CN110132325A - 一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，该传感装置包括传感光纤、吸水膨胀材料与应力增强结构三层结构；内层为传感光纤，中间层为紧密包裹内层光纤的吸水膨胀材料，外层为应力增强结构。将传感装置安装在电缆内部，电缆内部进水时，水分被中间层材料吸收膨胀后,在外层应力增强结构的约束作用下，增强吸水膨胀后对内层传感光纤的挤压效果，改变光纤内光信号的传播特征，通过对光纤信号传播特征的分析实现对电缆内部进水情况的在线监测。本发明中的传感装置采用内置方式，提升了监测的灵敏性与监测数据的准确性，为电缆线路的运维提供信息支撑。

Description

一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置
技术领域
本发明涉及电缆线路在线监测技术领域，具体涉及一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置。
背景技术
随着我国经济的快速发展与城市建设的快速推进，电力电缆的应用越来越广泛。电缆具有多层保护结构，在采用正确的安装工艺和敷设过程后，其内部不应该含有水分。但是近年来对电缆故障进行统计发现，大部分故障电缆普遍存在内部进水，导致铜屏蔽层乃至缆芯锈蚀的情况存在。电力电缆进水，会使绝缘层产生水树，严重降低电缆的绝缘水平，同时进水导致内部金属锈蚀，会导致电缆异常发热，两者会大大缩短电缆的使用寿命，造成巨大的安全隐患。目前并无针对运行电缆进水实现在线监测的相关装置和方法，由于电缆进水后，在绝缘完好的情况下，其对电缆的损害是一个发展较为缓慢的过程，发现进水问题时内部导体以及屏蔽层往往已经锈蚀严重，不能继续使用。因此研发一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，及时发现电缆进水问题并采取相关措施，对于保证输电网路安全和供电可靠性具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置。该传感装置能对运行电缆内部进水情况进行实时监测，根据需要可以在电缆生产过程中安装于电缆的内层结构，适用于各种有相关需要的电力电缆，解决了目前缺少运行电缆进水监测装置和方法的难题，利用本装置和方法能为电缆线路的运维提供信息支撑。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，所述的传感装置包括由内而外紧密贴合设置的传感光纤1、吸水膨胀材料2与应力增强结构3，其中，内层为传感光纤1，中间层为紧密包裹内层光纤的吸水膨胀材料2，外层为应力增强结构3；
所述的应力增强结构3提供水分自由进出的通道，同时提供向内应力，束缚吸水膨胀材料，在外层应力增强结构约束作用下，中间层的吸水膨胀材料2吸水后向内单向膨胀挤压内层传感光纤1，使内层传感光纤受1挤压产生形变增大，从而改变内层传感光纤1中光信号的传播特征，通过对光纤信号传播特征的分析实现对电缆内部进水情况的在线监测。
进一步地，所述的吸水膨胀材料2以及应力增强结构3采用全段或分段方式包裹传感光纤1，分段长度根据实际需要进行调整。
进一步地，所述的传感光纤1为具有光纤传感单元的光纤或具有护套的光缆状结构。
进一步地，所述的吸水膨胀材料2采用亲水橡胶作为材料。
进一步地，所述的吸水膨胀材料2为圆筒状。
进一步地，所述的应力增强结构3为具有高机械强度的多孔结构，紧密包裹中间层吸水膨胀材料2。
进一步地，所述的应力增强结构3的孔径大小及密度根据实际需要调整。
外层的应力增强结构3方便水分自由进出以及提供向内应力，保证中间层的吸水膨胀材料2吸水后向内单向膨胀挤压内层传感光纤1，增强吸水膨胀后对内层传感光纤1的挤压效果，并避免其向外膨胀破坏电缆结构，同时为传感光纤1充当铠装保护结构。
在电缆生产过程中将此传感装置放置进电缆内部结构中与电缆紧密贴合，电缆内部进水时，中间吸水膨胀材料使内层的光纤单元受挤压应力而产生形变，从而改变内层传感光纤中光信号的传播特征，通过对光纤信号传播特征的分析实现对电缆内部进水情况的在线监测。
进一步地，所述的传感装置适用于包括海底电缆、陆地电缆、以及单芯、三芯电缆在内的电力电缆，根据工艺需要在电缆内部采用螺旋绕制放置或沿电缆轴向直线方式放置。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1)本发明公开的监测电力电缆进水的装置和方法实现了对电缆内部进水情况实时监测的功能，从而能够实时监控电力电缆的运行状态，避免了由于进水导致电缆内部短路过热烧毁等事故的发生，提升了电缆运维检修的效率。
2)基于本发明中传感装置的结构特点，外层应力增强结构能使水分自由进出传感装置，中间层吸水膨胀材料在水分进入后膨胀，受外层高机械强度应力增强结构的束缚作用，中间层吸水后向内单向膨胀挤压内层光纤，增强吸水膨胀后对内层光纤的挤压效果，保证监测进水的灵敏性，并避免其向外膨胀破坏电缆结构，同时为光纤充当铠装保护结构。
3)基于本发明中内置传感装置的安装位置与结构特点，可根据实际应用需要内置安装于电力电缆内部各层，以螺旋绕制的方式或沿电缆轴向直线放置，构成封闭一体式结构，保证光纤与电缆内部结构的紧密接触，避免外部干扰，同时有效保护了传感装置。
附图说明
图1是本发明中公开的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置结构的三维图；
图2是本发明中公开的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置中间吸水膨胀层与外层应力增强结构采用分段包裹方式的结构三维图；
图3是本发明中公开的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置在单芯电缆填充层安装的截面图；
图4是本发明中公开的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置在单芯电缆内采用螺旋绕制方式安装的三维图；
图5是本发明中公开的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置在单芯电缆内采用直线放置方式安装的三维图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明具体实施例的描述中，以将本监测电缆进水的传感装置应用于单芯电缆填充层作为示例，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指本发明中只适用于一种特定的电缆规格、特定的安装位置，不能理解为对本发明的限制。
实施例
如图1所示，本实施例公开了一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，该传感装置包括传感光纤1、吸水膨胀材料2、应力增强结构3，三层结构紧密贴合构成进水传感装置。在电缆生产过程中将此传感装置放置进电缆内部结构中与电缆紧密贴合，电缆内部进水时，中间吸水膨胀材料2使内层的传感光纤1受挤压应力而产生形变，从而改变内层传感光纤1中光信号的传播特征，通过对传感光纤1信号传播特征的分析实现对电缆内部进水情况的在线监测。
其中，传感光纤1为具有光纤传感单元的光纤或具有护套的光缆状结构；
其中，传感装置中间层为包括亲水橡胶在内的吸水膨胀材料2。中间层吸水膨胀材料2根据需要可以加工成圆筒状或其他形状结构，紧密包裹内层光纤。
其中，应力增强结构3为具有高机械强度的多孔结构，紧密包裹中间层吸水膨胀材料2，其孔径大小及密度可根据实际需要调整。外层的应力增强结构3方便水分自由进出以及提供向内应力，保证中间层的吸水膨胀材料2吸水后向内单向膨胀挤压内层传感光纤1，增强吸水膨胀后对内层光纤的挤压效果，并避免其向外膨胀破坏电缆结构，同时为光纤充当铠装保护结构。
如图2所示，该监测装置的中间层吸水膨胀材料2以及外层应力增强结构3根据需要可以采用全段或分段方式包裹内层传感光纤1，分段长度根据实际需要可以进行调整。
该传感装置适用于包括海底电缆、陆地电缆、以及单芯、三芯电缆在内的电力电缆，且在电缆内部的安装位置不限，根据实际需要可以安装于电缆的填充层、缆芯导体等部分。如图3所示，以将本监测电缆进水的传感装置应用于单芯电缆填充层作为示例，传感装置包括传感光纤1、吸水膨胀材料2和应力增强结构3，该电缆由里向外依次包括缆芯导体4、绝缘内屏蔽层5、绝缘层6、绝缘外屏蔽层7、填充层8、铝护套层9与外护套层10。
如图4，图5所示，该传感装置可以根据工艺需要在电缆内部可以采用螺旋绕制放置或沿电缆轴向直线方式放置。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的传感装置包括由内而外紧密贴合设置的传感光纤、吸水膨胀材料与应力增强结构，其中，内层为传感光纤，中间层为紧密包裹内层光纤的吸水膨胀材料，外层为应力增强结构；
所述的应力增强结构提供水分自由进出的通道，同时提供向内应力，束缚吸水膨胀材料；在外层应力增强结构约束作用下，中间层的吸水膨胀材料吸水后向内单向膨胀挤压内层传感光纤，使内层传感光纤受挤压产生形变增大，从而改变内层传感光纤中光信号的传播特征，通过对光纤信号传播特征的分析实现对电缆内部进水情况的在线监测。
2.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的吸水膨胀材料以及应力增强结构采用全段或分段方式包裹传感光纤，分段长度根据实际需要进行调整。
3.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的传感光纤为具有光纤传感单元的光纤或具有护套的光缆状结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的吸水膨胀材料为包括亲水橡胶在内的吸水膨胀材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的吸水膨胀材料为圆筒状。
6.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的应力增强结构为具有高机械强度的多孔结构，紧密包裹中间层吸水膨胀材料。
7.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的应力增强结构的孔径大小及密度根据实际需要调整。
8.根据权利要求1所述的一种基于应力增强结构的电力电缆进水传感装置，其特征在于，所述的传感装置适用于包括海底电缆、陆地电缆、以及单芯、三芯电缆在内的电力电缆，根据工艺需要在电缆内部采用螺旋绕制放置或沿电缆轴向直线方式放置。
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