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摘要：本文论述感温变色示警电缆在演艺场所的应用优点、电缆因使用不当产生的隐患以及感温变色示警电缆的应用范围。
关键词：感温变色示警电缆;隐患;发热;变色;预警
中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）13-00-02
1 产品概述
近年来，中国文化旅游产业飞速发展，从而带动国内与文旅发展相关的项目建设（大剧院、艺术中心、室内秀场、实景演出、广电中心等）发展，与之相关的舞台灯光专用电缆的市场需求也随之剧增。鉴于舞台演出公共安全的特殊要求，电缆的安全运行要求十分严格。然而目前国内外的电缆生产和研究单位，对电缆的研究只停留在解决阻燃、降低燃烧烟密度、简化结构、降低成本等方面，很少对电缆的安全性和智能化开展研究。
河南金博实业有限公司针对演艺场所电缆运行安全、隐患预警智能化，开展课题研究，课题名称为感温变色示警电缆。
感温变色示警电缆的研发改变了传统电缆的简单输电功能。它不仅仅能够输送电源或信号，而且赋予电缆智能特性和记忆特性，具有能够在运行中感知隐患并提前预警的功能，以达到及时维护、降低风险的目的。这一电缆的成功研发，对电缆行业以及电缆材料行业的研究具有一定的促进作用。如果感温变色示警电缆推广开来，其会在许多领域得到应用，具有较高的社会价值和经济价值。
2 产品研发的必要性
2.1 在电源电缆运行中存在的常见隐患
在电源电缆运行中，会因为安装使用不当、违规操作等行为常造成隐患。
（1）电缆导体电阻不符合要求，导致运行中电阻过大，产生过热现象。
（2）系统负荷过载，造成电缆过流，引起电缆发热。
（3）安装电缆时桥架内的排列过于密集，通风散热效果不好。
（4）在电缆转接过程中，接头焊接与压接技术不到位，造成接头处接触电阻过大，甚至引起打火。
（5）电缆相间因长时间使用，绝缘性能下降，导致相间漏电。
（6）电缆靠近其他热源太近，影响了电缆的正常散热。
这些常见隐患的所表现出来的共同特点都是电缆发热。（如图1、图2、图3）
电缆在运行中如果出现短路或过载等异常时，系统中的各种保护功能和措施比较齐全完善，可以及时进行阻断隔离。但在线缆转接处，尤其是接插件连接处，存在由于接触不良造成的过热，以及靠近热源无法正常散热等隐患，系统中尚未有针对这些隐患的完善保护措施和装置。电缆产生发热现象后，如不及时发现并消除隐患，继续长期通电运行，将会造成电缆绝缘护套老化，产生绝缘热击穿现象，以及电缆发生相间短路跳闸现象，严重时可能烧毁电路甚至引发火灾。
2.2 剧院/演播厅常规舞台灯光电缆运行状况样本采集、分析（如表1、表2）
采集和分析电缆运行温度数据可以得出结果。
（1）电缆正常运行时的温度与环境温度相差应在5℃以内。
（2）剧院、演播厅内正常的环境温度不影响电缆的运行。
（3）电缆在插头转换连接处极易存在隐患，且不易被发现。
例如，表2某歌舞团大剧场编号IR000339、IR000340两个点位的隐患是在红外测温成像仪的检测中发现的。（如图5、图6）
IR000339 二层侧灯室 44.7（高温隐患）
IR000340 二层侧灯室 46.8（高温隐患）
（4）通过电缆运行温度与导体电流相互关系曲线图分析。在发热状态下运行电缆，会给电缆带来很大的隐患。温度越高，其过流越大，对电缆的损伤越大。
电缆长期发热运行会对绝缘、护套形成热腐蚀，加速其老化，降低电缆使用寿命，形成安全隐患。
2.3 维护设备正常运行和线路的安全的常规办法和局限性
（1）人工定期巡视检查。其缺点是只能凭借经验进行检查，存在漏检和误检情况。
（2）借助测温仪、红外成像仪等先进仪器。其缺点是只能随机筛选检查，无法进行全检和实时监控。
（3）安装线型定温探测器系统，或者分布式光纤测温系统。其缺点是安装复杂，占用空间大，投资额甚至超过了电缆的价值金额。
而感温变色示警电缆能够解决以上问题，既不影响电缆的正常运行，还解决了安全维护问题，同时大大降低了人力和资金的投入。
3 感温变色示警电缆的功能特点
感温变色示警电缆的智能化、记忆功能的实现原理借鉴了电子转移型有机化合物体系的相关原理（电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系，能在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变），并将这一原理应用于电缆的绝缘、护套材料制造中，从而使电缆的绝缘护套材料在特定温度下发生颜色转，实现其智能、记忆功能。
3.1 电缆具有常规电缆的供电功能
感温变色示警电缆在电缆基本的使用功能上与常规电缆是一致的，它既可以传输电源，也可以传输信号，常规电缆所具备的功能它也全部具备。检测结果证明，无论感温变色示警电缆的电气性能还是其绝缘和护套的物理机械性能均高于国标。（如表3）
3.2 电缆具有智能化特性
电缆运行中感知导体温升隐患后能够报警，即电缆在运行过程中由于某种原因造成电缆导体温度升高并传递给绝缘和护套，当温度达到限定值时，绝缘和护套即发生颜色变化（由黑色变为红色）给予警示。（如表4、图7、图8）
3.3 电缆具有记忆功能
电缆具有记忆功能表现为电缆温度升高超过限定值时，电缆绝缘护套发生变色（红色）示警。当隐患消除温度降低后，电缆即恢复初始正常状态（黑色），状态转换时差为30秒。目前试验往复可达20000次。（如图9、图10）
3.4 感温变色示警电缆温度设定区间范围广
温度示警电缆的变色警示温度可以按需求进行设定，目前其设定范围值分别为0℃、5℃、10℃、16℃、21℃、31℃、33℃、38℃、43℃、45℃、50℃、65℃、70℃、78℃。基本上能满足舞台灯光电缆所需的温度。
4 感温变色示警电缆应用范围
感温变色示警電缆可在剧院、演播厅等室内演出场所进行应用，优势明显且功能多样，尤其是以下三个方面的使用更能体现出其不可替代的作用。
第一，电缆靠近其他热源太近，无法正常散热，如灯尾电缆。
第二，移动用接插电缆，可以实时监控接插件的连接和焊接是否安全。
第三，通风散热效果不好，电缆排列紧密且电缆转接头过多等电源线。
5 结语
在科研人员的不懈努力下，感温变色示警电缆的智能特性和记忆功能技术已经日臻成熟，其他功能正在研究开发过程中。除了文化、广电市场外，感温变色示警电缆仍有更为广阔的市场应用领域，如白色家电、家庭装修、工程消防、智能楼宇以及军工领域。如果感温变色示警电缆得到推广，相信其能带来巨大的社会效益和经济价值。
关键词：感温变色示警电缆;隐患;发热;变色;预警
中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）13-00-02
1 产品概述
近年来，中国文化旅游产业飞速发展，从而带动国内与文旅发展相关的项目建设（大剧院、艺术中心、室内秀场、实景演出、广电中心等）发展，与之相关的舞台灯光专用电缆的市场需求也随之剧增。鉴于舞台演出公共安全的特殊要求，电缆的安全运行要求十分严格。然而目前国内外的电缆生产和研究单位，对电缆的研究只停留在解决阻燃、降低燃烧烟密度、简化结构、降低成本等方面，很少对电缆的安全性和智能化开展研究。
河南金博实业有限公司针对演艺场所电缆运行安全、隐患预警智能化，开展课题研究，课题名称为感温变色示警电缆。
感温变色示警电缆的研发改变了传统电缆的简单输电功能。它不仅仅能够输送电源或信号，而且赋予电缆智能特性和记忆特性，具有能够在运行中感知隐患并提前预警的功能，以达到及时维护、降低风险的目的。这一电缆的成功研发，对电缆行业以及电缆材料行业的研究具有一定的促进作用。如果感温变色示警电缆推广开来，其会在许多领域得到应用，具有较高的社会价值和经济价值。
2 产品研发的必要性
2.1 在电源电缆运行中存在的常见隐患
在电源电缆运行中，会因为安装使用不当、违规操作等行为常造成隐患。
（1）电缆导体电阻不符合要求，导致运行中电阻过大，产生过热现象。
（2）系统负荷过载，造成电缆过流，引起电缆发热。
（3）安装电缆时桥架内的排列过于密集，通风散热效果不好。
（4）在电缆转接过程中，接头焊接与压接技术不到位，造成接头处接触电阻过大，甚至引起打火。
（5）电缆相间因长时间使用，绝缘性能下降，导致相间漏电。
（6）电缆靠近其他热源太近，影响了电缆的正常散热。
这些常见隐患的所表现出来的共同特点都是电缆发热。（如图1、图2、图3）
电缆在运行中如果出现短路或过载等异常时，系统中的各种保护功能和措施比较齐全完善，可以及时进行阻断隔离。但在线缆转接处，尤其是接插件连接处，存在由于接触不良造成的过热，以及靠近热源无法正常散热等隐患，系统中尚未有针对这些隐患的完善保护措施和装置。电缆产生发热现象后，如不及时发现并消除隐患，继续长期通电运行，将会造成电缆绝缘护套老化，产生绝缘热击穿现象，以及电缆发生相间短路跳闸现象，严重时可能烧毁电路甚至引发火灾。
2.2 剧院/演播厅常规舞台灯光电缆运行状况样本采集、分析（如表1、表2）
采集和分析电缆运行温度数据可以得出结果。
（1）电缆正常运行时的温度与环境温度相差应在5℃以内。
（2）剧院、演播厅内正常的环境温度不影响电缆的运行。
（3）电缆在插头转换连接处极易存在隐患，且不易被发现。
例如，表2某歌舞团大剧场编号IR000339、IR000340两个点位的隐患是在红外测温成像仪的检测中发现的。（如图5、图6）
IR000339 二层侧灯室 44.7（高温隐患）
IR000340 二层侧灯室 46.8（高温隐患）
（4）通过电缆运行温度与导体电流相互关系曲线图分析。在发热状态下运行电缆，会给电缆带来很大的隐患。温度越高，其过流越大，对电缆的损伤越大。
电缆长期发热运行会对绝缘、护套形成热腐蚀，加速其老化，降低电缆使用寿命，形成安全隐患。
2.3 维护设备正常运行和线路的安全的常规办法和局限性
（1）人工定期巡视检查。其缺点是只能凭借经验进行检查，存在漏检和误检情况。
（2）借助测温仪、红外成像仪等先进仪器。其缺点是只能随机筛选检查，无法进行全检和实时监控。
（3）安装线型定温探测器系统，或者分布式光纤测温系统。其缺点是安装复杂，占用空间大，投资额甚至超过了电缆的价值金额。
而感温变色示警电缆能够解决以上问题，既不影响电缆的正常运行，还解决了安全维护问题，同时大大降低了人力和资金的投入。
3 感温变色示警电缆的功能特点
感温变色示警电缆的智能化、记忆功能的实现原理借鉴了电子转移型有机化合物体系的相关原理（电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系，能在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变），并将这一原理应用于电缆的绝缘、护套材料制造中，从而使电缆的绝缘护套材料在特定温度下发生颜色转，实现其智能、记忆功能。
3.1 电缆具有常规电缆的供电功能
感温变色示警电缆在电缆基本的使用功能上与常规电缆是一致的，它既可以传输电源，也可以传输信号，常规电缆所具备的功能它也全部具备。检测结果证明，无论感温变色示警电缆的电气性能还是其绝缘和护套的物理机械性能均高于国标。（如表3）
3.2 电缆具有智能化特性
电缆运行中感知导体温升隐患后能够报警，即电缆在运行过程中由于某种原因造成电缆导体温度升高并传递给绝缘和护套，当温度达到限定值时，绝缘和护套即发生颜色变化（由黑色变为红色）给予警示。（如表4、图7、图8）
3.3 电缆具有记忆功能
电缆具有记忆功能表现为电缆温度升高超过限定值时，电缆绝缘护套发生变色（红色）示警。当隐患消除温度降低后，电缆即恢复初始正常状态（黑色），状态转换时差为30秒。目前试验往复可达20000次。（如图9、图10）
3.4 感温变色示警电缆温度设定区间范围广
温度示警电缆的变色警示温度可以按需求进行设定，目前其设定范围值分别为0℃、5℃、10℃、16℃、21℃、31℃、33℃、38℃、43℃、45℃、50℃、65℃、70℃、78℃。基本上能满足舞台灯光电缆所需的温度。
4 感温变色示警电缆应用范围
感温变色示警電缆可在剧院、演播厅等室内演出场所进行应用，优势明显且功能多样，尤其是以下三个方面的使用更能体现出其不可替代的作用。
第一，电缆靠近其他热源太近，无法正常散热，如灯尾电缆。
第二，移动用接插电缆，可以实时监控接插件的连接和焊接是否安全。
第三，通风散热效果不好，电缆排列紧密且电缆转接头过多等电源线。
5 结语
在科研人员的不懈努力下，感温变色示警电缆的智能特性和记忆功能技术已经日臻成熟，其他功能正在研究开发过程中。除了文化、广电市场外，感温变色示警电缆仍有更为广阔的市场应用领域，如白色家电、家庭装修、工程消防、智能楼宇以及军工领域。如果感温变色示警电缆得到推广，相信其能带来巨大的社会效益和经济价值。