CN109524166A - 一种用于接收和传递电弧信号的线缆 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式公开了一种用于接收和传递电弧信号的线缆，包括：导电线(1)和导光线(2)；其中，所述导电线(1)和所述导光线(2)均被绝缘层(3)包裹于一体，构成所述线缆。本技术方案提出的线缆可以在电弧故障检测之前有效的接收和传递电弧信号，解决了传统电弧故障检测因负载、噪音干扰、天气变化等因素的影响导致误判的技术问题。

Description

一种用于接收和传递电弧信号的线缆

技术领域

本申请涉及电弧故障检测技术领域，特别涉及一种用于接收和传递电弧信号的线缆。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，电气化程度越来越高，电路保护也越来越重要。而许多严重的电气事故如电气火灾等给人们的生命财产安全带来了极大的损失和威胁，电力系统中出现的交流故障电弧是引起电气火灾的主要原因之一，故障电弧的最主要的危害就是引起火灾甚至是爆炸，当它产生时中心温度会达到上千度，并且伴随着一些金属熔化物出现。此外，故障电弧产生的高温高热，会很容易引燃线路绝缘层，从而导致线路起火。如果故障电弧周围存在极易燃烧的物品，就会导致火灾的发生，对财产和生命健康造成危害。因此，随着电弧故障引起的事故越来越凸显，对电弧故障进行检测的要求越来越迫切，针对电弧故障的研究也越来越多，如何有效的对电弧进行检测，对电力设备的正常安全运行具有非常重要的作用。

传统电弧检测通常采用采集线路的电压、电流，与其预存的故障波做波形比对的方式判断线路是否发生了故障电弧。这种方法由于负载的复杂性，往往存在很高的误判几率。为了避免负载带来的误判，如何快速接收电弧信号、并将电弧信号传递至光电接收装置上是提高电弧故障检测的关键。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种用于接收和传递电弧信号的线缆，可以在电弧故障检测之前有效的接收和传递电弧信号，解决了传统电弧故障检测因负载、噪音干扰、天气变化等因素的影响导致误判的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施方式提供一种用于接收和传递电弧信号的线缆，包括：

导电线1和导光线2；其中，所述导电线1和所述导光线2均被绝缘层3包裹于一体，构成所述线缆。

优选地，所述导电线1与所述导光线2为并列排布。

优选地，所述导电线1的边缘位置上设有凹槽；所述导光线2置于所述凹槽内。

优选地，所述导电线1上芯部设有中空的孔，所述导光线2置于孔内。

优选地，多根所述导光线2环绕分布于一根所述导电线1的周围。

优选地，多根所述导光线2与多根导电线1混合并列分布。

优选地，所述线缆包括第一芯线和第二芯线；其中，第一芯线和第二芯线均包括所述导电线1和所述导光线2，所述第一芯线和所述第二芯线通过绝缘材料31包裹于一体。

优选地，两根导电线1并行设置，通过绝缘材料31包裹于一体；所述导光线2设置于所述导电线1与所述绝缘材料31构成的空隙内。

优选地，所述导光线2包括线芯21和封套包层22，所述封套包层22的折射率低于所述线芯21的折射率；其中，所述封套包层22包覆在所述线芯21外面，所述线芯21与所述封套包层22形成一均匀全反射。

优选地，所述导电线1的外面包覆有涂料30。

优选地，所述封套包层22的外面包覆有保护层23。

优选地，所述导电线1为金、银、铜、铝、铁中的一种或几种材料组合制备。

优选地，所述导电线1的截面为圆形或方形。

优选地，所述绝缘层3为氟聚合物、有机硅聚合物、PVC、聚氨酯、聚乙烯中的一种或几种材料组合制备。

优选地，所述线芯21为无机光导纤维或高分子光导纤维制备。

由上可见，与现有技术相比较，本技术方案通过在线缆内设置导光线，可以在极短的时间内接收到故障电弧并把电弧信号传递到与其一端相连接的光电接收装置上，有效避免了传统电弧检测装置因负载、噪音干扰、天气变化等因素的影响导致产生误判，保证了电力设备的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之一；

图2为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之二；

图3为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之三；

图4为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之四；

图5为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之五；

图6为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之六；

图7为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之七；

图8为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之八；

图9为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之九。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。

除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

如图1所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之一。由图1可知，该线缆包括：导电线1和导光线2。其中，所述导电线1和所述导光线2均被绝缘层3包裹于一体，构成所述线缆。在实际应用中，在导电线1载流时，若因为导电线1故障产生电弧的弧光，导光线2可以在极短的时间内(如500ms)接收到弧光并把弧光信号传递到与导光线2一端连接的光电接收装置，导电线1、导光线2以这种功能互补的方式构成相互依存的功能细胞单元。

导电线1与导光线2的外周均被绝缘材料3包覆，绝缘材料3通常采用氟聚合物、有机硅聚合物、PVC、聚氨酯、聚乙烯等高分子聚合物。

导电线1的材料通常采用金、银、铜、铝、铁等高导电率材料。每根金属材料制成的导电线1其既可以是单股也可以是多股绞线。

在本技术方案中，导光线2包括线芯21与封套包层22。其中，封套包层22的折射率低于线芯21的折射率。封套包层22包覆在线芯21外面，线芯21与封套包层22形成一均匀全反射面。线芯21接收到的弧光在21中通过全反射的方式向远端传播弧光信号。

线芯21的材料通常为无机光导纤维或高分子光导纤维。按光纤材质种类分通常分为氧化物玻璃石英系、多元系、非氧化物玻璃氟系、硫属元素化合物、晶体卤化物单晶、卤化物多晶、塑料；常用的光导塑料材料有PMMA、PC等透光高分子聚合物。

在实际中，由于线芯21与封套包层22共同构成的线比较脆弱，容易受外界环境影响，其与导电线1共同包覆绝缘层3易采用紧密型制程，即线芯21与封套包层22共同构成的线一边生产一边与导电线1共同包覆绝缘层3，中间无多余的临时存储或转运环节。

如图2所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之二。与图1相比较可知，图2所示的线缆在所述导电线1的外面包设有涂料30，在制作工艺中，所述涂料30通常以涂层或包层的方式实现与所述导电线1的包裹，涂料30的厚度小于常规电线的PVC外皮，在所述导电线1的非紧密制程成型过程中起到保护导电线1的作用，此外，绝缘层3与涂料30的材料折射率相接近时，涂料30还可以起到调整导光线2的外围介质均匀性的作用，有利于阻止导电线1中的电离子对光的吸收，从而减小光衰。

在导电线1的外面包覆有涂料30时线缆制备流程为：首先导电线1与涂料30通过涂层或包层的工艺方式形成线缆，然后所述线缆与导光线2组合，最后在组合线缆的外部包覆绝缘层3。

如图3所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之三。与图1相比较可知，图3所示的线缆结构中，在导电线1的边缘位置上设有凹槽，该凹槽用来容纳导光线2。这样的并排布置既能节省空间，完全不用任何额外的布置即可替代原传统圆形截面载流导线，又能增大导电线1的辐射外表面积，利于降低其载流时产生的温度，提高其载流能力，这种优势尤其在承载交流电流时更加明显。

另外，由图3可知，在封套包层22外有一层保护层23，其通常对线芯21与封套包层22起到额外的保护作用，这种保护作用通常针对多芯线缆的制程而言，线芯21与封套包层22制作完成后，若其与线1共同包覆绝缘材料3制程不是紧密型而需要临时存储与转运时，这种额外的保护显得是非常必要的，保护层23通常以涂层或包层的方式实现，如喷漆、喷塑、包塑、挤塑等。

如图4所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之四。在该实施例中，在导电线1上设有中空的孔，导光线2容纳在所述孔中。这样的布置既能节省空间，完全不用任何额外的布置即可替代原传统圆形截面载流导线；又能增大金属材料制成的导电线1的辐射表面积，利于降低其载流时产生的温度，提高其载流能力；还能有效利用集肤效应，使分布在表层的电流不受载流密度影响从而节省金属材料。

如图5所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之五。由图5可知，线缆包括多根导光线2和一根导电线1。多根导光线2环绕分布于至少一根导电线1的周围，这样的布置一方面有利于提高电弧弧光识别的速度，在导电线1任何一侧产生的弧光均可快速传递到导光线2的线芯21中，尤其可以避免相地短路时弧光可能产生的延迟传递弧光信号的情况，另一方面导光线2为绝缘材料，加上包覆绝缘材料3进一步提高了导线的耐压水平及抵抗冲击耐受的能力。

如图6所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之六。由图6可知，多根导电线1与多根导光材料制成的导光线2混合并排布置，该布置方式一方面可以保证在导电线1任何一侧产生的弧光均可快速传递到导光线2的线芯21中，有利于提高电弧弧光识别的速度，尤其可以避免相地短路时弧光可能产生的延迟传递弧光信号的情况，另一方面导电线1之间排布有一定的间距，可以抵抗承载交流时涡流产生临近效应，有利于在节省材料的条件下提高多芯线缆的整体载流能力。

如图7所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之七。由图7可知，该线缆包含两个图1所示的线缆，分别称谓第一芯线和第二芯线。第一芯线和第二芯线均包括所述导电线1和所述导光线2，第一芯线和第二芯线通过绝缘材料31包裹于一体，形成一束线缆。导光线2所形成的凸起位于两根导电线1之间的空隙中。这样的布置有利于节省空间，并提高了线缆的过载能力。

如图8所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之八。由图8可知，线缆中的两根导电线1并行设置，通过绝缘材料31包裹于一体；所述导光线2设置于所述导电线1与所述绝缘材料31构成的空隙内。这样的布置节省空间，同样适用于三芯线或多芯线的应用场合。

如图9所示，为本技术方案提出的一种线缆结构示意图之九。由9可知，导电线1的横截面是矩形的，由图1～图8所示的导电线1的横截面是圆形的。根据不同的应用场景和应用空间，导电线的横截面的形状作适应性编号。应用在空间要求高、尺寸紧凑的环境中。

在实际中，导电线1的外面包设有涂料30、封套包层22的外面包覆有保护层23均可以出现在图1～图9所示的线缆结构中。不仅仅局限于附图提供的样式，根据不同的应用需求，对线缆做适应性变化。

本技术方案通过在线缆内设置导光线，可以在极短的时间内接收到故障电弧并把电弧信号传递到与其一端相连接的光电接收装置上，有效避免了传统电弧检测装置因负载、噪音干扰、天气变化等因素的影响导致产生误判，保证了电力设备的正常运行。

虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (15)

1.一种线缆，其特征在于，包括：

导电线(1)和导光线(2)；其中，所述导电线(1)和所述导光线(2)均被绝缘层(3)包裹于一体，构成所述线缆。

2.如权利要求1所述的线缆，其特征在于，所述导电线(1)与所述导光线(2)为并列排布。

3.如权利要求2所述的线缆，其特征在于，所述导电线(1)的边缘位置上设有凹槽；所述导光线(2)置于所述凹槽内。

4.如权利要求2所述的线缆，其特征在于，所述导电线(1)的芯部设有中空的孔，所述导光线(2)置于孔内。

5.根据权利要求2所述的线缆，其特征在于，多根所述导光线(2)环绕分布于一根所述导电线(1)的周围。

6.根据权利要求2所述的线缆，其特征在于，多根所述导光线(2)与多根导电线(1)混合并列分布。

7.根据权利要求2所述的线缆，其特征在于，所述线缆包括第一芯线和第二芯线；其中，第一芯线和第二芯线均包括所述导电线(1)和所述导光线(2)，所述第一芯线和所述第二芯线通过绝缘材料(31)包裹于一体。

8.根据权利要求2所述的线缆，其特征在于，两根导电线(1)并行设置，通过绝缘材料(31)包裹于一体；所述导光线(2)设置于所述导电线(1)与所述绝缘材料(31)构成的空隙内。

9.如权利要求1-8任一权利要求所述的线缆，其特征在于，所述导光线(2)包括线芯(21)和封套包层(22)，所述封套包层(22)的折射率低于所述线芯(21)的折射率；其中，所述封套包层(22)包覆在所述线芯(21)外面，所述线芯(21)与所述封套包层(22)形成一均匀全反射。

10.如权利要求1-8任一权利要求所述的线缆，其特征在于，所述导电线(1)的外面包覆有涂料(30)。

11.如权利要求9所述的线缆，其特征在于，所述封套包层(22)的外面包覆有保护层(23)。

12.如权利要求1-8任一权利要求所述的线缆，其特征在于，所述导电线(1)为金、银、铜、铝、铁中的一种或几种材料组合制备。

13.如权利要求1-8任一权利要求所述的线缆，其特征在于，所述导电线(1)的截面为圆形或方形。

14.如权利要求1-8任一权利要求所述的线缆，其特征在于，所述绝缘层(3)为氟聚合物、有机硅聚合物、PVC、聚氨酯、聚乙烯中的一种或几种材料组合制备。

15.如权利要求9所述的线缆，其特征在于，所述线芯(21)为无机光导纤维或高分子光导纤维制备。