Page 84 - 电力与能源2021年第一期

7 8 赵宏飞, 等: 感温电缆电气故障辨识系统的设计与实现

( 其中一根起到增加机械强度作用), 能够对沿着
其安装长度范围内任 意一点的温度变化进行探
测。当温度上升至响应值时, 感温电缆线芯间的
阻值跃变。

图 3 感温电缆电气故障辨识工作原理图
芯间等效电阻, 阻值较大。

图 4 感温电缆电气故障辨识简化图
( 1 ) 正常情况下, 参考图 4 , 由 于 R 2 远 小 于

R 5 C0 , C1 之间的电压差为 R 2 U≈0.5U , 但
,
R 1+R 2
图 1 感温电缆示意图 小于 0.5U 。
可恢复缆式线型定温火灾探测器的感温电缆 ( 2 ) 当感温电缆线芯中有断点时( a或 b 处),
线芯间具有高阻抗特性, 其中每根柔性金属导体 参考图 3 , 由于 R 1 远小于 R 3 因此 C0 , C1 之间的
,
外面的绝缘层是用一种特殊 的 NTC 材料制成,
电压差为 R 3 U≈U , 但小于U 。
当感温电缆受热时, 金属导体外面的 NTC 材料 R 1+R 3
( 3 ) 当感温电缆线芯间有短路时, 假设 a , b 处
由于热效应发生阻值变化, 如图 2 所示。
,
短接, 参考图3 , 由于 R x 阻值远小于R 3 因此 C0 ,
C1 之间的电压差近似为 0V 。
因此, 根据分析结果, 可以实现感温电缆电气
故障种类的辨识。
1.3 短路故障定位分析
由图 3 可知, 正常情况下, ADC 通道采集的
电压值近似为施加到感温电缆回路上电压值的一
半, 为 0.5U 。如果两根电缆线之间由于机械力破
图 2 感温电缆线芯间电阻与温度曲线图
1.2 电气故障辨识原理 坏、 老化等因素发生了短路, 即两根电缆直接构成
本系统的工 作 原 理 示 意 图 如 图 3 所 示。其 回路, 使回路电阻值近似为感温电缆自身构成回

, 路电阻值, C0 , C1 之间的电压差近似为 0V 。
中: R 1 为回路外加电阻; R 2 为终端盒内电阻; R 1
R 2 阻值已知, 均为 1MΩ ; R 3 R 4 为感温电缆线芯 由于两根感温电缆线芯电阻 R x 较小, 无法
,
间电阻, 阻值较大; R x 分别为两根感温电缆线芯 使用万用表精确测量, 因此考虑采用如下电路进
电阻, 阻值较小; U 为供电电源, 值为 3.3V ; C0 , 行电阻测量。 R 6 为 1kΩ 的固定电阻, R 7 为 0~
C1 为电压测量引出点。 500kΩ 的可变电阻, 1m 的感温电缆与故障电缆
由于 R x 阻值远小于R 3 R 4 因此感温电缆电 R x 串联, a , b为电压测量点。
, ,
阻可简化如图 4 所示。图 4 中: R 5 为感温电缆线 测量时, 通过调节 R 7 的阻值, 并观察 a , b 点