蘇立 周幸平

摘要：當(dāng)今電路安全問(wèn)題愈發(fā)重要，導(dǎo)線接頭電氣結(jié)點(diǎn)長(zhǎng)期工作下，會(huì)由于環(huán)境、安裝等問(wèn)題造成電阻增加，進(jìn)而逐步發(fā)生過(guò)熱燒斷事故，影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行及電網(wǎng)輸送電的可靠性。針對(duì)現(xiàn)存市場(chǎng)的國(guó)內(nèi)外電氣設(shè)備、電壓輸送設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)裝置的弊端，本文提出線夾溫度越限指示裝置，具備成本低、安裝簡(jiǎn)易，并且能夠迅速做出溫度越限指示，使維護(hù)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度超標(biāo)線夾便于采取措施，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)警及時(shí)、降低巡查便捷、保證電路輸送更加安全可靠。

關(guān)鍵字：過(guò)熱燒斷;溫度越限;重復(fù)使用;供電可靠性

一 ?前 言

伴隨社會(huì)用電量的急劇增加，不管是電力輸送系統(tǒng)，還是配電線路、變壓設(shè)備也都在相應(yīng)的大幅應(yīng)用，這也致使負(fù)責(zé)輸送高壓電的部分高壓電氣設(shè)備的輸送電力負(fù)載也變得繁重[1-2]。長(zhǎng)期高強(qiáng)度任務(wù)的工作下，高壓輸電線路的導(dǎo)線接頭是線路安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，特別是用螺栓連接的跳線接頭，這種連接方式若安裝時(shí)螺栓壓的不緊或由于振動(dòng)、擺動(dòng)等造成螺栓松動(dòng)，都會(huì)使該接頭的電阻增大，從而引起接頭溫度的升高。輕則影響正常輸電，重則造成事故。因此，一般整個(gè)電力輸送系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)在導(dǎo)線接頭與設(shè)備聯(lián)結(jié)點(diǎn)處，其結(jié)點(diǎn)處電阻增加，發(fā)熱增加，但超出不可調(diào)控的限制時(shí)，便會(huì)發(fā)生事故[3]。

外套于聯(lián)結(jié)點(diǎn)外部的線夾，同樣會(huì)受聯(lián)結(jié)點(diǎn)溫度所影響。聯(lián)結(jié)點(diǎn)發(fā)熱是必然存在的一個(gè)問(wèn)題，并且是一個(gè)惡性循環(huán)：電阻增大、輸送電力溫度上升、導(dǎo)線銅絲變形、線路氧化、溫度上升、電阻增加、發(fā)熱、持續(xù)升溫，當(dāng)溫度達(dá)至上限，不做出措施，便會(huì)出現(xiàn)燒毀或擊穿事故[4]。根據(jù)最新相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，去年國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)故障就毀壞20余萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)，將這些事故按技術(shù)分類(lèi)，其中超溫事故就占比約為25.3%。由數(shù)據(jù)分析顯而易見(jiàn)，對(duì)于超溫問(wèn)題的解決是一件必需進(jìn)行的事。如何進(jìn)行迅速溫控、及時(shí)反饋聯(lián)結(jié)點(diǎn)的溫度，減少超溫發(fā)生事故的概率成為目前電力輸送設(shè)備、運(yùn)行維護(hù)的亟待解決問(wèn)題。

根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)調(diào)查研究，各級(jí)供電商只能指派維護(hù)人員手持溫度測(cè)量?jī)x對(duì)設(shè)備進(jìn)行溫度采集、檢測(cè)，需要對(duì)電路的每個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法達(dá)至實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)預(yù)警指示，且對(duì)人力、物力的耗費(fèi)巨大，同時(shí)安全問(wèn)題也未能有效解決?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，雖然有在研發(fā)電氣結(jié)點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天、全時(shí)、全區(qū)域的溫度在線監(jiān)控及預(yù)警播報(bào)，但目前而言并未得到有效應(yīng)用 [5-6]?；谏鲜龅母鼽c(diǎn)，本文開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)易的可重復(fù)使用的線夾溫度越限指示裝置，其在實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控、及時(shí)指示預(yù)警的同時(shí)，將成本壓縮，做到高性價(jià)比下維護(hù)輸送電路的安全運(yùn)行。

二 研究?jī)?nèi)容

本文提出的是一種線夾溫度越限指示裝置，此裝置不會(huì)影響其它電力設(shè)備結(jié)點(diǎn)構(gòu)件的安裝。本裝置采用常用的螺栓作為固連部件，即安裝方便、不用加裝固定定位裝置，又可以根據(jù)各結(jié)點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行選調(diào)螺栓長(zhǎng)度型號(hào)，通過(guò)線夾預(yù)留的兩個(gè)帶內(nèi)螺紋的孔進(jìn)行配合，擰緊安裝。

1、設(shè)計(jì)要求

（1）穩(wěn)定性：對(duì)于電氣結(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)測(cè)裝置，需要做到隨時(shí)監(jiān)控，雖然裝置是完全裸露于外界，與外界環(huán)境直接接觸，但不管周?chē)h(huán)境如何都需要穩(wěn)定進(jìn)行作業(yè)。因此裝置穩(wěn)定性很關(guān)鍵。

（2）準(zhǔn)確度：電氣結(jié)點(diǎn)的反饋的溫度數(shù)據(jù)將直接用作真實(shí)溫度，這個(gè)溫度值將直接影響部件的壽命與電氣設(shè)備的安全性。因此必須保證此裝置內(nèi)部測(cè)溫元件的壽命與測(cè)量準(zhǔn)確度，來(lái)保證反饋的預(yù)警指示的結(jié)果可靠性。

（3）實(shí)用性：預(yù)警裝置除了要做到能夠及時(shí)反饋數(shù)據(jù)，還需要能夠及時(shí)、醒目地提示檢測(cè)人員，減少必要的人力消耗。且裝置需要做到可復(fù)位使用、易于更換、安裝簡(jiǎn)單等，減少相應(yīng)的設(shè)備、工具介入。

2、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文采用的溫度越限指示裝置為FC-WD-80型，由固定部件、測(cè)溫部件、預(yù)警部件及主體等組成，線夾溫度越限指示裝置結(jié)構(gòu)爆炸圖如圖1所示。其中，測(cè)溫部件為一種熱敏元件，具體為一種蝶形雙金屬片，可對(duì)裝置內(nèi)部溫度做出敏感變形，常溫情況下，蝶形雙金屬片中間高周邊低，限制預(yù)警部件的運(yùn)動(dòng)，在溫度達(dá)到臨界值時(shí)，向預(yù)警部件傳達(dá)信號(hào)進(jìn)行預(yù)警指示步驟。預(yù)警部件由彈簧和警示桿組成，當(dāng)熱敏元件發(fā)生凸跳變形時(shí)，邊圈從警示桿凹槽內(nèi)脫離，警示桿在彈簧作用下向外滑出，紅色滑塊彈出，發(fā)出溫度越限警示，如此便完成預(yù)警指示工作。當(dāng)溫度下降低于報(bào)警溫度后，蝶形雙金屬片恢復(fù)成中間高周邊低的形狀，此時(shí)，只要工作人員采用絕緣手段把警示桿推入到主體導(dǎo)向孔最深處，蝶形雙金屬片邊緣再次卡入警示桿的凹槽內(nèi)，限制了警示桿向外滑出，裝置可以再次投入使用，實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。線夾溫度越限指示裝置發(fā)出警示前后的實(shí)物效果圖如下圖2（a）、（b）所示。

結(jié)合設(shè)備功能及設(shè)計(jì)要求，本研究重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）接觸式敏感測(cè)溫探頭的開(kāi)發(fā)研究，工作溫度最高達(dá)180℃。

（2）微功耗信號(hào)傳導(dǎo)技術(shù)，在極端天氣環(huán)境下，線夾溫度越限指示裝置均可在檢測(cè)到溫度處于臨界值時(shí)，發(fā)出警示動(dòng)作。

（3）在電氣結(jié)點(diǎn)上，線夾溫度越限指示裝置不發(fā)生放電，不影響其它設(shè)備的正常工作，同時(shí)保障工作人員安全。

（4）整體裝置均采用的是機(jī)械式結(jié)構(gòu)，具體是熱敏金屬發(fā)生形變，不會(huì)因?yàn)槟茉垂┙o問(wèn)題而無(wú)法工作。

（5）警示桿與其它組件采用外邊圈式無(wú)縫連接，以防出現(xiàn)漏水、漏油、氧化對(duì)裝置的壽命及準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

（6）該裝置主要適用于各種設(shè)備的導(dǎo)線接頭、刀閘開(kāi)關(guān)等電氣結(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)測(cè)。

三 與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究和技術(shù)的綜合比較

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高壓設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)方法主要有：示溫蠟片測(cè)溫法、熱紅外測(cè)溫法和等電位溫度檢測(cè)探頭測(cè)溫法[7]。

示溫蠟片測(cè)溫法：核心部件為感溫蠟片，可以彌補(bǔ)一般常規(guī)溫度計(jì)的不足，其原理是當(dāng)被貼處的溫度高于示溫蠟片額定融化溫度時(shí)，示溫蠟片會(huì)自動(dòng)融化而發(fā)生脫落，因此工作人員只需要根據(jù)示溫蠟片是否發(fā)生脫落就能識(shí)別此時(shí)結(jié)點(diǎn)溫度是否超限。此方法在很早就得以應(yīng)用，操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于只有出現(xiàn)超限時(shí)才能得知，可靠性和精度都不高，且受結(jié)點(diǎn)貼片位置影響。

熱紅外測(cè)溫法：此方法為紅外探測(cè)器接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元上，形成熱量分布圖像并轉(zhuǎn)化為溫度檢測(cè)結(jié)果，通常是采用紅外測(cè)溫槍、遠(yuǎn)紅外成像儀等非接觸式測(cè)溫設(shè)備。其具備測(cè)量簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、測(cè)量精準(zhǔn)、結(jié)果易見(jiàn)等特點(diǎn)。但該方法只能是定點(diǎn)定時(shí)測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)備成本不低，無(wú)法對(duì)大規(guī)模電氣結(jié)點(diǎn)進(jìn)行一一應(yīng)用。

等電位溫度檢測(cè)探頭測(cè)溫法：該法的本質(zhì)是通過(guò)熱傳導(dǎo)技術(shù)原理，將溫度測(cè)試線與相應(yīng)的熱導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)直接接觸，實(shí)現(xiàn)接觸式直接測(cè)溫。該法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備結(jié)點(diǎn)溫度的不斷測(cè)量，精度高、輸出迅速，但是對(duì)于范圍較大的電氣設(shè)備結(jié)點(diǎn)溫度檢測(cè)一定程度上會(huì)加大結(jié)構(gòu)復(fù)雜度及設(shè)備費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用，性價(jià)比較低。

本文所采用的可重復(fù)使用的線夾溫度越限指示裝置較同類(lèi)電氣結(jié)點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)，具備溫度實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、可靠性強(qiáng)、成本低、附加設(shè)備少等優(yōu)勢(shì)。且該裝置可用于任何電氣結(jié)點(diǎn)，不受設(shè)備、結(jié)點(diǎn)位置限制，可以根據(jù)需要配對(duì)相應(yīng)的尺寸進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)，能夠完美應(yīng)對(duì)極端天氣、電磁干擾，警示效果顯著、易發(fā)現(xiàn)、易可視化，且可恢復(fù)至原位再次監(jiān)測(cè)，對(duì)巡查工作人員也是降低了工作難度。符合當(dāng)代設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，降成本、簡(jiǎn)化人工勞力。

四 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

1、技術(shù)參數(shù)

工作溫度：-50℃～180℃

動(dòng)作溫度：90℃±3℃

外型尺寸：φ36×28mm

復(fù)位方式：人工復(fù)位

使用次數(shù)：超過(guò)5萬(wàn)次

本裝置不受雨、雪、冰、污垢等各類(lèi)復(fù)雜環(huán)境情況影響，仍可保證設(shè)備的正常使用和預(yù)警指示。

2、設(shè)備系列

線夾FC-WD-70型溫度越限指示裝置：上限溫度70℃，誤差范圍±2℃。

線夾FC-WD-80型溫度越限指示裝置：上限溫度80℃，誤差范圍±2℃。

線夾FC-WD-90型溫度越限指示裝置：上限溫度90℃，誤差范圍±2℃。

可根據(jù)電氣結(jié)點(diǎn)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)上限溫度（即警示溫度值），但需要保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3、適應(yīng)環(huán)境

線夾FC-WD系列溫度越限指示裝置是一種能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)各種導(dǎo)線接頭、設(shè)備刀閘開(kāi)關(guān)接頭處溫度的裝置，當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度超過(guò)上限值時(shí)會(huì)產(chǎn)生警示作用的新型裝置。能夠適用于各種需要監(jiān)測(cè)溫度又采用螺栓固連電氣部件，且技術(shù)指標(biāo)都是依照電力系統(tǒng)和相關(guān)行業(yè)的要求而定的，上限溫度可在70℃、80℃、90℃或靈活調(diào)節(jié)至用戶要求，一般誤差不能超過(guò)±2℃，可以醒目的指示出電氣結(jié)點(diǎn)的溫度，及時(shí)做出安全防護(hù) [8]。

4、性能特點(diǎn)

（1）采用機(jī)械結(jié)構(gòu)式的金屬變形預(yù)警技術(shù);

（2）能夠?qū)崟r(shí)辨識(shí)結(jié)點(diǎn)的溫度值，警示迅速、準(zhǔn)確，巡查十分明顯。整體裝置十分簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)易、占用空間小，測(cè)溫部件為溫敏金屬，報(bào)警后對(duì)本身結(jié)構(gòu)無(wú)影響，復(fù)位后可循環(huán)使用;

（3）可以靈活調(diào)節(jié)預(yù)定的溫度上限值;

（4）設(shè)備工作穩(wěn)定可靠，不易受外界干擾，且能長(zhǎng)時(shí)間工作在高負(fù)荷、高強(qiáng)度的環(huán)境下。

五 總結(jié)

接線電氣結(jié)點(diǎn)溫度的越限監(jiān)測(cè)，是對(duì)電氣結(jié)點(diǎn)過(guò)熱燒毀的保障手段，是對(duì)阻止電力安全事故發(fā)生的安全手段之一，對(duì)保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有著重大意義。

本文所研究的可重復(fù)使用的線夾溫度越限指示裝置，采用一體式機(jī)械結(jié)構(gòu)，具備安裝簡(jiǎn)單、感溫精準(zhǔn)、及時(shí)警示、可重復(fù)使用、可靠性高、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，警示動(dòng)作十分明顯，能夠避免出現(xiàn)巡檢遺漏和疏忽，發(fā)生警示后只需等待溫度正常進(jìn)行人工復(fù)位即可。極大地提高各類(lèi)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行水平和供電可靠性，對(duì)國(guó)家社會(huì)的用電提供了顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和安全保障。

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