产品知识 | 声表面波技术在电缆接头测温中的应用

随着城市化建设的快速发展，城市输配电线路规模迅速增加，传统的输配电主要是通过架空线形式，日积月累城市上空纵横交错的各种线缆就像一张张“黑色蜘蛛网”，不仅影响市容，还存在安全隐患。随着社会发展，地下电缆已逐步发展成为城市电力网架的主要组成部分，随着输电线路的入地电缆的一些安全隐患也从地上转移到地下，对电缆线路的运行、维护工作提出了更高的要求。

采用架空线的输电方式，可以通过无人机巡检或热成像设备对线缆节点温度进行监测，而采用地下电缆的方式则上述的测温方式就无法应用，给地下电缆的温度监测带来了盲区，隐藏的隐患点只有在酿成重大事故的事故才会被探知，带来的损失也非常严重。因此，需要新技术解决中间电缆接头测温需求。

近年来，对于电缆线路运行温度的监测，越来越得到国内外用户的重视。有关机构对输电线路故障率分析结果显示，与电缆本体相比，电缆接头是薄弱环节，其故障率约占电缆线路故障的95%。由于电缆接头制作、安装、接线工艺存在多个中间环节，连接点接触电阻过大，温升加快，发热大于散热促使接头的氧化膜加厚、连接松动或开焊，进而接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，致使接头的绝缘层破坏，形成相间短路、对地击穿放电或着火，最终引发电缆头着火烧毁或爆炸事故等。因此，如能对电缆接头处温度进行实时监控将能及时发现早期安全隐患，避免酿成较大事故。但是，由于发热点在电缆接头内部，而电缆本身使用年限在30年左右，现有的热成像、光纤技术或者带电池的测温技术完全无法应用，这就给电缆头温度监测带来了技术难题。

声表面波（SAW）是一种能量集中在表面传播的弹性波，最早是由英国物理学家瑞利在19世纪80年代在地震波过程中偶然发现的。1965年，美国的怀特（R.M.White）和沃尔特默（F.W.Voltmer）发表题为“一种新型声表面波声——电转化器”的论文，取得了声表面波技术的关键性突破，能在压电材料表面激励声表面波的金属叉指换能器IDT的发明，大大加速了声表面波技术的发展，使这门年轻的学科逐步发展成为一门新兴的、声学和电子学相结合的边缘学科。

我国SAW技术开应用发始于1970年，比西方晚了3年时间，SAW信号处理器件自20世纪70年代末实际应用以来，现在已遍及军工和民用各方面，大致是SAW信号处理器件主要应用于军工领域，而频率选择和频率控制SAW器件和SAW传感器则都是军民共用的器件。声表面波传感器是基于超声表面波振荡器的频率随着被测物理量的变化而改变,从而实现被测量的一种新型传感器，声表面波传感器由三部分组成：声表面波芯片、阻抗匹配电感、天线。其的核心部分为声表面波芯片，声表面波芯片主要是由电压材料基片和沉淀在基片上不同功能的叉指换能器、反射栅组成。

工作过程如下：

综上所述，采用声表面波技术可以解决高压电缆接头内置测温需求，由于其特殊工作原理完全可以满足和一次设备同寿命的要求。符合电力设备祥一二次融合发展的趋势。目前已经有多个电缆厂家完成了带声表面波测温的型式试验，并实施了多个试点工程，后续将会在电力行业规模化应用。

声立公司成立于2012年，是一家专业从事传感网络、声学微传感器、声表面波射频识别和民用雷达的研发、制造及市场一体化的高科技企业。与中国科学院研究机构成立了联合实验室，共同推进先进声学微传感技术的成果转移转化。    

公司致力于解决电网、工业用户（钢铁、水泥、化工等行业）中电气设备运行健康监测中温度、局放等信息获取问题，在上述技术领域拥有系列自主知识产权，形成了良好的行业品牌效应。

声立传感自主开发的基于SAW声表面波技术开发的电缆中间电缆接头温度传感器内置于电缆线缆位置，能够直接测量线芯温度。传感器无源、寿命长，安装之后免维护，且能够达到和电缆接头本身同等寿命，有效解决了现有电缆头测温的技术难题，电缆接头传感器可以适用于110KV及以上电压等级线路上。