CN203351278U - 一种在线监控中压、高压直流智能电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种在线监控中压、高压直流智能电缆，包括由内至外的缆芯、外护套以及设置于缆芯和外护套之间的填充；所述缆芯包括两根绝缘线芯；所述每根绝缘线芯由内至外包括多根导体、导体半导电屏蔽、直流电缆专用绝缘、绝缘半导电屏蔽和金属屏蔽；所述两个绝缘线芯平行设置，所述填充包括位于缆芯上部的上填充和位于缆芯下部的下填充；还包括设置在上填充处的金属屏蔽侧测温单元和设置在下填充处的通信光单元。本实用新型的两根绝缘线芯形成“8”字扁形结构，在成缆的两个填充位置分别设置了通信光单元和在线测温单元，使直流智能电缆同时具备光通信和在线检测电缆运行温度的两个功能，大大提高了直流电缆的运行研究和安全控制能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种中压高压直流电缆，特别涉及一种具有在线检测功能的在线监控中压高压直流智能电缆。
背景技术
直流电缆输电与交流电缆输电系统来说，优势在于输电容量大、造价低、损耗小、输送距离不受限制；电缆的耐直流能力较交流电压高2-3倍，同样的绝缘厚度的电缆，用于直流输电比交流输电的输电容量要大得多。直流输电不存在交流输电的同步运行的稳定问题，有利于远距离大容量传输，可实现电力系统之间的非同步联网。是实现太阳能发电、风力发电、生物发电等小规模分布式发电区域之间的并网，节省能源消耗，降低能源的使用成本。
然而直流电缆中绝缘电场分布与交流电缆具有很大的差异，对于交流电缆，电缆绝缘层中的电场分布与介电常数成反比分配，并且介电常数受温度的影响较小，工频电场变化如此快，材料中的正负电荷的迁移无法跟上电场的变化，因而绝缘中也不会产生空间电荷；而对于直流电缆，电场分布与材料的电阻率成正比分配，并且绝缘电阻率一般随温度呈指数变化，将形成空间电荷影响电场分布，聚合物绝缘有大量的局部态，空间电荷效应特别严重。也就是说直流电缆绝缘层中电场不仅与电缆几何尺寸、外施电压有关，而且与电阻率以及电缆负荷( 决定电缆导体侧绝缘到金属屏蔽侧绝缘的温度分布，也就是绝缘内外的温差)有关。
在直流输电新统中，电缆直流电场分布与材料电阻率成正比，而固体绝缘电阻一般随温度呈指数变化，电缆导体通过电流（负荷条件的变化）的变化，会造成电缆导体和绝缘外层的温度发生变化，也就导致电缆的电场分布发生变化。也就是说，对于直流电缆而言，绝缘内外温度的控制可调节场强在绝缘中的位置，也就是说检测绝缘内外两侧的温度，并调节负载流量可在线监控并优化直流电缆中绝缘电场的位置，从而提高直流电缆运行的安全性。
现有技术虽然也有一些关于光纤复合智能直流电缆的公开技术，其主要结构思路为两类，一类是在直流电缆中增加了通信用光传输单元，没有电缆运行情况的在线检测功能。例如公开专利CN201220711769.0《超高压交联聚乙烯绝缘柔性直流光纤复合海底电缆》，用于VCS换流技术的柔性直流输电系统中大功率远距离海底输电，以及非周期运行的风力发电、潮汐发电等新能源交流系统之间的并网连接。超高压交联聚乙烯绝缘柔性直流光纤复合海底电缆包括直流电缆、光纤单元、接地馈线、填充条、总铠装层和外护层，两根直流电缆分别置于左侧和右侧，光纤单元置于两直流电缆的中部上方，接地馈线置于两直流电缆的中部下方，通过平托非绞合方式成缆；成缆间隙采用圆弧形填充条进行填充；直流电缆、光纤单元以及接地馈线成缆后采用总铠装层铠装，总铠装层表面具有外护层，每层聚丙烯绳涂覆防腐绝缘胶，外部缠绕高强度自粘胶带。所述光纤单元从内到外依次由2~96芯光纤、阻水缓冲油膏、不锈钢松套管、内护套、金属加强层和外护套组成，这样的光单元其主要功能是光通信而不是在线检测，此类的公开专利技术还有CN201220091351.4《交联聚乙烯绝缘光电复合直流海底电力电缆》，该电缆的光通信单元设置与钢丝铠装层内，其主要功能同样为光通信。
另一类是在直流电缆中增加了测温光传输单元，具有电缆运行情况的在线检测功能。但测温光单元一般只设置一根，主要设置在金属屏蔽内，也就是只在线检测了绝缘外侧（金属屏蔽侧）的电缆运行温度情况。这样的结构主要出现在交流电缆里面，电缆绝缘电场分布与温度影响不大的场合，而对于直流电缆，其绝缘场强与绝缘内外温差影响比较大的场合，如还是采用这样的结构在线检测已不能满足要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种同时具备光纤通信和光纤在线测温，能优化直流电缆绝缘场强的一款新型在线监控中、高压直流智能电缆。
实现本实用新型目的的技术方案是一种在线监控中压高压直流智能电缆，包括由内至外的缆芯、外护套以及设置于缆芯和外护套之间的填充；所述缆芯包括两根绝缘线芯；所述每根绝缘线芯由内至外包括多根导体、导体半导电屏蔽、直流电缆专用绝缘、绝缘半导电屏蔽和金属屏蔽；所述两个绝缘线芯平行设置，所述填充包括位于缆芯上部的上填充和位于缆芯下部的下填充；还包括设置在上填充处的金属屏蔽侧测温单元和设置在下填充处的通信光单元。
所述金属屏蔽侧测温单元由内至外为测温光纤、不锈钢金属管和金属护层；所述通信光单元由内至外为通信单模光纤，松套管和护层。
所述通信单模光纤的根数不大于56根。
所述每根绝缘线芯还包括设置在多根导体中心的导体侧测温单元。
所述导体侧测温单元由内至外为测温多模光纤和铜管。
所述铜管的内径不大于3mm，管壁不小于1mm。
采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：（1）本实用新型的两根绝缘线芯形成“8”字扁形结构，在成缆的两个填充位置分别设置了通信和在线测温两组光单元，使直流智能电缆同时具备光通信和在线检测电缆运行温度的两个功能；同时在两芯直流电缆的导体位置分别设置两根测温光单元，由此与设置在上填充的金属屏蔽侧测温单元一起具备了同时检测绝缘内外两侧运行温度和内外温差情况的能力，从而给优化直流电缆绝缘电场合理分布提供调控确凿依据，大大提高了直流电缆的运行研究和安全控制能力。
（2）本实用新型采用导体侧测温单元和金属屏蔽侧测温单元，一个测温光单元设置于导体内，另外一个设置于绝缘金属屏蔽外，这样的结构同时获取的是绝缘内外两侧电缆运行时的温度参数。实时了解电缆运行外部温度与导体温度，通过内外温差计算，可计算出直流电缆运行过程中绝缘电场分布情况，了解电缆在该运行条件下的安全性能。还可以通过调节电缆的载流情况来调节电缆绝缘内外温差来优化直流电缆绝缘电场分布，提高电缆的安全传输能力。
（3）考虑到电缆运行热量是向上辐射的量比向下辐射的要大，本实用新型将金属屏蔽侧测温单元设置在上填充处；考虑到电缆运行温度影响光通信性能影响程度最小化的结构，将通信光单元设置在下填充处。这样就充分利用了填充的空间，又能更好地获得测量效果。
（4）中高压电缆导体需要进行紧压处理，紧压处理后的导体外表比较圆整，光滑有利于均化电场的作用，所以本实用新型为了工艺的要求，将导体侧测温光单元设置于导体的中心位置，因为导体在紧压过程中，中心位置承受的紧压变形量最小，对于里面的多模光纤受机械力影响最小。同时要求中心铜管内径为不大于3mm，而管壁不小于1mm，从而确保其机械强度和变形空间。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的横截面结构示意图。
附图中的标号为：
绝缘线芯1、导体1-1、导体半导电屏蔽1-2、直流电缆专用绝缘1-3、绝缘半导电屏蔽1-4、金属屏蔽1-5、导体侧测温单元1-6、测温多模光纤1-6-1、铜管1-6-2、外护套2、填充3、上填充3-1、下填充3-2、金属屏蔽侧测温单元4、测温光纤4-1、不锈钢金属管4-2、非金属护层4-3、通信光单元5、通信单模光纤5-1，松套管5-2、护层5-3。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本实施例的一种在线监控中压高压直流智能电缆，包括缆芯、外护套2、填充3、金属屏蔽侧测温单元4和通信光单元5。
缆芯包括两根绝缘线芯1；每根绝缘线芯1由内至外包括多根导体1-1、导体半导电屏蔽1-2、直流电缆专用绝缘1-3、绝缘半导电屏蔽1-4、金属屏蔽1-5，多根导体1-1中心设置导体侧测温单元1-6。导体侧测温单元1-6由内至外为测温多模光纤1-6-1和铜管1-6-2。测温多模光纤1-6-1一般由两根多模光纤组成，一根使用，另一根备用。铜管1-6-2的内径不大于3mm，管壁不小于1mm。
两个绝缘线芯1平行设置，形成“8”字形的扁形电缆结构。
填充3包括位于缆芯1上部的上填充3-1和位于缆芯1下部的下填充3-2。
金属屏蔽侧测温单元4设置在上填充3-1处；金属屏蔽侧测温单元4由内至外为测温光纤4-1、不锈钢金属管4-2和非金属护层4-3。
通信光单元5设置在下填充32处。通信光单元5由内至外为通信单模光纤5-1，松套管5-2和护层5-3。通信单模光纤5-1的根数不大于56根。通信光单元能实现直流电缆电力传输和通信传输同时进行的能力，提高了电缆的使用功能。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种在线监控中压、高压直流智能电缆，包括由内至外的缆芯、外护套（2）以及设置于缆芯和外护套（2）之间的填充（3）；所述缆芯包括两根绝缘线芯（1）；所述每根绝缘线芯（1）由内至外包括多根导体（1-1）、导体半导电屏蔽（1-2）、直流电缆专用绝缘（1-3）、绝缘半导电屏蔽（1-4）和金属屏蔽（1-5）；其特征在于：所述两个绝缘线芯（1）平行设置；所述填充（3）包括位于缆芯上部的上填充（3-1）和位于缆芯下部的下填充（3-2）；还包括设置在上填充（3-1）处的金属屏蔽侧测温单元（4）和设置在下填充（3-2）处的通信光单元（5）。
2.根据权利要求1所述的一种在线监控中压、高压直流智能电缆，其特征在于：所述金属屏蔽侧测温单元（4）由内至外为测温光纤（4-1）、不锈钢金属管（4-2）和非金属护层（4-3）；所述通信光单元（5）由内至外为通信单模光纤（5-1），松套管（5-2）和护层（5-3）。
3.根据权利要求2所述的一种在线监控中压、高压直流智能电缆，其特征在于：所述通信单模光纤（5-1）的根数不大于56根。
4.根据权利要求1所述的一种在线监控中压、高压直流智能电缆，其特征在于：所述每根绝缘线芯（1）还包括设置在多根导体（1-1）中心的导体侧测温单元（1-6）。
5.根据权利要求3所述的一种在线监控中压、高压直流智能电缆，其特征在于：所述导体侧测温单元（1-6）由内至外为测温多模光纤（1-6-1）和铜管（1-6-2）。
6.根据权利要求4所述的一种在线监控中压、高压直流智能电缆，其特征在于：所述铜管（1-6-2）的内径不大于3mm，管壁不小于1mm。
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