CN105140728A - 一种电缆接头及电缆接头测温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆接头，包括接头本体，两段电缆进行连接时，在连接处套入所述接头本体，所述电缆由里到外依次包括线芯导体、电缆本体绝缘层、绝缘屏蔽层、金属护套层和电缆护套层，所述接头本体包括位于两端的应力锥和增强绝缘层，在所述接头本体的表面均匀缠绕有测温光缆，由里到外依次包裹所述接头本体的分别为绝缘密封胶层、铜壳层和PE护套层。本发明还公开了一种电缆接头测温系统，通过将测温光缆测得的关键部位的温度数据上传到根据有限元仿真建立的数据库，求得接头线芯最高温度和绝缘层最大温差，从而实现对整个接头绝缘状态的在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统的电缆安全监测技术，更具体地说，涉及一种电缆接头及电缆接头测温系统。
背景技术
电缆接头用于电缆本体之间的连接，但一直是电缆系统运行中的薄弱环节,在高压线路诸多事故中，由于电缆接头接触不良所导致的安全事故最为常见。电缆接头温度的升高使接头处的接触电阻增大，导致电缆接头过热，加剧绝缘老化甚至造成绝缘击穿，对电力系统的安全运行造成严重威胁。因此，如果能够实时有效地监测电缆接头运行过程中的温度变化，对实现电缆接头的在线监测、提高电缆线路的安全运行有重要意义。
目前电缆接头测温方式主要包括以下四种：(1)通过热电偶或者红外检测技术检测电缆接头外表面温度，但是这种方法得到的测量结果不仅容易受到外界环境温度和空气对流的影响，还会受到接头强磁场的干扰，精确度难以保证；(2)在电缆接头表面贴装外置式测温光缆，监测接头外表面温度，这种方式的缺点在于不能准确地反映导体温度，受外界环境影响较大；(3)在电缆接头本体表面内置绕包测温光纤，这种方法能准确监测出接头内关键部位的温度，但光纤极易断裂；(4)将测温光缆植入电缆分割导体中，在导体连接管外进行接续，这种方法能精确测出电缆接头导体温度，但是生产工艺十分困难，目前还在研究阶段。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种电缆接头及电缆接头测温系统，利用电缆接头内置的测温光缆来实时监测电缆接头内关键部位(接头本体绝缘外表面)的温度，进而求得接头线芯最高温度和绝缘层最大温差，从而实现电缆接头的实时在线监测。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电缆接头，包括接头本体，两段电缆进行连接时，在连接处套入接头本体，所述电缆由里到外依次包括线芯导体、电缆本体绝缘层、绝缘屏蔽层、金属护套层和电缆护套层，所述接头本体包括位于两端的应力锥和增强绝缘层，在所述接头本体的表面均匀缠绕有测温光缆，由里到外依次包裹所述接头本体的分别为绝缘密封胶层、铜壳层和PE护套层。
作为本发明的一种改进，两条测温光缆分别从两端的所述电缆本体绝缘屏蔽层处引入，均匀地缠绕在接头本体表面，并进行固定和连接。
作为本发明的一种改进，所述两条测温光缆之间为熔接接续方式，在接续点处套设一耐热塑料软管。
作为本发明的一种改进，所述测温光缆反向缠绕几圈在所述接头本体与所述金属护套层之间。
本发明还提供了一种电缆接头测温系统，其特征在于，包括前述的电缆接头、光纤测温系统、负载电流采集系统及PC机数据处理系统；所述电缆接头的测温光缆与所述光纤测温系统连接，对所述电缆接头的接头本体的绝缘外表面温度进行实时在线监测并上传温度数据到所述PC机数据处理系统；所述负荷电流采集系统为套在电缆表面的电流检测装置，通过其采集电流数据上传到所述PC机数据处理系统。
作为本发明的一种改进，所述测温光缆通过一前置光纤与所述光纤测温系统连接。
作为本发明的一种改进，所述PC机数据处理系统在不同的电缆敷设方式下，设置相应的环境温度和对流换热系数值作为边界条件，运用有限元仿真软件计算不同负载电流下电缆接头内稳态温度的分布，建立不同敷设条件下负载电流与接头线芯最高温度、接头本体绝缘外表面温度、绝缘层最大温差一一对应的数据库。
与现有技术相比，本发明的电缆接头在接头本体绝缘外表面绕包测温光缆进行测温，不但解决了电缆接头外表面测温不准确、易受环境影响等问题，还解决了内置光纤测温的光纤易断问题；本发明的电缆接头测温系统通过将测温光缆测得的关键部位的温度数据上传到根据有限元仿真建立的数据库，求得接头线芯最高温度和绝缘层最大温差，从而实现对整个接头绝缘状态的在线监测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的结构及其有益技术效果进行详细说明。
图1为本发明电缆接头的结构示意图。
图2为本发明电缆接头测温系统的组成示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1，本发明的电缆接头包括接头本体，接头本体包括位于两端的应力锥3和增强绝缘层4，在接头本体的表面均匀缠绕有测温光缆11，由里到外依次包裹接头本体的分别为绝缘密封胶层8、铜壳层9和PE(聚乙烯)护套层10；两段电缆进行连接时，在连接处套入接头本体，电缆由里到外依次包括线芯导体1、电缆本体XLPE(交联聚乙烯)绝缘层2、绝缘屏蔽层5、金属护套层6和电缆护套层7。
两条测温光缆11分别从两端电缆本体的绝缘屏蔽层5处引入，蛇形均匀地缠绕在接头本体(包括应力锥3和增强绝缘层4)表面，并进行固定；两条测温光缆11之间采用熔接接续方式，接续点12处采用耐热塑料软管进行保护，并顺着光缆一起缠绕到接头本体上，对之后铜壳层9的安装和绝缘密封胶层8的灌封都不会有影响，并解决了内置光纤测温的光纤易断问题。从电缆本体绝缘屏蔽层5引入接头本体的测温光缆11，应预留一定长度在电缆本体上反向缠绕几圈，缠绕位置在接头本体与金属护套层6之间，为测温光缆11在电缆接头接续中的操作失误预留一定长度。
本实施例中所述测温光缆的使用类型：对于直通电缆接头，可以使用塑料光缆(光纤外层包覆聚乙烯或聚氯乙烯等塑料护套)和铠装光缆(光纤外层包覆一层金属铠，例如不锈钢软管等)；而对于绝缘电缆接头，只能使用塑料光缆。
请参阅图2，本发明的电缆接头测温系统包括上述的电缆接头、光纤测温系统、负荷电流采集系统及PC机数据处理系统。内置于电缆接头的测温光缆通过前置光纤与光纤测温系统连接，对电缆接头的接头本体(包括应力锥和增强绝缘)外表面温度进行实时在线监测，能对接头本体增强绝缘层外表面的温度有效地进行实时在线监测，以避免测试盲区；同时,通过负荷电流采集系统采集获得负载电流数据，然后将测得的温度和负载电流数据上传到PC机数据处理系统。PC机数据处理系统通过仿真计算手段建立不同敷设环境下负载电流与接头线芯最高温度、接头本体绝缘外表面温度和绝缘层内外表面最大温差一一对应的数据库，根据测得的接头关键部位的温度即可查询数据库获得接头线芯最高温度和绝缘层最大温差，进而监测整个接头绝缘状态。
通过仿真手段建立的PC机数据处理系统，在不同的电缆敷设方式(空气、直埋、管道、暗沟敷设等)下，设置相应的环境温度和对流换热系数值作为边界条件，运用有限元仿真软件计算不同负载电流下接头内稳态温度分布，从而建立一套不同敷设条件下负载电流与接头线芯最高温度、接头本体绝缘外表面温度、绝缘层最大温差一一对应的数据库。将敷设条件、负载电流和测温光缆测量的接头本体绝缘外表面温度输入PC机建立的数据库进行查询，可得对应条件下接头线芯最高运行温度和绝缘层最大温差，从而实现在线监测接头的绝缘状态。
负荷电流采集系统为套在电缆表面的电流检测装置(比如CT等)，能采集电流数据上传到PC机数据处理系统，用于接头稳态温度场的仿真计算并建立数据库。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种电缆接头，包括接头本体，两段电缆进行连接时，在连接处套入所述接头本体，所述电缆由里到外依次包括线芯导体、电缆本体绝缘层、绝缘屏蔽层、金属护套层和电缆护套层，其特征在于，所述接头本体包括位于两端的应力锥和增强绝缘层，在所述接头本体的表面均匀缠绕有测温光缆，由里到外依次包裹所述接头本体的分别为绝缘密封胶层、铜壳层和PE护套层。
2.根据权利要求1所述的电缆接头，其特征在于，两条测温光缆分别从两端的所述电缆本体绝缘屏蔽层处引入，均匀地缠绕在接头本体表面，并进行固定和连接。
3.根据权利要求2所述的电缆接头，其特征在于，所述两条测温光缆之间为熔接接续方式，在接续点处套设一耐热塑料软管。
4.根据权利要求2所述的电缆接头，其特征在于，所述测温光缆反向缠绕几圈在所述接头本体与所述金属护套层之间。
5.一种电缆接头测温系统，其特征在于，包括权利要求1所述的电缆接头、光纤测温系统、负载电流采集系统及PC机数据处理系统；所述电缆接头的测温光缆与所述光纤测温系统连接，对所述电缆接头的接头本体的绝缘外表面温度进行实时在线监测并上传温度数据到所述PC机数据处理系统；所述负荷电流采集系统为套在电缆表面的电流检测装置，通过其采集电流数据上传到所述PC机数据处理系统。
6.根据权利要求5所述的电缆接头测温系统，其特征在于，所述测温光缆通过一前置光纤与所述光纤测温系统连接。
7.根据权利要求5所述的电缆接头测温系统，其特征在于，所述PC机数据处理系统在不同的电缆敷设方式下，设置相应的环境温度和对流换热系数值作为边界条件，运用有限元仿真软件计算不同负载电流下电缆接头内稳态温度的分布，建立不同敷设条件下负载电流与接头线芯最高温度、接头本体绝缘外表面温度、绝缘层最大温差一一对应的数据库。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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