CN101465533B - 高压电力电缆终端的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电力电缆终端，包括了导体接线柱、高压端、地端及绝缘单元，所述绝缘单元被设置在所述高压端和地端之间，所述导体接线柱设置在所述高压端，所述的导体接线柱具有至少一个光缆通道，该光缆通道起始于所述导体接线柱的容纳和固定电缆导体的导体腔室的顶部，终止于所述导体接线柱的外表面。本发明终端可以完成导体内置光纤的电缆的终端处理和光纤引出。引出的光纤可以引到地电势，或和另一个处于高压电势的光纤接续。

Description

高压电力电缆终端的安装方法

技术领域

本发明涉及高压/超高压电力电缆附件，特别是一种导体内置光缆的高压电力电缆终端及其安装方法。该终端包括了导体接线柱、高压端、地端及绝缘单元，绝缘单元被设置在所述高压端和地端之间，导体接线柱设置在高压端。 

背景技术

为保证高压地下电缆系统的安全运行，电力部门对其进行在线监测。在线监测的主要内容包括负荷监测和故障监测两个方面。 

电缆的负荷能力的约束条件主要来自电缆和电缆附件制造材料允许的工作温度极限。例如，对于XLPE电缆，电缆导体的温度，也就是临近导体的XLPE的温度，通常规定不可超过85度。在电缆和电缆系统设计时，就是主要按照导体温度限制来完成负荷能力设计的。电缆系统的负荷能力通常按照IEC60287和IEC853标准设计。这些标准假设负荷电流是恒定的或基本按照一个日负荷曲线样式变化，并假设周围环境条件是确定的。为保证设计安全，所假设的条件往往取极端情况，导致电缆系统实际运行负载低、资产利用不足的可能。事实上，由于电缆的电气相互影响和传热学问题的复杂性，上述标准不可能为比较复杂的敷设环境中(特别是多回路)的电缆提供可靠和精确的解。对电缆温度进行在线检测，提供一个解决该问题的途径，导体温度是非常重要的，可直接作为负荷监测的关键指标。 

实际运行电缆系统的周围的环境条件是复杂的，而且其状态有可能会发生迁移，很不确定，因此不检测电缆全长的温度分布无法可靠地判断出整个电缆温度的最高点。电缆温度最高点是事实上的负荷瓶颈点。更复杂的情况是，在同一根电缆上的负荷瓶颈点的位置是变化的，而且在一个时间段内，同一根电缆可能出现多个瓶颈点。 

分布式光纤温度传感(Distributed Temperature Sensor，以下简称DTS)技术为电缆在线负荷监测提供了有保障的解决方案。利用DTS技术，可以检测到一根 长达几千米到几十千米光纤的温度分布，采样点距离可达到1到2米。将该测温光纤沿电缆轴向布置，则可以获得电缆的轴向温度分布。 

到目前为止，通常认为，由于高压电缆的导体处于高压电势，由完整性不容破坏的绝缘层包裹，无法将光纤布置在导体上或内部并引出到处于地电势的外部。所以利用DTS技术直接测量导体温度是不可行的。目前通常的做法有两种： 

1、外置式：将容纳测温光纤的光缆布置在电缆表面； 

2、内置式：在电缆制造阶段，将测温光纤或光缆加入到电缆绝缘层外的某层或某两层之间，典型地在半导体绝缘屏蔽外、金属套内。 

这时，测量的温度虽然不是电缆导体的温度，但仍然具有重要的参考价值。并且，以测温光纤为外边界，对电缆建立传热偏微分方程模型，持续输入实时负荷电流和实时光纤温度，可计算出电缆导体温度。韩国专利公开号2003-45864揭示了一种在电缆中设置一温度测量光纤用于计算地下电力电缆导体温度的系统。 

关于外置式：对于电缆隧道中的电缆和在回填土方前的直埋电缆，可以由人工采用绑扎或粘合的方法将光缆固定在电缆表面。但对于排管方式敷设的电缆，光缆通常在电缆穿管完毕后再牵引入排管中。这时，光缆不太可能像上述的情况中紧密地接触电缆表面，部分光缆可能接触了电缆表面，部分则可能没有接触到电缆而悬空在排管中的介质中。这将使模型引入不确定的因素，导致较大的计算误差。 

关于内置式：中国专利公开号CN1624812A、日本专利公开号1990-144810、1994-148001、1994-181013、1994-181014和1994-181015揭示了多种光纤复合电力电缆。它们都将光缆布置在电缆绝缘层和护套之间，属于内置式。在内置式光纤复合电力电缆中，光缆非常一致地处于电缆绝缘外的某一层，解决了上述外置式的问题，但必须处理电缆接头处光纤的连接问题，这使电缆接头安装过程变得复杂。通常要采用一根跳线光缆，两个熔接点，分别和两根电缆的光纤抽头熔接。也就是说，为了监测一根电缆的温度分布，测温光纤上的熔接点的数量至少是电缆接头数量的两倍。对于较长的电缆，光纤熔接点的数量可能太多。光纤熔接点有一定的损耗和不可靠性，对DTS测温造成负面影响。内置式的另一个显著的缺点是，由于光纤所处的位置，在电缆制造，盘卷，运输，安装和运行阶段有可能受到张力。而光纤的机械强度很低，一旦损坏又无法维修。因此对光纤的保护设计、制造和施工都提出了较高的要求。 

除了受外力破坏外，电缆及其附件的制造质量缺陷、安装质量缺陷和绝缘老化 都会引发电缆故障。这些故障在导致电缆最终破坏前，通常有一个绝缘劣化而产生局部放电的过程。对局部放电的检测是故障监测的一个重要手段。光纤传感技术可以用于局部放电的检测。如通过干涉的方法，可以检测到电缆局部放电产生的超声波和其他异常的机械振动。这需要沿电缆长度方向上布置探测光缆，同样存在上述问题。并且，由于超声波的传播具有方向性并且迅速衰减，发生在同一截面上的相同强度的局部放电，布置在偏心一侧的探测光纤可能因为局部放电位置所处的角度不同而给出不同的检测量，甚至可能检测不到。 

另外，统计表明，电缆中间接头和电缆终端在电缆系统投入运行的前几年，其故障率远远大于电缆本体的故障率。故障类型既包括由于电缆导体的连接件或接线柱的不良连接导致过热，也包括电缆中间接头和电缆终端由于设计、制造和安装阶段引入的缺陷或不良点导致的绝缘故障。而在上述的光缆布置方案中，探测光纤位于地电势的电缆绝缘外部，而该部绝缘的几何尺寸都大于电缆本体的绝缘，在更多的情况，光纤甚至不得不布置在具有更大几何尺寸的电缆金属屏蔽或电缆接头防水套外。这时，探测光纤所在的位置对导体发热的温度响应和电缆本体的情况相比，既弱又滞后。为电缆本体而建立的计算导体温度的数学模型就不适用，电缆的温度异常也不容易被探测到。同样地，其内部绝缘故障所产生的局部放电信号因为要穿透较厚的绝缘和其他护层，也衰减得较为严重，不易被探测光纤所检测到。 

在本发明中，光纤指主要由石英构成的裸光纤或具有涂覆层的裸光纤，其不能承拉，容易折断；光缆包括光纤和承拉和/或径向压力缓冲的保护结构。典型地，光缆具有塑料或金属护套或护层。 

在本发明中，高压指35kV和以上的交流或直流电压，包括高压、超高压和特高压。 

图6为常规高压电力电缆的终端结构示意图。此终端被用在电缆变压器或者架空线连接。此终端主要包括了导体接线柱20、绝缘单元21和屏蔽罩22。接线柱20由铜制作，用于连接和固定高压电缆中心导体19。屏蔽罩为圆滑外形，防止高压造成电晕的可能性。 

常规光纤复合电力电缆中光纤或者光缆都是放在电缆绝缘层的外部，在电缆终端制作时，首先将光缆从电缆中引出，然后分别对电气部分和光学部分进行连接。 

为了解决已有技术的不足，需要一种电缆中心导体内部带有探测光纤的高压电力电缆和与之配套的电缆附件，从而光纤可以直接检测到电缆的导体温度，并可以 有效地检测到电缆局放的超声波信号。而目前的终端无法解决导体内光纤的引出的问题。 

发明内容

本发明为克服上述已有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种导体内置光纤的高压电力电缆终端及其安装方法。该终端可以完成该电缆的终端处理和光纤引出。引出的光纤可以引到地电势，或和另一个处于高压电势的光纤续接。 

本发明的技术方案是： 

一种高压电力电缆终端，包括了导体接线柱、高压端、地端及绝缘单元，所述绝缘单元被设置在所述高压端和地端之间，所述导体接线柱设置在所述高压端，所述的导体接线柱具有至少一个光缆通道，该光缆通道起始于所述导体接线柱的导体腔室的顶部，终止于所述导体接线柱的外表面。 

所述的光缆通道为从所述的导体接线柱中的导体腔室顶部到该导体接线柱侧面的开孔。 

所述的光缆通道为从所述的导体接线柱的导体腔室顶部到该导体接线柱外表面的竖直孔。 

所述的地端具有一个连通外部和绝缘单元内部的光缆通孔。 

所述的绝缘单元内部填充有绝缘油。 

所述绝缘单元内具有至少一个从高压端延伸至地端的辅助光缆通道。 

所述的高压端具有光缆接头盒。 

一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述道导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧； 

步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的光缆通孔的绝缘光缆续接。 

另一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述道导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧； 

步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的辅助光缆通道的绝缘光缆续接。 

另一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述道导体接线柱内的 光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧； 

步骤二，将该引出的光缆和该终端所连接的架空线或其它电缆终端中的光缆进行续接。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

本发明的高压电力电缆终端可以同时实现电缆的终端处理和解决电缆导体内光纤的引出和续接的问题。本发明的终端充分利用了光纤的介电能力和分布式传感技术的优势。 

附图说明

图1为本发明的电缆终端接线柱的第一实施例示意图。 

图2为本发明的电缆终端接线柱的第二实施例示意图。 

图3为本发明的电缆终端接线柱的第三实施例示意图 

图4为本发明终端第一实施例示意图。 

图5为本发明终端第二实施例示意图。 

图6是本发明已有技术常规终端的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。 

本发明提供的电缆终端，具有常规高压电缆终端所必要的导体接线柱、绝缘单元、应力消除、屏蔽连接等部件，特别包括至少一个高压端，至少一个地端，至少一个绝缘单元和至少一个接线柱。其中绝缘单元被设置在高压端和接地端之间。该接线柱被设置在高压端，用于连接电缆导体和架空导线、母线、开关或其他导体。在工作条件下，高压端处于高压电势，接地端处于地电势。其特征为该接线柱具有至少一个光缆通道。该通道用于电缆导体内的探测光缆的穿线，它从接线柱的容纳和固定电缆导体的腔室的顶部出发，到达接线柱的外表面。 

在本发明的一个优选的实施例中，电缆导体的腔室位于接线柱的下部，一个孔从该导体的腔室的顶面出发，竖直向上延伸一段距离后，和一个在接线柱侧面开的槽会合。所述连通的孔和槽形成了上述光缆通道。在本发明的另一个优选的实施例 中，接线柱采用了异型结构，令所述光缆通道为一个易于加工的直孔。在这些实施例中，所述光缆通道提供了这样一种功能，将本来藏在导体内部的光缆引出到导体和接线柱的外部。 

本发明的另一个目的是提供了上述电缆终端的安装方法。该电缆终端的电缆的导体内具有光缆。可以在电缆端部，制作电缆端头，并引出一段合适长度的光缆。将电缆终端的接线柱套接在电缆导体端头时，使引出的光缆穿过接线柱的光缆通道，引出至电缆导体和接线柱外。 

引出到导体外部的光缆的去向通常有三种情况：(1)和一个跨越该终端高压端和地端的光纤续接，(2)和在同一个充满介质的容器内另一个电缆终端引出的光缆续接或引出至该容器处于地电势的外部，(3)和电缆终端所连的具有光纤的架空导线中的光纤续接。 

在第一种情况，电缆导体中引出的光缆和一个具有满足工作条件的介电强度的绝缘光缆连接，后者可以借助一个单独的绝缘单元完成从高压电势向地电势的桥接，或直接利用该电缆终端的绝缘部件，如具有光纤的高压绝缘部件，来实现该目的。在本发明的实施例中，提供了利用户外终端的绝缘部件完成高压桥接的方案。在其中一个实施例中，绝缘部件具有两个从高压端到地端的通道。其中一个为电缆通道，容纳已处理好的电缆尾端，另一个为辅助光缆通道，供一个满足工作条件的介电强度的绝缘光缆走线。该光缆通道可以位于电缆通道的一侧和电缆通道平行，或以螺旋形设置在电缆通道外。可以通过填充介质和/或延长光缆通道长度的方法保证光缆通道具有足够的介电强度。如果光缆通道的长度大于该绝缘部件设计的爬距，并且能保证水份和污染物不被侵入，空气可以作为光缆通道内的介质。光缆通道可以在制造绝缘部件时，预制在其中。绝缘光缆不被预制在所述绝缘部件中，它是在电缆终端的安装阶段才被穿入。这样做的优点是：只要绝缘光缆满足介电强度和尺寸的要求，电缆终端可以适配不同结构的绝缘光缆并具有可维修性。在另外一个实施例中，使用一个具有满足工作条件要求的介电强度的绝缘光缆和电缆的尾端共同穿过该绝缘部件内的电缆通道，该电缆通道内部有介质填充。绝缘光缆在电缆终端的高压端和上述从电缆导体引出的光缆连接。该绝缘光缆在地电势的端头可和其他光缆续接，或接入光路设备，或接入检测设备。 

在第二种情况中，该终端是一个气体绝缘开关终端终端(Gas insulatedswitchgear，简称GIS)或变压器终端，被设置在一个充满流体介质的容器内。该 终端的导体接线柱引出的光缆可以和一个浸泡在该介质中的具有满足工作条件的介电强度的绝缘光缆连接，后者可以引出到该容器处于地电势的外部，或和另一个该容器内的其他电缆终端导体接线柱引出的光缆续接。到达地电势的绝缘光缆可和其他光缆续接，或接入光路设备，或接入检测设备。 

在第三种情况中，电缆终端和一个具有光缆的架空导线连接。架空导线中的光缆可以直接从导线中分离出来，和电缆终端导体接线柱引出的光缆连接。 

上述光缆的连接通常需要借助一个设置在该电缆终端高压端的光缆接头盒来保护光缆接头和/或盘纤。 

下面结合附图详细说明。 

图1为本发明的电缆终端接线柱的第一实施例示意图。接线柱1可以提供导体内置光缆的电缆导体的连接与固定。接线柱1具有光缆通道2。光缆通道2为从接线柱中导体腔室23到接线柱侧面的开孔。在安装终端时，首先将光缆3从电缆导体4中引出一段并穿过接线柱1中的光缆通道2，然后将电缆导体4插入接线柱1中的导体腔室23并利用压接钳进行固定。此具体实施例中，光缆通道2为连接导体接线柱导体腔室23顶部到导体接线柱1的侧面，从而导体内光缆可以与外部绝缘光缆进行连接。 

图2为本发明的电缆终端接线柱的第二实施例示意图。接线柱5为非常规形式，可以提供导体内置光缆的电缆导体的连接与固定，其内有光缆通道6，光缆通道6为从电缆导体腔室到导体接线柱5外表面的竖直孔，这种结构的光缆通道比较容易加工。 

图3为本发明的电缆终端接线柱的第三实施例示意图。接线柱24内有光缆通道25，光缆通道25为从电缆导体腔室到导体接线柱顶面的竖直孔，这种结构的光缆通道比较容易加工。 

图4为本发明终端第一实施例示意图。本实施例中的高压电力电缆终端，包括了导体接线柱7、高压端13、地端14、屏蔽罩15、绝缘单元16及光缆接头盒11，所述绝缘单元被设置在所述高压端13和地端14之间，所述导体接线柱7设置在所述高压端13，导体接线柱7具有一个光缆通道，该光缆通道起始于所述导体接线柱7的容纳和固定电缆导体的导体腔室的顶部，终止于所述导体接线柱7的外表面。屏蔽罩15为光滑金属外壳，起到防止高压电晕的作用。屏蔽罩15内的光缆接头盒11起到光缆接头保护及盘纤的作用。此电缆终端用来连接电缆导体内高电位光缆9 及另一根绝缘的光缆10。首先将导体中高电位光缆9穿过接线柱7内光缆通道8至屏蔽罩15内，将导体插入接线柱内腔室并利用压接钳压紧，绝缘单元内部有辅助光缆通道12，将绝缘光缆10穿入辅助光缆通道12并与高电位光缆9通过屏蔽罩15内的光缆接头盒11进行连接。光缆10可以接入到探测光缆控制中心或者与其他低电位的光缆进行连接。 

图5为本发明终端第二实施例示意图。此实施例与图4中所述的实施例区别在于此终端内部为一油浸终端，光缆10可以直接从终端的内部绝缘油中穿过并通过位于地端的光缆通孔18穿出。通孔18有密封装置。 

本发明导体内置光缆的高压电力电缆终端的安装方法，包括以下步骤： 

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述道导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧； 

步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的光缆通孔的绝缘光缆续接。 

另一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述道导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧； 

步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的辅助光缆通道的绝缘光缆续接。 

另一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述道导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧； 

步骤二，将该引出的光缆和该终端所连接的架空线或其它电缆终端中的光缆进行续接。 

本发明终端可以做为户外终端、GIS终端或变压器终端。可以完成该电缆的终端处理和光纤引出。引出的光纤可以引到地电势，或和另一个处于高压电势的光纤接续。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。 

Claims (3)

1.一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该高压电力电缆终端包括了导体接线柱、高压端、地端及绝缘单元，所述导体接线柱设置在所述高压端，所述的导体接线柱具有光缆通道，该光缆通道起始于所述导体接线柱的导体腔室的顶部、终止于所述导体接线柱的外表面，所述的高压端具有光缆接头盒，所述的地端具有一个连通外部和绝缘单元内部的光缆通孔，绝缘单元内部填充有绝缘油，该方法包括以下步骤：

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧；

步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的光缆通孔的绝缘光缆续接。

2.一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该高压电力电缆终端包括了导体接线柱、高压端、地端及绝缘单元，所述绝缘单元被设置在所述高压端和地端之间，所述导体接线柱设置在所述高压端，所述的导体接线柱具有光缆通道，该光缆通道起始于所述导体接线柱的导体腔室的顶部、终止于所述导体接线柱的外表面，所述的高压端具有光缆接头盒，所述绝缘单元内具有至少一个从高压端延伸至地端的辅助光缆通道，该方法包括以下步骤：

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧；

步骤二，将该引出的光缆和一根穿过所述的辅助光缆通道的绝缘光缆续接。

3.一种高压电力电缆终端的安装方法，其特征在于，该高压电力电缆终端包括了导体接线柱、高压端、地端及绝缘单元，所述绝缘单元被设置在所述高压端和地端之间，所述导体接线柱设置在所述高压端，所述的导体接线柱具有光缆通道，该光缆通道起始于所述导体接线柱的导体腔室的顶部、终止于所述导体接线柱的外表面，所述的高压端具有光缆接头盒，所述的光缆通道或为从所述的导体接线柱中的导体腔室顶部到该导体接线柱侧面的开孔，所述的光缆通道或为从所述的导体接线柱的导体腔室顶部到该导体接线柱外表面的竖直孔，该方法包括以下步骤：

步骤一，将电缆中心导体中的高电位光缆引出，并穿出所述导体接线柱内的光缆通道，将导体插入导体接线柱的导体腔室并利用压接钳将导体接线柱与电缆中心导体压紧；

步骤二，将该引出的光缆和该终端所连接的架空线或其它电缆终端中的光缆进行续接。

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