CN112198610A - 一种分段绝缘智能光缆接头盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分段绝缘智能光缆接头盒，包括筒体，在所述筒体的两端分别设置有穿线孔，所述穿线孔用于OPGW光缆的内层预绞丝和光纤穿入，所述筒体的外侧壁用于支撑于OPGW光缆的外层预绞丝内侧，所述光纤延伸至所述筒体内部进行接续；在所述筒体的内侧还设置有光纤传感器，所述光纤传感器连接于所述光纤的至少一条芯线。本发明的分段绝缘智能光缆接头盒，具有免维护、良好接续的功能，又不影响现有光缆线路的设计，实现接头盒的轻量化、小型化和智能化，在进行分段绝缘的同时，增加了运行状态感知单元，进而感知线路状态，通过光纤传感器进行盒内状态的实时智能监测，保障线路安全运行和状态感知，有力支撑智能电网和电力物联网的建设。

Description

一种分段绝缘智能光缆接头盒

技术领域

本发明涉及输电配电等光纤复合架空地线(OPGW)技术领域，特别涉及一种分段绝缘智能光缆接头盒。

背景技术

光缆接续盒作为输电线路业务调度、监测、继电保护等光信号通信传送的重要节点设备，其产品质量、运行和维护极其重要。光缆接续盒质量问题容易造成光缆中断，增大抢修时长进而严重影响输电线路运行安全。目前，我国绝大多数OPGW光缆采用逐塔接地的安装方式，线损较严重，解决这个问题的最好出路就是采用分段绝缘安装方式，如图1所示，耐张塔1以及直线塔2对普通地线3和OPGW光缆4进行支撑，OPGW光缆4的外层预绞丝分段绝缘连接，内部的光纤接入光缆接续盒9。如图2所示，现有的光缆接续盒9通常安装于支柱复合绝缘子上，OPGW光缆的外层预绞丝连接于空心绝缘复合绝缘子，光纤则穿过空心绝缘复合绝缘子后进入光缆接续盒。这种OPGW接续盒的盒体重量巨大，杆塔需要重新安装平台承载。OPGW接续盒主要用于实现OPGW光缆分段绝缘单点接地的运行方式。输电线路正常运行时，绝缘接续盒处于绝缘状态，当线路遭受雷击或者发生短路等故障时，光缆接续盒两侧的电势差大于放电间隙的击穿值，放电间隙被击穿，OPGW光缆通过放电间隙电气导通接地，从而对光缆接续盒进行保护。故障过后，放电间隙恢复电气断开状态，OPGW光缆重新进入正常运行状态。但是，近些年建设的OPGW绝缘线路运行情况不是很好，发生的故障多数是由光缆接续盒引起的。现有的光缆接续盒主要具有以下缺陷：雷击短路电流冲击时，在无绝缘安全回路情况下导致接续盒侧翼绝缘部分爆裂；由于两端夹具设计缺陷，导致光缆不锈钢管光单元已经深入到盒体内部，安装时套在不锈钢管上的保护管被烧损，此时两翼的空心绝缘子实际上已经短路，因此，光单元作为带电体与盒体金属部分放电，导致烧损光纤及保护管；盒体内固定两侧支柱的螺栓容易松动，在长期运行过程中会进入水气导致受潮甚至积水，接续盒内受潮气影响绝缘性能下降会增大放电故障发生概率；接续盒结构不合理，如壳体材料强度不高、进出口密封性能差、接续盒耐候性差、长时间渗透进水导致光纤损耗加大、光纤接续不良等；接续盒绝缘性能差，由于材料和工艺不够先进造成复合绝缘子伞裙、护套及端部密封性能有缺陷、芯棒耐应力腐蚀技术指标不达标、有相当多的芯棒和复合裙边的包胶黏性不够，导致脱骨；接续盒密封性能差，如接续盒的盒盖与盒体采用螺栓紧固，两者中间为平型密封胶垫，螺栓采用了弹性垫圈，螺栓拧紧次序有误导致胶垫变形，若紧固不均衡，平型密封胶垫导致密封效果不佳。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种新型的分段绝缘智能光缆接头盒，能够兼顾OPGW光缆的光纤接续以及短路或雷击等电流对光纤冲击的释放回路功能，并且解决了现有技术中光缆接续盒体积庞大，需要额外的安装平台的缺陷，在进行分段绝缘的同时还能够实现光纤状态感知传感功能，以实现接头盒的轻量化、小型化和智能化。

本发明提供一种分段绝缘智能光缆接头盒，包括筒体，在所述筒体的两端分别设置有穿线孔，所述穿线孔用于OPGW光缆的内层预绞丝和光纤穿入，所述筒体的外侧壁用于支撑于OPGW光缆的外层预绞丝内侧，所述光纤延伸至所述筒体内部进行接续；在所述筒体的内侧还设置有光纤传感器，所述光纤传感器连接于所述光纤的至少一条芯线。所述筒体包括内部设置有腔室的外筒部、设置于外筒部两端的锥形体以及位于外筒部内部的内筒部，所述外筒部与内筒部为绝缘材质并且二者之间具有间隙；穿线孔设置在所述锥形体上。采用上述技术方案，所述分段绝缘智能光缆接头盒整体呈筒状并且大部分为绝缘材质，将延伸至内侧进行接续的光纤与外侧的外层预绞丝相隔离，实现了OPGW光缆的光纤接续功能并达到绝缘效果，同时外层预绞丝缠绕在分段绝缘智能光缆接头盒上，一方面能够对分段绝缘智能光缆接头盒进行支撑，另一方面还兼顾形成短路电流和雷击等电流对光缆冲击的释放回路，同时满足绝缘接头盒的绝缘性能和保护光缆免遭雷击等电气性能的要求；在外筒部的两端设置锥形体，便于外层预绞丝的缠绕，同时形成倾斜的迎风面，在高空安装后能够有效减小风阻，避免遭遇强风而造成线缆损坏，增加其防风偏性能。在内筒部内侧设置状态(温湿度)感知的光纤传感器，同时又设置有专用的备纤供其所用，在站内可以及时通过设备掌握动态温湿度信息，对盒体内的状态进行感知，实现长时间智能监测。

两个所述锥形体分别为第一锥形体和第二锥形体；所述外筒部连接于第一锥形体，所述内筒部连接于第二锥形体；所述外筒部固定安装于所述第二锥形体上。通过外筒部连接于第一锥形体形成第一部分，内筒部连接于第二锥形体形成第二部分，使得分段绝缘智能光缆接头盒由相互分离的所述第一部分与第二部分相互插接后固定安装，结构简单，装配较为方便。

在所述锥形体上设置有用于防止所述内层预绞丝和光缆向外脱出的防脱件。通过防脱件能够对插入至锥形体内的内层预绞丝进行固定，有效提高了整体结构的连接强度，使内层预绞丝和光缆不会向外脱出，避免对光纤造成拉扯而损坏。

所述防脱件包括设置于所述穿线孔内的楔形线夹。楔形线夹结构简单，方便安装操作，并且在穿线孔内与内层预绞丝接触面积大，能够产生良好的夹持效果。

在所述外筒部和/或锥形体的外侧壁上设置有用于限定外层预绞丝位置的限位结构或防滑结构，当外层预绞丝缠绕在外筒部上时能够被限位结构阻挡，受到向外侧的拉力后不会在外筒部或锥形体上滑动，形成较为稳固的安装结构。所述限位结构可以包括但不限于若干凸起的颗粒。

所述筒体可以通过绝缘硅橡胶体结构进行可拆卸地封装密封，密封效果较佳，具有良好的通用技术推广性。所述筒体也可以通过绝缘树脂浇灌结构进行封装密封。

本发明的分段绝缘智能光缆接头盒，在穿线孔分别穿入含有光纤的光缆并缠绕内层预绞丝线，光单元管内光纤延伸至内筒部内进行接续，外层预绞丝则包覆于内层预绞丝的外侧并且在锥形体的端部向径向外侧延伸从而包覆在所述筒体的整体外侧，具有免维护、良好接续的功能，又不影响现有光缆线路的设计，同时克服了现有技术中普通接头盒的庞大结构、质量较大以及复杂的安装和维护等缺陷，具有良好的耐候性，适应各种电磁环境下的应用；由于直接安装在OPGW光缆上，因此具有跳线简洁的效果，又不至于因为挂装导致与杆塔的绝缘距离变化；在进行分段绝缘的同时，增加了运行状态感知单元，进而感知线路状态，通过光纤传感器进行盒内状态的实时智能监测，保障线路安全运行和状态感知，有力支撑智能电网和电力物联网的建设。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中OPGW光缆逐塔接地绝缘的结构示意图；

图2为现有技术中OPGW光缆接头盒的结构示意图；

图3为本发明中OPGW光缆接续结构的一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明中OPGW光缆接续结构的侧视图；

图5为图4中的A-A向剖视图。

图中：1、耐张塔；2、直线塔；3、普通地线；4、OPGW光缆；41、外层预绞丝；42、内层预绞丝；43、光纤；5、筒体；50、穿线孔；51、外筒部；52、内筒部；53、第一锥形体；54、第二锥形体；55、楔形线夹；56、盘纤盒；57、光纤传感器；5a、第一部分；5b、第二部分；9、冒式光缆接续盒。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

如图3所示，本实施例提供一种分段绝缘智能光缆接头盒，包括OPGW光缆4以及筒体5。所述OPGW光缆包括外层预绞丝41、内层预绞丝42以及光纤43，所述光纤43位于内层预绞丝42内侧，所述内层预绞丝42位于外层预绞丝41外侧。

所述筒体5包括内部设置有腔室的外筒部51、位于外筒部51内部的内筒部52以及位于外筒部51两端的第一锥形体53和第二锥形体54，所述外筒部51连接于第一锥形体53形成所述筒体5的第一部分5a，所述内筒部52连接于第二锥形体54形成所述筒体5的第二部分5b。所述外筒部51固定安装于所述第二锥形体54上从而使第一部分5a与第二部分5b固定成为一体。

所述外筒部51、内筒部52以及第一锥形体53、第二锥形体54均为绝缘材质，形成绝缘的筒体5，例如外层结构以高强度PVC为主，具有良好的耐候性和绝缘性能并可塑性强，易于加工工艺控制，内层结构以绝缘胶木和橡胶为主，具有较好的绝缘性能，成本低廉，便于加工。

在本实施例中，所述第一部分5a的外筒部51以及第一锥形体53为一体成型结构，内筒部52与第二锥形体54为分体结构并且能够通过卡扣结构进行卡接，第一部分5a与第二部分5b也可以通过卡扣结构卡接安装固定。

在第一锥形体53、第二锥形体54上均设置有穿线孔50，在所述穿线孔50内设置有楔形线夹55作为防脱件。所述OPGW光缆的内层预绞丝42和光纤43穿入所述穿线孔50。内层预绞丝42单丝直径3mm由铝包钢单丝或镀锌钢丝制作，预绞丝的内层吸附由石英砂，作用在光缆本体上有较强的附着力，内层预绞丝42延伸至楔形线夹55的一半位置，通过楔形线夹55对内层预绞丝42进行夹持固定，防止其向外脱出。所述OPGW光缆的外层预绞丝41为单丝直径大于13mm的铝合金构造，铝氧化后形成氧化铝，具有良好的防腐性能和良好的导电性能。外层预绞丝缠绕于筒体5的外侧。在筒体5两端插入的穿线孔50的光纤43则延伸至内筒部52内部进行接续。在楔形线夹55的内部通道中，设置有三元异丙材料的锥形密封(图中未示出)。

在所述内筒部52的内侧还设置有盘纤盒56以及光纤传感器57。所述盘纤盒56用于缠绕备用光纤43。所述光纤传感器57可以为光栅温湿度传感器，并与光纤43中的一根相连。光纤传感器正在现代生活中大量应用，与电子类传感器相比，光纤传感器不怕雷击、可靠性好、抗电磁干扰、尺寸小、重量轻、耐腐蚀、可以远距离传输且能复用，非常适合环境恶劣的电力传输中。光纤传感器能够感知外界的传感信息，外界的温度、湿度等变量的改变会引起光纤布拉格光栅中心波长的位移，通过检测这些变量的变化就可以实现对相应参量的检测，例如温湿度的检测等。

在所述外筒部51和锥形体的外侧壁上设置有用于限定外层预绞丝41位置的限位结构或者增加摩擦系数的防滑结构，例如若干凸起的颗粒(图中未示出)，当外层预绞丝缠绕在外筒部51上时能够被限位结构阻挡，受到向外侧的拉力后不会在外筒部51或锥形体上滑动，形成较为稳固的安装结构。

所述外筒部51与内筒部52之间具有间隙，所述筒体5在完成光纤43接续后通过绝缘树脂浇灌结构对间隙进行封装密封，当然，作为优选方式，也可以通过硅橡胶体结构进行可拆卸地密封，以便于后期维护。

在实际安装作业中，接头盒的安装距离在杆塔跳线和余缆穿出，在不同电压等级下，以200KV为例，绝缘距离不应小于3.5米，而在施工架线的规范中已经完全考虑了跳线的安装距离，所以完全符合安装规范，并不需要刻意降低安装高度。

本发明通过对接头盒进行改进设计，实现分段绝缘功能并提高其安全性和可靠性；对接头盒的功能进行二次开发，增加运行状态感知单元，进而感知线路状态，保障线路安全运行和状态感知，有力支撑智能电网和电力物联网建设。

两端呈锥形的筒体5，通过6个不同功能的部件组成，彻底改变目前输电线路应用的OPGW绝缘接头盒，筒体5对外层预绞丝41与光纤43进行绝缘分离，同时使光纤43在进入双层嵌套的内部腔室内，能够得到较好的保护，避免现有的接头盒所产生的诸多缺陷，既实现绝缘又保证光纤43接续的功能。

通过开发复合材料为主要的绝缘嵌套型接续装置，可以在材料上实现低成本和易加工，批量生产的成本容易控制，产品品质控制良好，加工精度可以实现设计要求。当经过测试具体应用时，其良好的可操作性和安装，在很多环节实现简便，尤其是在消除逐塔接地的电击穿和电流耗能方面，具有非常高的经济效益。在电网公司面临的综合能源利用率提高的时候，降低电能的浪费和提高线路运行的安全性方面具有良好的前景。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：包括筒体(5)，在所述筒体(5)的两端分别设置有穿线孔(50)，所述穿线孔(50)用于OPGW光缆(4)的内层预绞丝(42)和光纤(43)穿入，所述筒体(5)的外侧壁用于支撑于OPGW光缆(4)的外层预绞丝(41)内侧，所述光纤(43)延伸至所述筒体(5)内部进行接续；在所述筒体(5)的内侧还设置有光纤传感器(57)，所述光纤传感器(57)连接于所述光纤(43)的至少一条芯线。

2.根据权利要求1所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：所述光纤传感器(57)包括温度传感器和湿度传感器中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：在所述筒体(5)的内侧还设置有盘纤盒(56)。

4.根据权利要求1所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：所述筒体(5)包括内部设置有腔室的外筒部(51)、设置于外筒部(51)两端的锥形体以及位于外筒部(51)内部的内筒部(52)，所述外筒部(51)与内筒部(52)为绝缘材质并且二者之间具有间隙；穿线孔(50)设置在所述锥形体上。

5.根据权利要求4所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：两个所述锥形体分别为第一锥形体(53)和第二锥形体(54)；所述外筒部(51)连接于第一锥形体(53)，所述内筒部(52)连接于第二锥形体(54)；所述外筒部(51)固定安装于所述第二锥形体(54)上。

6.根据权利要求4所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：在所述锥形体上设置有用于防止所述内层预绞丝(42)向外脱出的防脱件。

7.根据权利要求6所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：所述防脱件包括设置于所述穿线孔(50)内的楔形线夹(55)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：在所述筒体的外侧壁上设置有用于限定外层预绞丝(41)位置的限位结构或防滑结构。

9.根据权利要求8所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：所述限位结构或防滑结构包括若干凸起的颗粒。

10.根据权利要求1-7任一项所述的分段绝缘智能光缆接头盒，其特征在于：所述筒体通过硅橡胶体结构进行可拆卸地密封，或者通过绝缘树脂进行浇灌封装密封。

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