缆的稳定性，需经过周密的计算和温度监控，一旦发现情况，及时处理解决。

因此，基于电力电缆的分类，设计了一种基于温度传感器技术的电缆接口温度在线监测系统，以提升电缆的利用效率。

温度传感器；电缆接口；温度；监测On-line Monitoring System of Cable Interface Temperature Based on TemperatureSensor TechnologyZHANG Wei-dong，LIU Kai，State Grid Zibo Power Supply Company，ZiboThe on-line temperature monitoring system of power cable interface is closely related to cable installationorder to better maintain thetemperature monitoring are needed. Once the situation is found，timely treatment and solution are needed. Therefore1　处理器软件流程图模块要通过指令完成协议，格式为令文字方式，回车键操作，中间添加实际内容，主要包括操作设置、测试、状态查询以及命令执行等。

当模块收到相应AT指令后，实现电缆接头实时温度控制，并且发送数据到终端电脑上分析。

具体流程：功能初始化，建立一条。

温度在线检测技术在电力电缆线路的应用发布时间：2022-05-12T08:25:55.374Z 来源：《福光技术》2022年10期作者：郑文治[导读] 此技术重点是依靠几个温度传感器。

例如热电偶、热电阻等，利用点式的温度传感器来对现场几个特定点的温度进行检测。

国网福州供电公司仓山供电服务中心福建福州 350000摘要：目前，随着我国社会经济的飞速发展，人们开始对电力电缆线路的运行安全问题提出来较高的要求。

但是，以往的热电偶局部点测温技术无法实现线路的实时监控目标，这样给电力电缆线路带来了极大的安全隐患。

所以，相关人员需要从在线测温技术应用入手，从而满足电力系统优化建设需要。

本文就对温度在线检测技术在电力电缆线路中的应用措施进行深入探讨。

关键词：温度；在线检测；电力；电缆导体自身的温度变化是电力电缆导体载流量幅值变化的最直接、最明显的表征，只要掌握了电缆导体暂态和稳态的温度，确定电力电缆线路暂态和稳态载流量就会变得非常容易。

同传统的热电偶局部点温测量技术相比较，分布式光纤测温技术对于电力电缆线路运行温度连续在线检测和后期应用平台的软件开发都更优越、更适用。

采用分布式光纤测温技术在对线路的表面温度和运行中线路的绝缘状态进行实时监测的同时不仅能测算线路的稳态载流量，还能够及时发现局部过热点位置，便于故障的排查和处理。

介绍测量电力电缆线路表面温度的在线检测技术及其应用效果。

1、电力电缆线路温度检测技术1.1点式温度传感技术此技术重点是依靠几个温度传感器。

例如热电偶、热电阻等，利用点式的温度传感器来对现场几个特定点的温度进行检测。

此技术主要是需要使用特定的专用电缆从温度传感器那里获得温度数据，将其传输到计算机终端之后进行数据分析处理的一种技术。

点式温度传感技术利用比较多的就是依赖温度传感技术或者热电偶进行温度检测技术，工作原理主要是根据之前将热电偶或者温度传感器安装到电缆线路当中非常关键的位置当中，即最容易出现故障的地方，确保可以对这些地方实现监测的技术。

热电偶温度传感器测温系统设计王建福发表时间：2018-01-23T09:49:55.590Z 来源：《基层建设》2017年第32期作者：王建福[导读] 热电偶的放大电路：采用测量放大电路，因为这种电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗；河北华气天然气有限公司河北霸州 0657001. 热电偶温度传感器设计思路通过理论分析与研究，对整体电路采用模块化设计，各模块电路设计如下：（1）热电偶的放大电路：采用测量放大电路，因为这种电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗；（2）线性化电路：利用高次多项式实现线性化，利用集成芯片AD538实现；（3）接点补偿电路：使用冰点槽冷却，外围电路使用补偿导线；（4）A/D转换电路：结合单片机，选用AD574芯片实现A/D转换；（5）显示电路：结合单片机，使用LED数码管，实现数字显示；（6）报警电路：利用单片机实现温度监测及报警。

2. 热电偶测温系统的基本电路设计2.1放大电路设计本设计采用运算放大器ADOP07对热电偶的输出电压进行放大，热电偶的输出电压将通过一个低通滤波器送入运放A1中，通过A1输出放大后的信号，进行后期处理。

设运放的增益为k，则如图，R2=510Ω，R3=120kΩ，RP2为最大阻值3kΩ的可变电阻，由上式可得，放大增益k的取值范围是236.29~242.18。

K型热电偶在0℃时的热电动势为0mV，而在600℃时的热电动势为24.902mV。

因此，我们通过调整电位器Rp2，将放大器的增益k设定为240.94倍。

这样做的结果就是，放大器的输出电压在0℃时为0V，而在600℃时就为6.000V了。

这样，本文设计的测温电路的所测温度T与放大电路输出电压Uout的关系为:T=100Uout由于热电偶的温度-热电动势特性不是线性的，因此热电偶测温电路需要设计线性化电路。

2.2 线性化电路设计对于线性化电路有各种各样的处理方法，本文采用利用高次幂级数多项式实现线性化的方法。