[實用新型]復合光纖的高壓電力電纜

有效

• 申請號: 200720199185.9
• 申請日: 2007-12-13
• 公開（公告）號: CN201160014Y
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 楊峰;張成先;張東明;趙浩;曹進;林宗強
• 申請（專利權）人: 上海波匯通信科技有限公司
• 主分類號: H01B9/00
• 分類號: H01B9/00;G01K11/22;H01B7/32;H01B11/22;H01B7/17;G02B6/44
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及電纜，特別是涉及一種在電纜內設置有探測光纖的高壓電力電纜。

背景技術

為保證高壓地下電纜系統的安全運行，電力部門需要對其進行在線監測。在線監測的主要內容包括負荷監測和故障監測兩個方面。

電纜負荷能力的約束條件主要來自電纜和電纜附件制造材料允許的工作溫度極限。例如，對于XLPE電纜，電纜導體的溫度，也就是臨近導體的XLPE的溫度，通常規定不可超過85℃或90℃。在電纜和電纜系統設計時，就是主要按照導體溫度限制來完成負荷能力設計的。電纜系統的負荷能力通常按照IEC60287和IEC853標準設計。這些標準假設負荷電流是恒定的或基本按照一個日負荷曲線樣式變化，并假設周圍環境條件是確定的。為保證設計安全，所假設的條件往往取極端情況，導致電纜系統實際運行負載低、資產利用不足的可能。事實上，由于電纜的電氣相互影響和傳熱學問題的復雜性，上述標準不可能為比較復雜的敷設環境中(特別是多回路)的電纜提供可靠和精確的解。對電纜溫度進行在線檢測，提供一個解決該問題的途徑，導體溫度是非常重要的，可直接作為負荷監測的關鍵指標。

實際運行電纜系統的周圍環境條件是復雜的，而且其狀態有可能會發生遷移，具有高度的不確定性，因此不檢測電纜全長的溫度分布無法可靠地判斷出電纜溫度最高點。電纜溫度最高點也是事實上的負荷瓶頸點。更復雜的一種實際情況是，在同一根電纜上的瓶頸點的位置是變化的，在一個時間段內，同一根電纜可能出現多個瓶頸點。

現有技術中對電纜在線負荷監測通常采用分布式光纖溫度傳感(Distributed?Temperature?Sensor縮寫為DTS)的方式。利用DTS技術，可以檢測到一根長達幾千米到幾十千米光纖的溫度分布，采樣點距離可達到1到2米。將該測溫光纖沿電纜軸向布置，則可以獲得電纜的軸向溫度分布。通常認為，由于高壓電纜的導體處于高壓電勢，由完整性不容破壞的絕緣層包裹，無法將光纖布置在導體上或內部并引出到處于地電勢的外部。所以利用DTS技術直接測量導體溫度是不可行的。

目前通常測量導體溫度的方法主要有兩種：

1、外置式：將容納測溫光纖的光纜布置在電纜表面；

2、內置式：在電纜制造階段，將測溫光纖或光纜加入到電纜絕緣層外的某層或某兩層之間，典型地在半導體絕緣屏蔽外、金屬套內。

上述兩種方法測量的溫度雖然不是電纜的導體溫度，但仍然具有重要的參考價值。以測溫光纖為外邊界，對電纜建立傳熱偏微分方程模型，持續輸入實時負荷電流和實時光纖溫度，可計算輸出實時導體溫度。韓國專利公開號2003-45864揭示了一種在電纜中設置一溫度測量光纖用于計算地下電力電纜導體溫度的系統。

詳細來講，外置式的測溫光纖對于電纜隧道中的電纜和在回填土方前的直埋電纜，可以由人工采用綁扎或粘合的方法將光纜固定在電纜表面。但對于排管方式敷設的電纜，光纜通常在電纜穿管完畢后再牽引入排管中。這時，光纜不太可能像上述情況中緊密地接觸電纜表面，部分光纜可能接觸了電纜表面，部分則可能沒有接觸到電纜而懸空在排管中的介質中。這將使模型引入不確定的因素，導致較大的計算誤差。

中國專利公開號CN1624812A、日本專利公開號1990-144810、1994-148001、1994-181013、1994-181014和1994-181015揭示了多種復合光纖的高壓電力電纜，它們都是將光纜布置在電纜絕緣層和護套之間，屬于內置式。在內置式方法中，光纜非常一致地處于電纜絕緣外的某一層，解決了上述外置式的問題，但必須處理電纜接頭處光纖的連接問題，這使電纜接頭安裝過程變得復雜。通常要采用一根跳線光纜，兩個熔接點，分別和兩根電纜的光纖抽頭熔接。也就是說，為了監測一根電纜的溫度分布，測溫光纖上熔接點的數量至少是電纜接頭數量的兩倍。對于較長的電纜，光纖熔接點的數量可能太多。光纖熔接點有一定的損耗和不可靠性，對DTS測溫造成負面影響。內置式的另一個顯著的缺點是，由于光纖所處的位置，在電纜在制造、盤卷、運輸、安裝和運行階段有可能受到張力。而光纖的機械強度很低，一旦損壞又無法維修。因此對光纖的保護設計、制造和施工都提出了較高的要求。