刘天楠，余万荣

（1.六盘水供电局 贵州 六盘水 553000；2.安顺供电局 贵州 安顺 561000）

0 引言

在配网中环网柜电缆接头故障率相对较高，主要影响因素有电缆接头材料、施工工艺，隐患主要为接触不良、绝缘下降。隐患发展到一定程度，将导致故障。目前，通过采用无源无线技术对环网柜进出线电缆接头处温度进行实时在线监测，以期解决如下问题。

（1）尽早发现电缆接头隐患，及时处理，避免隐患升级为事故。

（2）减少配网巡检、临检、定检工作量，提高运维工作效率。

无源无线有如下两种技术方法对环网柜进出线电缆接头处温度进行监测。

（1）CT 取电无源无线测温方式。温度传感器采用CT 取电，通过弱电电路驱动温度探头工作，无线传输数据。缺点：传感器获取的工作能量与测量回路负载有关，而配网负荷多变，可能影响传感器稳定工作[1]。

（2）声表面波无源无线测温方式。采用声表面波技术，通过传感器温度影响传感器表面波的反射频率，获得温度测量参数。数据无线传输，温度传感器无需电源，强弱电分离。

通过贵州电网公司相关供电局采用无源无线声表面波技术对环网柜电缆接头测温项目的实施，本文从应用的角度出发，对电缆接头故障梳理、无源无线测温技术原理与测温设备解析、工程实施过程考量，指出了此类产品应用在环网柜场景中的优点与不足，提出具体使用的注意事项。

1 环网柜电缆接头故障及原因

过热会使绝缘材料碳化与老化变质，引起绝缘强度下降与绝缘层损坏；局放加速绝缘层损坏。

2 声表面波技术测温过程与设备

2.1 声表面波技术测温过程

温度采集装置通过天线将特定频率的射频信号发射到温度传感器，温度传感器中晶体芯片接收到带有一定能量的射频信号，通过振荡，产生谐振，将带有温度信息的信号反馈回来，被天线接收并传送到温度采集装置进行解析处理，完成温度测量，其过程如图1所示。

（1）温度采集装置通过与其连接的天线发射射频脉冲信号。脉冲信号被传感器收到后，通过叉指换能器（Inter Digital Transducer，IDT）在压电感应器（晶体芯片）的表面激活一个表面波，其频率由于受到晶体芯片本身温度的影响发生了变化，变化与传感器接触测温点温度成比例关系[5]，如图2 所示，使得温度测量通过信号反馈得以实现。

（2）叉指换能器再将表面波振荡转化成微弱的射频信号。反射信号频率等于其谐振频率时，反射信号能量最大[6-7]，方便天线接收。温度采集装置通过连接的天线收到信号后进行处理，得出传感器安装处的测量温度。

（3）特点：传感器被动工作。无源指传感器无需工作电源；无线指传感器与温度采集器通过无线射频信号通信。

图1 测温原理示意图

图2 频率-温度变化对应关系

2.2 声表面波技术测温设备

全套设备包含温度传感器、天线、温度采集装置、通信终端、数据显示（现场显示或后台显示），系统构成如图3 所示。

温度采集装置依次发射频率、强度可变的射频信号激发不同安装点的温度传感器工作，温度传感器产生谐振，带有温度信息的谐振信号被温度采集装置接收，经过解析，实现多个间隔多点测温；温度采集器通过无线通信终端或DTU 将测点温度信息传至后台，实现温度实时在线监测（或通过现场管理显示终端显示）。后台实现数据查询与显示，具有生成数据报表、报警提醒、手机IE浏览与异常报警手机关联等功能，使用简单方便。

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图3 测温系统构成

3 应用于环网柜电缆接头测温场景

3.1 设备配置

环网柜6 个间隔（2 进4 出），需要配置18 个温度传感器、6个天线、1个温度采集装置、1个通信终端（或1 个现场管理终端）及后台软硬件系统。

3.2 设备安装

温度传感器安装在电缆连接处肘形头压接管部位，接触式测量触点温度；天线安装在电缆间隔内壁上，温度采集器与无线数据终端安装在PT 间隔仪表室中，天线与温度采集器通过同轴屏蔽电缆连接，温度采集器、通信终端从PT 二次侧获得工作电源；传感器与后端设备完全隔离，不改变电缆接头结构和电气性能；后台设备安装户内，实现电缆接头温度的在线测量功能，柜内测温安装如图4 所示。

图4 测温设备安装

4 应用分析

4.1 电缆接头测温应用分析

具体工程中选用的厂家温度传感器的尺寸较小，传感器尺寸25 mm×25 mm 左右，传感器与被测部位接触面在10 mm×10 mm 左右，属于点测温。传感器安装在电缆肘形头的温度薄弱点部位[8-9]，优缺点分析如下。

（1）温度传感器可以准确感知测温点的温升，安装简单，传感器体积小，不影响电缆接头的结构与电气特性。

（2）对电缆连接管压接不牢，造成接触电阻增大而引起接触不良过热，传感器安装点位置如果处在连接管处，理论上通过感知温升，可以感知电缆的隐患，起到预判作用。但在实际中，接头表面温度与接头铜芯温度有明显差异，需要对表面温升阈值进行修正，遗憾的是厂家产品手册并没有给出修正参数值。在运行中，连接管处温度明显高于电缆本体，如何判断测量到的温升的性质存在困难。因此可推知，早期的接触不良隐患，通过测量温度是难以判断的。

（3）对于因局放引起的温升，除非局放点正好处于传感器温度感知范围内，否则，同样不能感知预判。况且局放未必一定引起温升。

（4）因为传感器是直接接触式点测温，测温面小，而电缆肘形头直径约10 cm，长度约30 cm，将肘形头表面按10 cm 进行简单划分，可以分成3 个区域，每个区域表面积约为31 cm×10 cm，测温点的面积约1 cm×1 cm，当温度源距离测温点有距离时，运行异常的电缆接头表面温度场分布目前还不够充分了解的情况下，必定带来偏差，降低使用效果。

（5）因为设备投入与声表面波技术本身的原因，1 个电缆接头只安装1 个温度传感器，安装位置没有科学指导，当有温升时，无法知道传感器上下左右区域的温度状态，存在错判，起不到普测的作用，也起不到精测的效果。

通过分析可知，此类测温技术今后需要解决的问题在于扩大测温面，多点测温，多点物联，提高感知隐患的种类、范围能力，才能获得较好的应用。

4.2 工程分析

（1）目前，此类测温设备工程安装实施简单、时间短、工程量小。安装后设备没有运行风险，高低压绝对分离，安全性高；体积小，安装灵活不受安装结构和安装空间影响；安装后无须维护。

（2）对于运行中的环网柜，安装时必须停电操作，配网停电计划难以协调，导致工程工期延长，尽管工程简单，但不方便。今后必须在安装方便性有所突破，否则难以落地。

5 结论

通过环网柜电缆接头测温项目工程试点应用，实时知晓监测区域各环网柜测温点的信息，存在实际需求，优缺点表现明显，总结如下。

（1）设备安装简单、免维护、适用性好。温度传感器必须安装在电缆肘形头连接管部位，以保证测温的有效性。

（2）难以通过单个传感器一点测温判断早期的接触不良隐患与局放，仅通过单个传感器一点测温判断运行负荷是否过载也下不了结论。

（3）目前，技术水平下设备的应用对配网巡检、临检、定检帮助不大，运行中的环网柜安装需要停电，不方便。

（4）此类技术与设备的应用，对电缆接头隐患预判比较困难，如果测温设备不能解决多点测温比对分析，很难满足实际工作需求。

（5）环网柜PT 间隔空间狭小，安装设备会越来越多，今后测温设备选型必须选择具有信号发射、信号采集、数据分析、传输功能一体化、低功耗小型终端。