CN109347053A - 电缆结构复原式在线监测中间接头及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
一种电缆结构复原式在线监测中间接头及其施工工艺，该接头结构包括相互对接的第一电缆和第二电缆；该第一电缆具有第一导体、第一内屏蔽层、第一绝缘层和第一外屏蔽层，该第一导体朝向该第二电缆的一端具有第一裸露段；该第二电缆具有第二导体、第二内屏蔽层、第二绝缘层和第二外屏蔽层，该第二导体朝向该第一电缆的一端具有第二裸露段；该第一裸露段和第二裸露段的端面通过放热焊接固定在一起，该第一裸露段和第二裸露段由内到外依次包覆有第三内屏蔽层、第三绝缘层和第三外屏蔽层；该第一导体和第二导体直径相同，该第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层外径相同，该第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层外径相同。本发明机械及密封性能好。
Description
技术领域
本发明属于电力设施技术领域，特别是一种电缆结构复原式在线监测中间接头及其施工工艺。
背景技术
输电线路中电缆中间接头的连接一直是电力行业的一个老大难问题，电缆故障多发生于电缆与电缆之间的连接处，也就是常说的电缆中间接头，由于电缆中间接头制作工艺不合格，绝缘性能不够会导致电缆接头发生故障；若是电缆中间接头密封性能不好，会导致电缆中间接头受潮，绝缘击穿。导体采用金属套筒压接，尖角毛刺产生活动界面应力锥会损伤绝缘，产生爆炸。目前在电缆中间接头，多数采用电缆附件(热缩型电缆附件、冷缩型电缆附件)，以及导体采用金属套筒压接。
热缩型电缆附件的缺点：需要动火、不适用于一些不能有明火的安装环境；电缆开剥尺寸长，所需安装空间大；电场控制采用参数法应力管，绝缘层与应力管分层，挪动或弯曲时容易出现附件内部层间脱开的危险，且应力管易老化后失效、局部泄漏电流大，目前国内基本不再采用。
冷缩型(预制)电缆附件的缺点：与电缆之间为配装方式，所用的绝缘料为硅橡胶或三元乙丙橡胶制成，与电缆绝缘料是两种介质，所以会产生界面，绝缘界面往往是电场易变的地方，一但有杂质、气隙等，其绝缘性能会显著下降，成了电缆附件绝缘的最薄弱环节；冷缩式电缆附件是处于高张力状态下，因此必须保证在贮存期内，冷收缩式部件不应有明显的永久变形或弹性应力松弛，否则安装在电缆上以后不能保证有足够的弹性压紧力，从而不能保证良好的界面特性。
上述电缆中间接头都属于传统工艺，经常出现接头机械性能差、密封不良、易受潮、易发热和故障率高等常见问题，危机电力运行安全，解决这一问题刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是提供一种电缆结构复原式在线监测中间接头及其施工工艺，其结构简单，操作方便，机械性能及密封性能好，不易发热和受潮。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种电缆结构复原式在线监测中间接头，包括相互对接的第一电缆和第二电缆；该第一电缆具有第一导体，该第一导体由内到外依次包覆有第一内屏蔽层、第一绝缘层和第一外屏蔽层，该第一导体朝向该第二电缆的一端具有第一裸露段；该第二电缆具有第二导体，该第二导体由内到外依次包覆有第二内屏蔽层、第二绝缘层和第二外屏蔽层，该第二导体朝向该第一电缆的一端具有第二裸露段；该第一裸露段和第二裸露段的端面通过放热焊接固定在一起，该第一裸露段和第二裸露段由内到外依次包覆有第三内屏蔽层、第三绝缘层和第三外屏蔽层；该第一导体和第二导体的直径相同，该第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层的外径相同，该第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的外径相同。
进一步的，所述第一导体和第二导体的材料相同，所述第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层的材料相同，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的材料相同，所述第一外屏蔽层、第二外屏蔽层和第三外屏蔽层的材料相同。
进一步的，所述第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层相融在一起，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层相融在一起，所述第一外屏蔽层、第二外屏蔽层和第三外屏蔽层相融在一起。
进一步的，所述第一外屏蔽层、第二外屏蔽层和第三外屏蔽层缠绕有保护层，该保护层外包覆有保护壳。所述保护层包括防水胶带及其外部的热缩管；该保护壳为铠甲带。
进一步的，所述保护壳内设有在线监测系统终端。
一种所述的电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺，包括下列步骤：
将第一电缆和第二电缆对接，使第一导体的第一裸露段和第二导体的第二裸露段的端面相对并预留焊接间隙，在第一裸露段和第二裸露段中部安装冷却装置；对第一裸露段和第二裸露段的端面进行放热焊接，同时启动冷却装置使第一电缆和第二电缆远离该焊接间隙的一侧的温度低于80度；将第一裸露段和第二裸露段之间的焊点打磨至直径与该第一导体和第二导体直径相同；
安装洁净棚，在洁净棚内清洁第一电缆和第二电缆，并在第一裸露段和第二裸露外部安装防尘装置；安装工装模具和挤出机，将半导体材料通过挤出机制作第三内屏蔽层并模注包覆在第一裸露段和第二裸露段外周，并与第一内屏蔽层和第二内屏蔽层相融，自然冷却到室温；将第三内屏蔽层表面进行光滑处理并使其外径与第一内屏蔽层和第二内屏蔽层的外径相同；
将绝缘材料通过挤出机制作第三绝缘层并模注包覆在第三内屏蔽层外周，并与第一绝缘层和第二绝缘层相融，自然冷却到室温；对第三绝缘层进行处理使其外径与第一绝缘层和第二绝缘层的外径相同；
将半导体材料通过挤出机制作第三外屏蔽层并模注包覆在第三绝缘层外周，并与第一外屏蔽层和第二外屏蔽层相融，自然冷却到室温。
进一步的，所述第一导体和第二导体为铜线，所述放热焊接的反应物为氧化铜与铝。
进一步的，在所述第三外屏蔽层外绕包铜网带并用恒力弹簧固定；在铜网带外缠绕防水胶带并在防水胶带外部安装热缩管，在该热缩管外部绕包铠甲带。
进一步的，在施工前，将第一电缆和第二电缆接头处打磨为呈铅笔头状，使第一电缆依次露出第一导体、第一内屏蔽层、第一绝缘层、第一外屏蔽层，使第二电缆依次露出第二导体、第二内屏蔽层、第二绝缘层、第二外屏蔽层。
本发明的有益效果是：本发明通过对电缆结构的重新生成，一步步将电缆还原至新电缆状态，能够大幅度降低电缆中间接头引起的输电线路故障频率，彻底解决了电缆附件与电缆绝缘之间配装产生的活动界面的根本问题，为电缆系统提供一种更高的电气稳定性和安全可靠性的电缆连接技术，填补了国际电力电缆附件行业内的空白。
附图说明
图1是本发明电缆结构复原式在线监测中间接头的结构示意图。
图2是本发明电缆结构复原式在线监测中间接头的在线监测系统终端的结构示意图。
图3是本发明电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供一种电缆结构复原式在线监测中间接头，包括相互对接的第一电缆1和第二电缆2。该第一电缆1具有第一导体11，该第一导体11由内到外依次包覆有第一内屏蔽层12、第一绝缘层13和第一外屏蔽层14，该第一导体11朝向该第二电缆2的一端具有第一裸露段111。该第二电缆2具有第二导体21，该第二导体21由内到外依次包覆有第二内屏蔽层22、第二绝缘层23和第二外屏蔽层24，该第二导体21朝向该第一电缆1的一端具有第二裸露段211。该第一裸露段111和第二裸露段211的端面通过放热焊接固定在一起，该第一裸露段111和第二裸露段211由内到外依次包覆有第三内屏蔽层31、第三绝缘层32和第三外屏蔽层33。该第一导体11和第二导体21的直径相同，该第一内屏蔽层12、第二内屏蔽层22和第三内屏蔽层31的外径相同，该第一绝缘层13、第二绝缘层23和第三绝缘层32的外径相同，使其实芯阻水，等径无毛刺，机械强度及载流等同电缆。
具体来说，该第一导体11和第二导体21的材料相同，该第一内屏蔽层12、第二内屏蔽层22和第三内屏蔽层31的材料相同，该第一绝缘层13、第二绝缘层23和第三绝缘层32的材料相同，该第一外屏蔽层14、第二外屏蔽层24和第三外屏蔽层33的材料相同。该第一内屏蔽层12、第二内屏蔽层22和第三内屏蔽层31相融在一起，该第一绝缘层13、第二绝缘层23和第三绝缘层32相融在一起，该第一外屏蔽层14、第二外屏蔽层24和第三外屏蔽层33相融在一起。
为了更好地保护电缆，该第一外屏蔽层14、第二外屏蔽层24和第三外屏蔽层33缠绕有保护层，该保护层外包覆有保护壳。所述保护层包括防水胶带及其外部的热缩管，热缩管起到保护作用，防水胶带不会暴露接触臭氧；该保护壳为铠甲带。进一步的，如图2所示，该保护壳内设有在线监测系统终端4，其可以周期性上报温度数据到后台，温度越限或温升过快时实时报警，通过手机APP推送告警信息，通过后台或APP查询历史数据。在线监测系统终端4的特点是无需中继，无需布线，安装简单；采用NB-IoT无线技术，传输可靠；连续采样监测，设定周期上报结果；超低功耗，电池可连续使用8年；IP68防护等级，最高级别防水防尘；后台和APP图形化界面，使用方便。安装时，用箍环将在线监测系统终端4的测温探头压紧固定在电缆接头中央位置，确保准确测量到电缆接头的温度；用两个箍环压紧外延的“两翼”，将在线监测系统终端4牢靠地固定在电缆上。系统投入运行后，运维检修人员可随时通过手机APP或登录后台查询温度数据并接收实时报警信息。
如图3所示，本发明还提供一种电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺，包括下列步骤：
在施工前，将第一电缆和第二电缆接头处打磨为呈铅笔头状，使第一电缆依次露出第一导体、第一内屏蔽层、第一绝缘层、第一外屏蔽层，使第二电缆依次露出第二导体、第二内屏蔽层、第二绝缘层、第二外屏蔽层；
将第一电缆1和第二电缆2对接，使第一导体11的第一裸露段111和第二导体21的第二裸露段211的端面相对并预留焊接间隙，在第一裸露段111和第二裸露段211中部安装冷却装置；利用放热反应焊模对第一裸露段111和第二裸露段211的端面进行放热焊接，同时启动冷却装置使第一电缆1和第二电缆2远离该焊接间隙的一侧的温度低于80度；将第一裸露段111和第二裸露段211之间的焊点打磨至直径与该第一导体11和第二导体21直径相同；
安装洁净棚，在洁净棚内清洁第一电缆1和第二电缆2，并在第一裸露段111和第二裸露211外部安装防尘装置；安装工装模具和挤出机，将半导体材料通过挤出机制作第三内屏蔽层31并模注包覆在第一裸露段111和第二裸露段211外周，并与第一内屏蔽层12和第二内屏蔽层22相融，自然冷却到室温；将第三内屏蔽层31表面进行光滑处理并使其外径与第一内屏蔽层12和第二内屏蔽层22的外径相同；
将绝缘材料通过挤出机制作第三绝缘层32并模注包覆在第三内屏蔽层31外周，并与第一绝缘层13和第二绝缘层23相融，自然冷却到室温；对第三绝缘层32进行处理使其外径与第一绝缘层13和第二绝缘层23的外径相同；
将半导体材料通过挤出机制作第三外屏蔽层33并模注包覆在第三绝缘层32外周，并与第一外屏蔽层14和第二外屏蔽层24相融，自然冷却到室温。
具体来说，该第一导体11和第二导体21为铜线，该放热焊接的反应物为氧化铜与铝，通过放热反应的热量及置换反应产生的高温液态铜进行第一导体11和第二导体21的熔接。在所述第三外屏蔽层33外绕包铜网带并用恒力弹簧固定；在铜网带外缠绕防水胶带并在防水胶带外部安装热缩管，在该热缩管外部绕包铠甲带。
本发明电缆结构复原式在线监测中间接头核心理念是使用电缆本体相同的材料，通过加热和熔接设备，逐层恢复电缆的各功能层，不再像传统接头技术那样“模拟恢复”电缆原本结构，而是几乎原比例在现场制作了一段“再生电缆”，优势在于：接头内部电场均匀，无电应力；接头与电缆材料完全相融，无间隙，局放极小；导体、绝缘、半导电全部实芯熔接，不完全依赖于外部防水，接头可对电缆分段防水保护；接头丝毫不影响载流量，拥有同电缆一样的机械和电气性能；故障率极低，可以省掉接头防火方面的额外投资。本发明电缆结构复原式在线监测中间接头不是附件，是按照电缆的原始结构，通过生产电缆的制作工艺实现电缆与电缆连接，主要体现在无应力锥、无活动界面的融融结合；接头处的导体、内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层完全是按照电缆的原有结构恢复本体，避免电缆的回缩以及因附件与电缆之间由于材质不同而产生气隙、活动界面所导致的问题，使电缆接头处成为完整的电缆而没有接头的概念，其电场分布和电气稳定性与原电缆本体形成了一致的共性，彻底解决了电缆附件与电缆绝缘之间配装产生的活动界面的根本问题，解决了电缆运行系统中电气性能稳定和安全可靠性的电缆连接技术难题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种电缆结构复原式在线监测中间接头，其特征在于，包括相互对接的第一电缆和第二电缆；该第一电缆具有第一导体，该第一导体由内到外依次包覆有第一内屏蔽层、第一绝缘层和第一外屏蔽层，该第一导体朝向该第二电缆的一端具有第一裸露段；该第二电缆具有第二导体，该第二导体由内到外依次包覆有第二内屏蔽层、第二绝缘层和第二外屏蔽层，该第二导体朝向该第一电缆的一端具有第二裸露段；该第一裸露段和第二裸露段的端面通过放热焊接固定在一起，该第一裸露段和第二裸露段由内到外依次包覆有第三内屏蔽层、第三绝缘层和第三外屏蔽层；该第一导体和第二导体的直径相同，该第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层的外径相同，该第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的外径相同。
2.根据权利要求1所述的电缆结构复原式在线监测中间接头，其特征在于：所述第一导体和第二导体的材料相同，所述第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层的材料相同，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的材料相同，所述第一外屏蔽层、第二外屏蔽层和第三外屏蔽层的材料相同。
3.根据权利要求1或2所述的电缆结构复原式在线监测中间接头，其特征在于：所述第一内屏蔽层、第二内屏蔽层和第三内屏蔽层相融在一起，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层相融在一起，所述第一外屏蔽层、第二外屏蔽层和第三外屏蔽层相融在一起。
4.根据权利要求1或2所述的电缆结构复原式在线监测中间接头，其特征在于：所述第一外屏蔽层、第二外屏蔽层和第三外屏蔽层缠绕有保护层，该保护层外包覆有保护壳。
5.根据权利要求4所述的电缆结构复原式在线监测中间接头，其特征在于：所述保护层包括防水胶带及其外部的热缩管；该保护壳为铠甲带。
6.根据权利要求4所述的电缆结构复原式在线监测中间接头，其特征在于：所述保护壳内设有在线监测系统终端。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺，其特征在于，包括下列步骤：
将第一电缆和第二电缆对接，使第一导体的第一裸露段和第二导体的第二裸露段的端面相对并预留焊接间隙，在第一裸露段和第二裸露段中部安装冷却装置；对第一裸露段和第二裸露段的端面进行放热焊接，同时启动冷却装置使第一电缆和第二电缆远离该焊接间隙的一侧的温度低于80度；将第一裸露段和第二裸露段之间的焊点打磨至直径与该第一导体和第二导体直径相同；
安装洁净棚，在洁净棚内清洁第一电缆和第二电缆，并在第一裸露段和第二裸露外部安装防尘装置；安装工装模具和挤出机，将半导体材料通过挤出机制作第三内屏蔽层并模注包覆在第一裸露段和第二裸露段外周，并与第一内屏蔽层和第二内屏蔽层相融，自然冷却到室温；将第三内屏蔽层表面进行光滑处理并使其外径与第一内屏蔽层和第二内屏蔽层的外径相同；
将绝缘材料通过挤出机制作第三绝缘层并模注包覆在第三内屏蔽层外周，并与第一绝缘层和第二绝缘层相融，自然冷却到室温；对第三绝缘层进行处理使其外径与第一绝缘层和第二绝缘层的外径相同；
将半导体材料通过挤出机制作第三外屏蔽层并模注包覆在第三绝缘层外周，并与第一外屏蔽层和第二外屏蔽层相融，自然冷却到室温。
8.根据权利要求7所述的电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺，其特征在于：所述第一导体和第二导体为铜线，所述放热焊接的反应物为氧化铜与铝。
9.根据权利要求7或8所述的电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺，其特征在于：在所述第三外屏蔽层外绕包铜网带并用恒力弹簧固定；在铜网带外缠绕防水胶带并在防水胶带外部安装热缩管，在该热缩管外部绕包铠甲带。
10.根据权利要求7或8所述的电缆结构复原式在线监测中间接头的施工工艺，其特征在于：在施工前，将第一电缆和第二电缆接头处打磨为呈铅笔头状，使第一电缆依次露出第一导体、第一内屏蔽层、第一绝缘层、第一外屏蔽层，使第二电缆依次露出第二导体、第二内屏蔽层、第二绝缘层、第二外屏蔽层。
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