輸電線路接點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)儀研究

行 舟 朱建軍 紀(jì)青春 徐向軍 曹少軍

（蘭州供電公司，甘肅蘭州 730070）

0 引言

電力設(shè)備的溫度與其運(yùn)行狀況密切相關(guān)，在正常運(yùn)行條件下電力設(shè)備的溫度保持在一定范圍內(nèi)，但是在異常時(shí)，電力設(shè)備的溫度則會(huì)急劇上升。輸電線路上線路之間的接點(diǎn)以及電氣設(shè)備之間的聯(lián)接點(diǎn)是受溫度上升影響最大的薄弱環(huán)節(jié)。處于正常運(yùn)行狀態(tài)的高壓輸電線路接點(diǎn)溫度不高于線路導(dǎo)線的溫度，隨著負(fù)荷的增大，或者接點(diǎn)出現(xiàn)了連接不良、引流線夾腐蝕或緊固螺栓松動(dòng)等問題時(shí)，由負(fù)荷增加或局部放電引起的接點(diǎn)發(fā)熱會(huì)影響接點(diǎn)的金屬部分電阻增大，并造成溫度進(jìn)一步升高，形成惡性循環(huán)，直至釀成事故[1]。

目前為保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，在用電高峰季來臨之前均需要對(duì)高壓輸電線路的接點(diǎn)進(jìn)行全面的檢測(cè)[2]。電力系統(tǒng)原來一直使用紅外測(cè)溫儀或熱成像儀進(jìn)行定期檢測(cè)[3-4]，但在兩次巡檢中間發(fā)生溫度過高時(shí)，則不能有效檢測(cè)故障現(xiàn)象。另外紅外測(cè)溫設(shè)備受外部環(huán)境因素影響較大，對(duì)有些設(shè)備無法進(jìn)行測(cè)溫。基于居里溫度的輸電線路接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)儀利用了材料的溫感特性，當(dāng)任何時(shí)候發(fā)生溫度越限時(shí)，能夠給出溫度越限指示，提示巡檢人員發(fā)現(xiàn)發(fā)熱重大缺陷并及時(shí)消除安全隱患。

1 監(jiān)測(cè)儀工作原理

1.1 居里溫度

居里溫度是指鐵磁性材料轉(zhuǎn)變成順磁性材料的過渡溫度或臨界溫度，也稱居里點(diǎn)或磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)。當(dāng)溫度比居里點(diǎn)低時(shí)，此材料為鐵磁體，具有鐵磁性，這時(shí)與材料相關(guān)的磁場(chǎng)難以變化。當(dāng)溫度比居里點(diǎn)高時(shí)，此材料變?yōu)轫槾朋w，磁體的磁場(chǎng)易受周圍磁場(chǎng)因素影響[5-6]。

1.2 監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸電線路接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)儀利用熱敏鐵氧體具有的居里特性對(duì)溫度變化進(jìn)行監(jiān)視。監(jiān)測(cè)儀內(nèi)固定有預(yù)先設(shè)定好居里溫度的熱敏鐵氧體材料，正常運(yùn)行情況下，接點(diǎn)溫度達(dá)不到監(jiān)測(cè)儀內(nèi)的熱敏鐵氧體的設(shè)定溫度，即熱敏鐵氧體具有鐵磁性；當(dāng)接點(diǎn)溫度升高達(dá)到監(jiān)測(cè)儀設(shè)定溫度時(shí)，內(nèi)部的熱敏鐵氧體變?yōu)轫槾朋w，迅速失去鐵磁性。利用熱敏鐵氧體的鐵磁性與彈簧機(jī)構(gòu)構(gòu)造輸電線路接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)儀，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

永久磁鐵嵌在內(nèi)指示套頂部，上面是下限溫度熱敏鐵氧體，兩側(cè)為彈簧機(jī)構(gòu)1，頂部固定在外指示套上；永久磁鐵下面是上限溫度熱敏鐵氧體，與兩側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)2一起固定在底座上端。定位槽內(nèi)壁有螺紋，用于與接頭上的螺絲連接。

上、下限溫度熱敏鐵氧體具有不同居里溫度。上限溫度熱敏鐵氧體、永久磁鐵與彈簧2配合實(shí)現(xiàn)上限溫度指示報(bào)警，下限溫度熱敏鐵氧體、永久磁鐵與彈簧1配合實(shí)現(xiàn)下限溫度指示報(bào)警。初始狀態(tài)（未報(bào)警）時(shí)，上、下限溫度熱敏鐵氧體均具有鐵磁性，彈簧機(jī)構(gòu)1和2由于磁力作用處于壓縮狀態(tài)，指示套與底座重合。若輸電線路接頭溫度上升到溫度下限值，下限溫度熱敏鐵氧體變?yōu)轫槾朋w，失去鐵磁性，彈簧機(jī)構(gòu)1失去約束力而釋放，外指示套彈起，溫度監(jiān)測(cè)儀處于越下限溫度報(bào)警狀態(tài)，如圖2（a）所示。如溫度上升到上限溫度，上限溫度熱敏鐵氧體也瞬時(shí)失去鐵磁性，永久磁鐵的吸力消失，彈簧機(jī)構(gòu)2釋放，內(nèi)指示套彈起，溫度監(jiān)測(cè)儀處于越上限溫度報(bào)警狀態(tài)，如圖2（b）所示。

圖2 溫度監(jiān)測(cè)儀報(bào)警指示狀態(tài)

底座和在內(nèi)指示套的外面安裝定位用的固定凸肩。為保證報(bào)警狀態(tài)的可辨識(shí)性以及夜間巡視的可視性，底座和內(nèi)指示套外表面分別涂有不同醒目顏色的反光漆，以識(shí)別溫度監(jiān)測(cè)儀的報(bào)警狀態(tài)。

在報(bào)警狀態(tài)下，熱敏鐵氧體在彈簧機(jī)構(gòu)的彈力下離開永久磁鐵一段距離，即使溫度恢復(fù)到限值一下，此時(shí)的吸引力小于彈力，所以溫度監(jiān)測(cè)儀將保持報(bào)警狀態(tài)。若要恢復(fù)到未報(bào)警狀態(tài)，只能靠外力將指示套壓下使熱敏鐵氧體靠近永久磁鐵，使兩者吸合。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度試驗(yàn)表明，對(duì)于設(shè)定報(bào)警溫度限值70℃的溫度監(jiān)測(cè)儀，在不同外界環(huán)境溫度時(shí)進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試，溫度監(jiān)測(cè)儀均能正確進(jìn)行報(bào)警。在環(huán)境溫度17.5℃時(shí)，平均動(dòng)作溫度誤差為3℃，在環(huán)境溫度70℃時(shí)，平均動(dòng)作溫度誤差為1.8℃，均不超過設(shè)計(jì)要求的±4℃。

2 監(jiān)測(cè)儀的改進(jìn)模型

為使在線監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)更加簡單實(shí)用，降低加工成本并保證監(jiān)測(cè)儀對(duì)溫度的測(cè)試更加準(zhǔn)確、靈敏，本文在原有監(jiān)測(cè)儀的基礎(chǔ)上提出了一種新的改進(jìn)模型。改進(jìn)的溫度監(jiān)測(cè)儀主要包括指示套、彈簧、熱敏鐵氧體、永久磁鐵以及感溫蠟等部分。指示套蓋上固定有感溫蠟或其它的不可逆性變色漆，感溫蠟或變色漆的感溫溫度低于熱敏鐵氧體的居里溫度，隨著設(shè)備溫度的升高，當(dāng)達(dá)到下限預(yù)設(shè)報(bào)警溫度時(shí)，剛好達(dá)到感溫蠟或感溫涂料的動(dòng)作溫度，感溫蠟熔化或感溫涂料發(fā)生變色，給予巡檢人員報(bào)警指示。

3 監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用

目前根據(jù)上述輸電線路接點(diǎn)感溫在線監(jiān)測(cè)儀模型設(shè)計(jì)的電力接點(diǎn)溫度報(bào)警監(jiān)測(cè)儀已經(jīng)在一些實(shí)際線路中得到了應(yīng)用。如圖3、4所示，為監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖。其中，圖3為監(jiān)測(cè)儀的初始狀態(tài)即未報(bào)警狀態(tài)，圖4為監(jiān)測(cè)儀的報(bào)警狀態(tài)。

感溫在線監(jiān)測(cè)儀除了能靈敏、準(zhǔn)確地報(bào)告輸電線路接點(diǎn)的溫度過高外，還主要具有以下特點(diǎn)：抗高強(qiáng)電磁場(chǎng)、低溫、抗風(fēng)、抗震、抗覆冰、抗老化、雷電、大風(fēng)、大霧、化學(xué)腐蝕，能在各種惡劣環(huán)境下保持正常功效。可以作為副帽直接安裝到螺栓上，利于安裝，也可以用于其它高壓電氣設(shè)備如變壓器、互感器、高壓開關(guān)柜、刀閘等高壓聯(lián)接點(diǎn)的溫升監(jiān)測(cè)。

圖3 感溫在線監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖（未報(bào)警）

圖4 感溫在線監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖（報(bào)警）

4 結(jié)論

電力負(fù)荷的快速增長及對(duì)電力供電可靠性的需求都要求電力系統(tǒng)設(shè)備能正常穩(wěn)定的工作，本文根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求，利用居里溫度特性設(shè)計(jì)了基于鐵磁材料的輸電線路接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)儀，采用雙限值報(bào)警結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了溫度監(jiān)測(cè)范圍。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，輸電線路接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)儀由于內(nèi)部無電子器件不受電磁干擾影響，安裝簡便不影響電力系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，適用于電磁污染嚴(yán)重的高壓輸電線路及開關(guān)柜等高壓聯(lián)接點(diǎn)的溫度監(jiān)測(cè)，其溫度記憶性有效防止巡檢周期間的溫度異常漏檢，是電力設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)的必要補(bǔ)充。

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[3]陳紹鑫，吳培勝，孫云濤，等.輸電線路溫度和弧垂在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用研究[J].華北電力技術(shù).2008.3：14-16.

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