一種電纜接頭及電纜接頭測溫系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統的電纜安全監測技術，更具體地說，涉及一種電纜接頭及電纜接頭測溫系統。
【背景技術】
[0002]電纜接頭用于電纜本體之間的連接，但一直是電纜系統運行中的薄弱環節，在高壓線路諸多事故中，由于電纜接頭接觸不良所導致的安全事故最為常見。電纜接頭溫度的升高使接頭處的接觸電阻增大，導致電纜接頭過熱，加劇絕緣老化甚至造成絕緣擊穿，對電力系統的安全運行造成嚴重威脅。因此，如果能夠實時有效地監測電纜接頭運行過程中的溫度變化，對實現電纜接頭的在線監測、提高電纜線路的安全運行有重要意義。
[0003]目前電纜接頭測溫方式主要包括以下四種:(I)通過熱電偶或者紅外檢測技術檢測電纜接頭外表面溫度，但是這種方法得到的測量結果不僅容易受到外界環境溫度和空氣對流的影響，還會受到接頭強磁場的干擾，精確度難以保證；(2)在電纜接頭表面貼裝外置式測溫光纜，監測接頭外表面溫度，這種方式的缺點在于不能準確地反映導體溫度，受外界環境影響較大；(3)在電纜接頭本體表面內置繞包測溫光纖，這種方法能準確監測出接頭內關鍵部位的溫度，但光纖極易斷裂；(4)將測溫光纜植入電纜分割導體中，在導體連接管外進行接續，這種方法能精確測出電纜接頭導體溫度，但是生產工藝十分困難，目前還在研究階段。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:提供一種電纜接頭及電纜接頭測溫系統，利用電纜接頭內置的測溫光纜來實時監測電纜接頭內關鍵部位(接頭本體絕緣外表面)的溫度，進而求得接頭線芯最高溫度和絕緣層最大溫差，從而實現電纜接頭的實時在線監測。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供了一種電纜接頭，包括接頭本體，兩段電纜進行連接時，在連接處套入接頭本體，所述電纜由里到外依次包括線芯導體、電纜本體絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬護套層和電纜護套層，所述接頭本體包括位于兩端的應力錐和增強絕緣層，在所述接頭本體的表面均勻纏繞有測溫光纜，由里到外依次包裹所述接頭本體的分別為絕緣密封膠層、銅殼層和PE護套層。
[0006]作為本發明的一種改進，兩條測溫光纜分別從兩端的所述電纜本體絕緣屏蔽層處引入，均勻地纏繞在接頭本體表面，并進行固定和連接。
[0007]作為本發明的一種改進，所述兩條測溫光纜之間為熔接接續方式，在接續點處套設一耐熱塑料軟管。
[0008]作為本發明的一種改進，所述測溫光纜反向纏繞幾圈在所述接頭本體與所述金屬護套層之間。
[0009]本發明還提供了一種電纜接頭測溫系統，其特征在于，包括前述的電纜接頭、光纖測溫系統、負載電流采集系統及PC機數據處理系統；所述電纜接頭的測溫光纜與所述光纖測溫系統連接，對所述電纜接頭的接頭本體的絕緣外表面溫度進行實時在線監測并上傳溫度數據到所述PC機數據處理系統；所述負荷電流采集系統為套在電纜表面的電流檢測裝置，通過其采集電流數據上傳到所述PC機數據處理系統。
[0010]作為本發明的一種改進，所述測溫光纜通過一前置光纖與所述光纖測溫系統連接。
[0011]作為本發明的一種改進，所述PC機數據處理系統在不同的電纜敷設方式下，設置相應的環境溫度和對流換熱系數值作為邊界條件，運用有限元仿真軟件計算不同負載電流下電纜接頭內穩態溫度的分布，建立不同敷設條件下負載電流與接頭線芯最高溫度、接頭本體絕緣外表面溫度、絕緣層最大溫差一一對應的數據庫。
[0012]與現有技術相比，本發明的電纜接頭在接頭本體絕緣外表面繞包測溫光纜進行測溫，不但解決了電纜接頭外表面測溫不準確、易受環境影響等問題，還解決了內置光纖測溫的光纖易斷問題；本發明的電纜接頭測溫系統通過將測溫光纜測得的關鍵部位的溫度數據上傳到根據有限元仿真建立的數據庫，求得接頭線芯最高溫度和絕緣層最大溫差，從而實現對整個接頭絕緣狀態的在線監測。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明的結構及其有益技術效果進行詳細說明。
[0014]圖1為本發明電纜接頭的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明電纜接頭測溫系統的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發明的發明目的、技術方案及其有益技術效果更加清晰，以下結合附圖和【具體實施方式】，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本發明，并非為了限定本發明。
[0017]請參閱圖1，本發明的電纜接頭包括接頭本體，接頭本體包括位于兩端的應力錐3和增強絕緣層4，在接頭本體的表面均勻纏繞有測溫光纜11，由里到外依次包裹接頭本體的分別為絕緣密封膠層8、銅殼層9和PE(聚乙烯)護套層10 ;兩段電纜進行連接時，在連接處套入接頭本體，電纜由里到外依次包括線芯導體1、電纜本體XLPE (交聯聚乙烯)絕緣層2、絕緣屏蔽層5、金屬護套層6和電纜護套層7。
[0018]兩條測溫光纜11分別從兩端電纜本體的絕緣屏蔽層5處引入，蛇形均勻地纏繞在接頭本體(包括應力錐3和增強絕緣層4)表面，并進行固定；兩條測溫光纜11之間采用熔接接續方式，接續點12處采用耐熱塑料軟管進行保護，并順著光纜一起纏繞到接頭本體上，對之后銅殼層9的安裝和絕緣密封膠層8的灌封都不會有影響，并解決了內置光纖測溫的光纖易斷問題。從電纜本體絕緣屏蔽層5引入接頭本體的測溫光纜11，應預留一定長度在電纜本體上反向纏繞幾圈，纏繞位置在接頭本體與金屬護套層6之間，為測溫光纜11在電纜接頭接續中的操作失誤預留一定長度。
[0019]本實施例中所述測溫光纜的使用類型:對于直通電纜接頭，可以使用塑料光纜(光纖外層包覆聚乙烯或聚氯乙烯等塑料護套)和鎧裝光纜(光纖外層包覆一層金屬鎧，例如不銹鋼軟管等)；而對于絕緣電纜接頭，只能使用塑料光纜。
[0020]請參閱圖2，本發明的電纜接頭測溫系統包括上述的電纜接頭、光纖測溫系統、負荷電流采集系統及PC機數據處理系統。內置于電纜接頭的測溫光纜通過前置光纖與光纖測溫系統連接，對電纜接頭的接頭本體(包括應力錐和增強絕緣)外表面溫度進行實時在線監測，能對接頭本體增強絕緣層外表面的溫度有效地進行實時在線監測，以避免測試盲區；同時，通過負荷電流采集系統采集獲得負載電流數據，然后將測得的溫度和負載電流數據上傳到PC機數據處理系統。PC機數據處理系統通過仿真計算手段建立不同敷設環境下負載電流與接頭線芯最高溫度、接頭本體絕緣外表面溫度和絕緣層內外表面最大溫差一一對應的數據庫，根據測得的接頭關鍵部位的溫度即可查詢數據庫獲得接頭線芯最高溫度和絕緣層最大溫差，進而監測整個接頭絕緣狀態。
[0021 ] 通過仿真手段建立的PC機數據處理系統，在不同的電纜敷設方式(空氣、直埋、管道、暗溝敷設等)下，設置相應的環境溫度和對流換熱系數值作為邊界條件，運用有限元仿真軟件計算不同負載電流下接頭內穩態溫度分布，從而建立一套不同敷設條件下負載電流與接頭線芯最高溫度、接頭本體絕緣外表面溫度、絕緣層最大溫差一一對應的數據庫。將敷設條件、負載電流和測溫光纜測量的接頭本體絕緣外表面溫度輸入PC機建立的數據庫進行查詢，可得對應條件下接頭線芯最高運行溫度和絕緣層最大溫差，從而實現在線監測接頭的絕緣狀態。
[0022]負荷電流采集系統為套在電纜表面的電流檢測裝置(比如CT等)，能采集電流數據上傳到PC機數據處理系統，用于接頭穩態溫度場的仿真計算并建立數據庫。
[0023]根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。
【主權項】
1.一種電纜接頭，包括接頭本體，兩段電纜進行連接時，在連接處套入所述接頭本體，所述電纜由里到外依次包括線芯導體、電纜本體絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬護套層和電纜護套層，其特征在于，所述接頭本體包括位于兩端的應力錐和增強絕緣層，在所述接頭本體的表面均勻纏繞有測溫光纜，由里到外依次包裹所述接頭本體的分別為絕緣密封膠層、銅殼層和PE護套層。2.根據權利要求1所述的電纜接頭，其特征在于，兩條測溫光纜分別從兩端的所述電纜本體絕緣屏蔽層處引入，均勻地纏繞在接頭本體表面，并進行固定和連接。3.根據權利要求2所述的電纜接頭，其特征在于，所述兩條測溫光纜之間為熔接接續方式，在接續點處套設一耐熱塑料軟管。4.根據權利要求2所述的電纜接頭，其特征在于，所述測溫光纜反向纏繞幾圈在所述接頭本體與所述金屬護套層之間。5.一種電纜接頭測溫系統，其特征在于，包括權利要求1所述的電纜接頭、光纖測溫系統、負載電流采集系統及PC機數據處理系統；所述電纜接頭的測溫光纜與所述光纖測溫系統連接，對所述電纜接頭的接頭本體的絕緣外表面溫度進行實時在線監測并上傳溫度數據到所述PC機數據處理系統；所述負荷電流采集系統為套在電纜表面的電流檢測裝置，通過其采集電流數據上傳到所述PC機數據處理系統。6.根據權利要求5所述的電纜接頭測溫系統，其特征在于，所述測溫光纜通過一前置光纖與所述光纖測溫系統連接。7.根據權利要求5所述的電纜接頭測溫系統，其特征在于，所述PC機數據處理系統在不同的電纜敷設方式下，設置相應的環境溫度和對流換熱系數值作為邊界條件，運用有限元仿真軟件計算不同負載電流下電纜接頭內穩態溫度的分布，建立不同敷設條件下負載電流與接頭線芯最高溫度、接頭本體絕緣外表面溫度、絕緣層最大溫差一一對應的數據庫。
【專利摘要】本發明公開了一種電纜接頭，包括接頭本體，兩段電纜進行連接時，在連接處套入所述接頭本體，所述電纜由里到外依次包括線芯導體、電纜本體絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬護套層和電纜護套層，所述接頭本體包括位于兩端的應力錐和增強絕緣層，在所述接頭本體的表面均勻纏繞有測溫光纜，由里到外依次包裹所述接頭本體的分別為絕緣密封膠層、銅殼層和PE護套層。本發明還公開了一種電纜接頭測溫系統，通過將測溫光纜測得的關鍵部位的溫度數據上傳到根據有限元仿真建立的數據庫，求得接頭線芯最高溫度和絕緣層最大溫差，從而實現對整個接頭絕緣狀態的在線監測。
【IPC分類】G01R31/12, H01R13/66, G01K3/08
【公開號】CN105140728
【申請號】CN201510594007
【發明人】傅明利, 田野, 卓然, 侯帥, 惠寶軍, 李昭紅, 陽林, 郝艷捧
【申請人】南方電網科學研究院有限責任公司, 中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心, 華南理工大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月17日