CN101707343B - Gis终端及将高压电力电缆内光纤引至终端外部的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，该终端包括有环氧套管、应力锥、尾管、金属接线柱和嵌件，电缆的导体内有至少一根光纤，金属接线柱置于高压端连接固定电缆导体，环氧套管置于高压端和低压端之间，内部有至少一根连通高压端和低压端的光纤；将高压电力电缆内光纤从高压端引至低压端的方法：①制作环氧套管；②剥离高压电缆并抽出光纤；③金属接线柱压接固定电缆导体；④将抽出的光纤与环氧套管高压端的光纤熔接；⑤将电缆端头和光纤推入环氧套管内，然后将嵌件安装于环氧套管上。本发明的方法和终端解决了高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的，具有良好的测温效果并不损坏电缆终端。

Description

GIS终端及将高压电力电缆内光纤引至终端外部的方法

技术领域

本发明涉及电缆和电缆附件，特别是涉及一种复合光纤高压电力电缆中光纤从高压端引至低压端的方法以及所涉及的GIS终端。

背景技术

随着电力工业的快速发展，我国在电力投资建设中使用了大量高压电缆及其附件，其中包括气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-Insulatedmetal-enclosed Switchgear，GIS)终端。为保证高压电缆及其附件的安全运行，电力部门需要对电缆及其附件进行在线负荷监测。现有技术中对电缆在线负荷监测通常采用分布式光纤温度传感(DistributedTemperature Sensor，DTS)的方式。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。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。为了实现对导体温度的直接测量，ZL200720199185.9描述了一种复合光纤的高压电力电缆，该新型高压电力电缆包括：核心以及围绕该核心设置的用于保护该核心的护套，核心是由中心导体、围绕该中心导体的半导体层和绝缘层组成，中心导体内设有沿其轴心的通道，该通道内设有导管，导管的外壁与通道的内壁紧密贴合，导管内设置有至少一根光学器件，导管和光学器件沿通道纵向分布于电缆的全长，且平行于中心导体的轴线。该光学器件为光缆或光纤，在分布式光纤测温技术(DTS)中，该光缆或光纤可以作为温度传感器，用于直接测量高压电缆的缆芯导体温度。

ZL200720199185.9描述的高压电力电缆内置光缆或光纤，实际使用中，该内置光纤需要与DTS主机连接，且该高压电力电缆的绝缘层不允许破坏，所以该高压电力电缆需与内置光纤的高压附件联合使用，因此需要一种内置光纤的GIS终端连接GIS和高压电力电缆。该GIS终端的内置光纤一端与该高压电力电缆的内置光纤熔接，另一端与DTS主机连接，该光纤被浇铸在GIS终端的环氧套管中。

该GIS终端中，与高压电力电缆内的光纤相连的光纤端处于高压端，与DTS主机相连的光纤端处于低压端，因此，该GIS终端中的内置光纤起到了桥接大电势差的作用。在这种情况下，必须合适地安装连接处在不同电势的部件之间的光纤，避免发生放电或者电击穿。要避免发生放电或者电击穿，必须保证光纤的引入不产生低介电强度区域，在高压下，低介电强度区域将会发生放电或者电击穿。为了实现高的介电强度，在光纤的安装过程，不能出现空隙。然而，即使保证安装过程中不出现空隙，在该GIS终端运行中，也可能产生空隙。因为，光纤和环氧套管都是硬度很高的材料，在交变电的电场作用下，环氧套管内可能产生热机械应力，导致空隙的产生，最终导致放电或者电击穿。为避免产生热机械应力，在光纤上涂敷一层涂敷材料，涂敷层的材料必须与包围它的环氧树脂相容，要不然会在两者的界面上发生分离，导致空隙的产生，由此导致放电和电击穿，典型的采用丙烯酸酯。当温度改变时，光纤的涂敷层可轻微的变形，避免空隙的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的GIS终端设计，以解决复合光纤高压电力电缆内光纤从高压端引致低压端的难题。具体而言，该GIS终端既要满足电缆终端整体电气性能，包括终端自身绝缘性能和电缆本体绝缘性能，又要实现复合光纤高压电力电缆内光纤从高压端引到低压端的功能。

为了达到上述发明目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，其特征在于，该终端包括有环氧套管、应力锥、尾管、金属接线柱和嵌件，所述的复合光纤高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤，所述的金属接线柱位于高压端，连接固定金属导体，所述的应力锥位于电缆绝缘外表面和环氧套管内表面之间，均匀电场，所述的尾管位于低压端，安装于环氧套管低压端上，所述的嵌件位于高压端，固定于环氧套管的高压端，所述的环氧套管位于高压端和低压端之间，其内浇铸有至少一根连通高压端和低压端的光纤，该环氧套管内高压端的光纤熔接于复合光纤高压电力电缆内的光纤上，环氧套管内的低压端的光纤连接于监测设备上，如DTS分布式光纤测温主机。

作为一种优化的设计方案，所述的环氧套管内的光纤上设有至少一层涂敷材料。

作为一种优化的设计方案，所述环氧套管内的光纤呈直线形分布。

作为另一种优化的设计方案，所述环氧套管内的光纤呈螺旋线形分布。

一种将复合光纤高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的方法，其特征在于，复合光纤高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤，该光纤位于高压端，该方法包括如下步骤：

①制作环氧套管，该环氧套管内浇铸有至少一根光纤，光纤连通环氧套管的高压端和低压端，该光纤的外层涂敷有一层涂敷材料；

②将复合光纤高压电缆的末端外层剥离至露出金属导体，抽出一段金属导体通道内的光纤；

③将该复合光纤高压电缆的端头依次穿过尾管和应力锥，使金属导体自应力锥端部伸出与金属接线柱相连，并通过紧压钳压紧金属接线柱，固定金属导体；

④将环氧套管套内高压端的光纤与复合光纤高压电缆内抽出的光纤进行熔接；

⑤将处理好的复合光纤高压电缆端头和光纤推入环氧套管内，然后将嵌件安装于环氧套管上，完成高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的操作。

基于上述技术方案，本发明的在解决本发明技术问题时带来如下技术效果：

第一、复合光纤高压电力电缆内设置的光纤位于金属导体的内部通道内，如光纤为测温光纤，这样测温光纤通过本发明的GIS终端连接于DTS测温主机，便能够精确测得电力电缆导体的温度，根据该温度的细微变化来判定高压电力电缆的负荷运行状况，且不影响电缆本身运行的电气性能，本发明的方法解决了光纤如何从高压端引入到低压端的技术难题。

第二、本发明中的光纤是从金属导体和金属连接组件间接出，从而不需要专门破坏高压电力电缆的绝缘层即可将高压电力电缆中金属导体内部的光纤引出至低压端。

第三、本发明中的GIS终端具有足够的电气强度，安全性能高。

附图说明

图1是本发明用于连接高压电力电缆和GIS的终端实施例1中浇铸有光纤的环氧套管。

图2是本发明用于连接高压电力电缆和GIS的终端实施例2中浇铸有光纤的环氧套管。

图3是本发明中环氧套管内的光纤剖视图。

图4是本发明的GIS终端连接复合光纤电力电缆的方法实施例1示意图

图5是本发明的GIS终端连接复合光纤电力电缆的方法实施例2示意图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种内置光纤的GIS终端，与ZL200720199185.9描述的复合光纤高压电力电缆联合使用，实现对高压电力电缆导体温度的直接测量。

一种将复合光纤高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的方法，复合光纤高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤，该光纤位于高压端，该方法包括如下步骤：

①制作环氧套管，该环氧套管内浇铸有至少一根光纤，光纤连通环氧套管的高压端和低压端，该光纤的外层涂敷有一层涂敷材料；

②将复合光纤高压电缆的末端外层剥离至露出金属导体，抽出一段金属导体通道内的光纤；

③将该复合光纤高压电缆的端头依次穿过尾管和应力锥，使金属导体自应力锥端部伸出与金属接线柱相连，并通过紧压钳压紧金属接线柱，固定金属导体；

④将环氧套管套内高压端的光纤与复合光纤高压电缆内抽出的光纤进行熔接；

⑤将处理好的复合光纤高压电缆端头和光纤推入环氧套管内，然后将嵌件安装于环氧套管上，完成高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的操作；

为了实现发明目的，复合光纤高压电力电缆的GIS终端用于连接GIS和复合光纤高压电力电缆，复合光纤高压电力电缆中心的金属导体内设有沿其轴心的通道，该通道内设有导管，该导管内设有光缆或光纤。该终端包括有环氧套管2、应力锥4、尾管5、金属接线柱1和嵌件6，复合光纤高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤。在高压电力电缆中，金属导体处为高压端，电缆绝缘层外部为低电压端。

所述的应力锥4位于电缆绝缘层外表面和环氧套管内表面之间，起到均匀电场的作用；所述的尾管5位于低压端，安装于环氧套管2低压端上，所述的嵌件6位于高压端，固定于环氧套管2的高压端；所述的环氧套管2位于高压端和低压端之间，其内浇铸有至少一根连通高压端和低压端的光纤3，该环氧套管2内高压端的光纤熔接于复合光纤高压电力电缆内的光纤上。

所述的环氧套管内的光纤3是包括裸光纤7及其上设有的至少一层涂敷材料8，该涂敷材料8优选为丙烯酸酯，如图3所示，图3是本发明中环氧套管内的光纤剖视图。该涂敷材料能使该环氧套管中光纤免受热机械应力的损坏，且能填充该裸光纤和该环氧套管之间的空隙，其介电强度适于工作条件。

实施例1

本实施例中用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端包括有环氧套管2、应力锥4、尾管5、金属接线柱1和嵌件6，复合光纤高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤3，所述的金属接线柱1位于高压端，连接固定金属导体，所述的应力锥4位于电缆绝缘外表面和环氧套管内表面之间，均匀电场，所述的尾管5位于低压端，安装于环氧套管2低压端上，所述的嵌件6位于高压端，固定于环氧套管2的高压端，所述的环氧套管2位于高压端和低压端之间，其内浇铸有至少一根连通高压端和低压端的光纤3，该环氧套管2内高压端的光纤熔接于复合光纤高压电力电缆内的光纤上，环氧套管2内的低压端的光纤连接于监测设备上，如DTS分布式光纤测温主机。

所述的环氧套管2内的光纤3上设有至少一层涂敷材料8，优选为丙烯酸树脂，且环氧套管2内的光纤呈直线形分布。如图1所示，本发明是连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，实施例1中GIS终端内的环氧套管2浇铸有光纤3，且该光纤3的高压端与复合光纤高压电力电缆导体内的光纤相连，实现将复合光纤高压电力电缆内处于高压端的光纤引致低压端，实现光纤与外部监测设备的连接，如可以与DTS主机相连，实现对电缆导体的直接测温。环氧套管2内光纤3的电气性能与环氧树脂接近，故它不会影响GIS的绝缘性能，以及GIS终端的整体电气性能。

图4是本发明的GIS终端连接复合光纤电力电缆的方法实施例1示意图，实现复合光纤电力电缆从高压端引到低压端，该方法包括如下步骤：

①制作环氧套管，该环氧套管内浇铸有至少一根光纤，光纤连通环氧套管的高压端和低压端，该光纤的外层涂敷有一层涂敷材料；

②将复合光纤高压电缆的末端外层剥离至露出金属导体，抽出一段金属导体通道内的光纤；

③将该复合光纤高压电缆的端头依次穿过尾管和应力锥，使金属导体自应力锥端部伸出与金属接线柱相连，并通过紧压钳压紧金属接线柱，固定金属导体；

④将环氧套管套内高压端的光纤与复合光纤高压电缆内抽出的光纤进行熔接；

⑤将处理好的复合光纤高压电缆端头和光纤推入环氧套管内，然后将嵌件安装于环氧套管上，完成高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的操作；

实施例2

本实施例中用于连接高压电力电缆的GIS终端包括有环氧套管2、应力锥4、尾管5、金属接线柱1和嵌件6，高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤3，所述的金属接线柱1位于高压端，连接固定金属导体，所述的应力锥4位于电缆绝缘外表面和环氧套管内表面之间，均匀电场，所述的尾管5位于低压端，安装于环氧套管2低压端上，所述的嵌件6位于高压端，固定于环氧套管2的高压端，所述的环氧套管2位于高压端和低压端之间，其内浇铸有至少一根连通高压端和低压端的光纤3，该环氧套管2内高压端的光纤熔接于复合光纤高压电力电缆内的光纤上，环氧套管2内的低压端的光纤连接于监测设备上，如DTS分布式光纤测温主机。

所述的环氧套管2内的光纤3上设有至少一层涂敷材料8，优选为丙烯酸树脂，且环氧套管内的光纤呈螺旋线形分布。如图2所示，本发明是连接高压电力电缆的GIS终端，实施例2中的环氧套管内浇铸有光纤3，且该光纤的高压端与复合光纤高压电力电缆导体内的光纤相连，实现将复合光纤高压电力电缆内处于高压端的光纤引致低压端，实现光纤与外部监测设备的连接，如可以与DTS主机相连，实现对电缆导体的直接测温。环氧套管内光纤的电气性能与环氧树脂接近，故它不会影响GIS的绝缘性能，以及GIS终端的整体电气性能，而且光纤3以螺旋线形敷设，增加了爬距，进一步增强了其绝缘性能，而且光纤所承受的机械负荷较小，增加了其使用寿命，该GIS终端整体电气性能可靠、稳定。

图5是本发明的GIS终端连接复合光纤电力电缆的方法实施例2示意图，实现复合光纤电力电缆从高压端引到低压端，该方法包括如下步骤：

①制作环氧套管，该环氧套管内浇铸有至少一根光纤，光纤连通环氧套管的高压端和低压端，该光纤的外层涂敷有一层涂敷材料；

②将复合光纤高压电缆的末端外层剥离至露出金属导体，抽出一段金属导体通道内的光纤；

③将该复合光纤高压电缆的端头依次穿过尾管和应力锥，使金属导体自应力锥端部伸出与金属接线柱相连，并通过紧压钳压紧金属接线柱，固定金属导体；

④将环氧套管套内高压端的光纤与复合光纤高压电缆内抽出的光纤进行熔接；

⑤将处理好的复合光纤高压电缆端头和光纤推入环氧套管内，然后将嵌件安装于环氧套管上，完成高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的操作。

毫无疑问，本发明的GIS终端及将高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的方法还有其他结构形式和应用步骤替代，并不局限于上述实施例中提到的结构和操作方法。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。

Claims (6)

1.一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，其特征在于，该终端包括有环氧套管、应力锥、尾管、金属接线柱和嵌件，所述的复合光纤高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤，所述的金属接线柱位于电力电缆的高压端，连接固定金属导体，所述的应力锥位于电缆绝缘外表面和环氧套管内表面之间，所述的尾管位于电力电缆的低压端，安装于环氧套管低压端上，所述的嵌件位于电力电缆的高压端，固定于环氧套管的高压端，所述的环氧套管位于电力电缆的高压端和电力电缆的低压端之间，其内浇铸有至少一根连通电力电缆的高压端和电力电缆的低压端的光纤，该环氧套管高压端的光纤熔接于复合光纤高压电力电缆内的光纤上，环氧套管低压端的光纤连接于监测设备上。

2.根据权利要求1所述的一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，其特征在于，所述的环氧套管内的光纤上设有至少一层涂敷材料。

3.根据权利要求2所述的一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，其特征在于，所述的涂敷材料优选为丙烯酸树脂。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，其特征在于，所述环氧套管内的光纤呈直线形分布。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于连接复合光纤高压电力电缆的GIS终端，其特征在于，所述环氧套管内的光纤呈螺旋线形分布。

6.一种将高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的方法，其特征在于，高压电力电缆的金属导体内设有沿轴线的通道以及置于通道内的光纤，该光纤位于电力电缆的高压端，该方法包括如下步骤：

①制作环氧套管，该环氧套管内浇铸有至少一根光纤，光纤连通环氧套管高压端和低压端，该光纤的外层涂敷有一层涂敷材料；

②将复合光纤高压电缆的末端外层剥离至露出金属导体，抽出一段金属导体通道内的光纤；

③将该复合光纤高压电缆的端头依次穿过尾管和应力锥，使金属导体自应力锥端部伸出与金属接线柱相连，并通过紧压钳压紧金属接线柱，固定金属导体；

④将环氧套管套高压端的光纤与复合光纤高压电缆内抽出的光纤进行熔接；

⑤将处理好的复合光纤高压电缆端头和光纤推入环氧套管内，然后将嵌件安装于环氧套管上，完成高压电力电缆内的光纤从高压端引至低压端的操作。

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