感溫變色示警電纜在演出場所的應用研究

朱玉杰 程國辰

摘要：本文論述感溫變色示警電纜在演藝場所的應用優點、電纜因使用不當產生的隱患以及感溫變色示警電纜的應用范圍。

關鍵詞：感溫變色示警電纜;隱患;發熱;變色;預警

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2021）13-00-02

1 產品概述

近年來，中國文化旅游產業飛速發展，從而帶動國內與文旅發展相關的項目建設（大劇院、藝術中心、室內秀場、實景演出、廣電中心等）發展，與之相關的舞臺燈光專用電纜的市場需求也隨之劇增。鑒于舞臺演出公共安全的特殊要求，電纜的安全運行要求十分嚴格。然而目前國內外的電纜生產和研究單位，對電纜的研究只停留在解決阻燃、降低燃燒煙密度、簡化結構、降低成本等方面，很少對電纜的安全性和智能化開展研究。

河南金博實業有限公司針對演藝場所電纜運行安全、隱患預警智能化，開展課題研究，課題名稱為感溫變色示警電纜。

感溫變色示警電纜的研發改變了傳統電纜的簡單輸電功能。它不僅僅能夠輸送電源或信號，而且賦予電纜智能特性和記憶特性，具有能夠在運行中感知隱患并提前預警的功能，以達到及時維護、降低風險的目的。這一電纜的成功研發，對電纜行業以及電纜材料行業的研究具有一定的促進作用。如果感溫變色示警電纜推廣開來，其會在許多領域得到應用，具有較高的社會價值和經濟價值。

2 產品研發的必要性

2.1 在電源電纜運行中存在的常見隱患

在電源電纜運行中，會因為安裝使用不當、違規操作等行為常造成隱患。

（1）電纜導體電阻不符合要求，導致運行中電阻過大，產生過熱現象。

（2）系統負荷過載，造成電纜過流，引起電纜發熱。

（3）安裝電纜時橋架內的排列過于密集，通風散熱效果不好。

（4）在電纜轉接過程中，接頭焊接與壓接技術不到位，造成接頭處接觸電阻過大，甚至引起打火。

（5）電纜相間因長時間使用，絕緣性能下降，導致相間漏電。

（6）電纜靠近其他熱源太近，影響了電纜的正常散熱。

這些常見隱患的所表現出來的共同特點都是電纜發熱。（如圖1、圖2、圖3）

電纜在運行中如果出現短路或過載等異常時，系統中的各種保護功能和措施比較齊全完善，可以及時進行阻斷隔離。但在線纜轉接處，尤其是接插件連接處，存在由于接觸不良造成的過熱，以及靠近熱源無法正常散熱等隱患，系統中尚未有針對這些隱患的完善保護措施和裝置。電纜產生發熱現象后，如不及時發現并消除隱患，繼續長期通電運行，將會造成電纜絕緣護套老化，產生絕緣熱擊穿現象，以及電纜發生相間短路跳閘現象，嚴重時可能燒毀電路甚至引發火災。

2.2 劇院/演播廳常規舞臺燈光電纜運行狀況樣本采集、分析（如表1、表2）

采集和分析電纜運行溫度數據可以得出結果。

（1）電纜正常運行時的溫度與環境溫度相差應在5℃以內。

（2）劇院、演播廳內正常的環境溫度不影響電纜的運行。

（3）電纜在插頭轉換連接處極易存在隱患，且不易被發現。

例如，表2某歌舞團大劇場編號IR000339、IR000340兩個點位的隱患是在紅外測溫成像儀的檢測中發現的。（如圖5、圖6）

IR000339 二層側燈室 44.7（高溫隱患）

IR000340 二層側燈室 46.8（高溫隱患）

（4）通過電纜運行溫度與導體電流相互關系曲線圖分析。在發熱狀態下運行電纜，會給電纜帶來很大的隱患。溫度越高，其過流越大，對電纜的損傷越大。

電纜長期發熱運行會對絕緣、護套形成熱腐蝕，加速其老化，降低電纜使用壽命，形成安全隱患。

2.3 維護設備正常運行和線路的安全的常規辦法和局限性

（1）人工定期巡視檢查。其缺點是只能憑借經驗進行檢查，存在漏檢和誤檢情況。

（2）借助測溫儀、紅外成像儀等先進儀器。其缺點是只能隨機篩選檢查，無法進行全檢和實時監控。

（3）安裝線型定溫探測器系統，或者分布式光纖測溫系統。其缺點是安裝復雜，占用空間大，投資額甚至超過了電纜的價值金額。

而感溫變色示警電纜能夠解決以上問題，既不影響電纜的正常運行，還解決了安全維護問題，同時大大降低了人力和資金的投入。

3 感溫變色示警電纜的功能特點

感溫變色示警電纜的智能化、記憶功能的實現原理借鑒了電子轉移型有機化合物體系的相關原理（電子轉移型有機化合物是一類具有特殊化學結構的有機發色體系，能在特定溫度下因電子轉移使該有機物的分子結構發生變化，從而實現顏色轉變），并將這一原理應用于電纜的絕緣、護套材料制造中，從而使電纜的絕緣護套材料在特定溫度下發生顏色轉，實現其智能、記憶功能。

3.1 電纜具有常規電纜的供電功能

感溫變色示警電纜在電纜基本的使用功能上與常規電纜是一致的，它既可以傳輸電源，也可以傳輸信號，常規電纜所具備的功能它也全部具備。檢測結果證明，無論感溫變色示警電纜的電氣性能還是其絕緣和護套的物理機械性能均高于國標。（如表3）

3.2 電纜具有智能化特性

電纜運行中感知導體溫升隱患后能夠報警，即電纜在運行過程中由于某種原因造成電纜導體溫度升高并傳遞給絕緣和護套，當溫度達到限定值時，絕緣和護套即發生顏色變化（由黑色變為紅色）給予警示。（如表4、圖7、圖8）

3.3 電纜具有記憶功能

電纜具有記憶功能表現為電纜溫度升高超過限定值時，電纜絕緣護套發生變色（紅色）示警。當隱患消除溫度降低后，電纜即恢復初始正常狀態（黑色），狀態轉換時差為30秒。目前試驗往復可達20000次。（如圖9、圖10）

3.4 感溫變色示警電纜溫度設定區間范圍廣

溫度示警電纜的變色警示溫度可以按需求進行設定，目前其設定范圍值分別為0℃、5℃、10℃、16℃、21℃、31℃、33℃、38℃、43℃、45℃、50℃、65℃、70℃、78℃。基本上能滿足舞臺燈光電纜所需的溫度。

4 感溫變色示警電纜應用范圍

感溫變色示警電纜可在劇院、演播廳等室內演出場所進行應用，優勢明顯且功能多樣，尤其是以下三個方面的使用更能體現出其不可替代的作用。

第一，電纜靠近其他熱源太近，無法正常散熱，如燈尾電纜。

第二，移動用接插電纜，可以實時監控接插件的連接和焊接是否安全。

第三，通風散熱效果不好，電纜排列緊密且電纜轉接頭過多等電源線。

5 結語

在科研人員的不懈努力下，感溫變色示警電纜的智能特性和記憶功能技術已經日臻成熟，其他功能正在研究開發過程中。除了文化、廣電市場外，感溫變色示警電纜仍有更為廣闊的市場應用領域，如白色家電、家庭裝修、工程消防、智能樓宇以及軍工領域。如果感溫變色示警電纜得到推廣，相信其能帶來巨大的社會效益和經濟價值。