一種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭的製作方法
2024-01-23 04:08:15 1
本發明屬於高壓電纜測量裝置領域，尤其涉及一種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭。
背景技術：
電力設備安全可靠性是超大規模輸配電和電網安全保障的重要環節，對電網電力設備進行安全運營實時監控成為必要。高壓電纜接型頭用於電纜分支箱的主網系統或作為環網櫃的進、出線電纜接頭。隨著運行時間的延長、壓接頭的鬆動、絕緣老化、以及局部放電、高壓洩漏等，將引起發熱和溫度的升高，這將使運行狀況進一步惡化，促使溫度進一步提升，這一惡性循環的結果就引發短路放炮，甚至火災。由於該類型的電纜接頭眾多且分散，不易人工巡視。
長期電網運行數據表明，電網電氣設備故障大多是由於大電流運行、設備老化、絕緣水平下降等原因導致設備在高溫條件下運行，進而引發燃燒，爆炸等嚴重後果所造成。
環網櫃具有結構緊湊、電氣壽命長、開斷力強等優點，近10年來城網、農網改造中，為使配電網節約成本、安全可靠，在配電系統中大量使用環網櫃。高壓電纜T型頭作為環網櫃電氣連接中不可或缺的重要部件，也得到了越來越廣泛的應用。這類高壓電纜T型頭分布在各城市住宅小區、高層建築、大型公共建築、工廠企業等負荷中心的配電站以及箱式變電站中，受加工工藝、施工質量、運行工況以及運行環境的影響，高壓電纜T型頭故障率較高，而電纜頭的正常工作與否直接關係配電網絡的正常運營。
針對以上情況，在高壓電纜T型頭領域，目前已有的紅外測溫、光纖測溫、有源無線測溫等解決方案，均存在缺陷：紅外測溫不能在線測量，需要巡檢，只能測量接頭絕緣層外的溫度，非直接接觸式測溫，另外正常運行的環網櫃，是不允許打開櫃門的，甚至連絕緣層外的溫度都無法測量；光纖測溫布線困難，施工複雜，長時間工作後由於光纖絕緣老化，導致沿光纖產生爬電風險；有源無線測溫方案需要在高壓電纜T型頭外使用電池或者採用CT取電，存在使用風險，後期維護大，同時也只能測量接頭絕緣層外的溫度。因此，這些傳統的溫度測量方式都存在一些缺陷，無法滿足複雜的高壓電纜T型頭應用場合的測溫要求。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的缺陷，本發明目的是提供一種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭，實現電纜連接點的接觸式、無源無線式測溫。
一種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭，其特徵在於：將無源無線溫度傳感器與高壓電纜T型頭製作一體；所述無源無線溫度傳感器包括：傳感器基板、傳感器晶片和傳感器收發天線，所述傳感器收發天線用於接收問詢射頻信號、發射傳感器反饋射頻信號。
無源無線溫度傳感器為基於聲表面波技術的無源無線溫度傳感器，該無源無線溫度傳感器利用安裝在其中的晶體的物理特性，無需工作電路，不需要供電，並且採用射頻無線方式實現與信號收發天線的通信，真正實現高低壓電路分離運行。
傳感器基板可以為硬基板或軟基板，與高壓電纜T型頭內壁面處於同一面，可與被測物直接接觸，傳感器基板上布置導線，傳感器晶片固定在傳感器基板上，傳感器收發天線一端與傳感器基板相連，通過傳感器基板上的導線與傳感器晶片連接。傳感器收發天線被高壓電纜T型頭同材料物質包裹。
作為優選，傳感器晶片、傳感器收發天線與傳感器基板的連接方式為焊接。
高壓電纜T型頭為高壓電纜T型頭或高壓電纜T-II型頭，不分電壓等級。
傳感器收發天線有多種製作方式，包括：1，傳感器收發天線纏繞在高壓電纜T型頭內；
2，傳感器收發天線平行於高壓電纜T型頭內壁；
3，傳感器收發天線垂直於高壓電纜T型頭。
本發明具有如下有益效果：採用此種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭連接電纜接頭，可實現接觸式測溫，測量獲取的溫度與電纜連接點溫度相同。該種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜利用無源無線溫度傳感器其中包含的晶體的物理特性，無需低電壓工作電路，無需電源，實現了高壓電纜連接點的直接測溫，使用安全，安裝完成後，無需停電更換電池、無需感應取電，故障點少，無需停電檢修等特點，並且減少了日常維護工作。
使用這種包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭連接電纜，真正實現對高壓電纜環網櫃和分支箱連接點的無源無線接觸式測溫。另外一個特徵是本發明也適用於高壓電纜T-II型頭，不分電壓等級。
本發明能夠實現高壓電纜T型頭電氣連接點的溫度在線接觸式測量，並且提出相應的預警和報警機制，可以在危險發生之前將故障排除，避免損失的進一步擴大，同時避免由於高壓配電電纜故障造成的電網事故，在電網實際運行安全中具有十分重要的意義。
附圖說明
圖1為包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭簡圖1。
圖2為包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭簡圖2。
圖3為包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭簡圖3。
圖中：1為傳感器晶片；2為傳感器基板；3為傳感器天線；4為高壓電纜T型頭。
具體實施方式
為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例與附圖對本發明作進一步的說明。
實施例1，如圖1所示，以高壓電纜T型頭4為例，基於聲表面波技術的無源無線溫度傳感器與高壓電纜T型頭4一體設計，該無源無線溫度傳感器利用安裝在其中的晶體的物理特性，無需工作電路，不需要供電，並且採用射頻無線方式實現與信號收發天線的通信，真正實現高低壓電路分離運行。將傳感器基板2(可以為硬基板或軟基板)與高壓電纜T型頭4內壁面處於同一面，傳感器基板2可與被測物直接接觸，傳感器晶片1焊接在傳感器基板2上，傳感器收發天線3一端焊接在傳感器基板2，通過傳感器基板2上的導線與傳感器晶片1連接，傳感器收發天線3纏繞在高壓電纜T型頭4內，傳感器收發天線3被高壓電纜T型頭4同材料物質包裹。
圖1中傳感器收發天線1可沿著高壓電纜T型頭4的絕緣層繞制而成，傳感器收發天線1直徑、長度不受空間限制，傳感器收發天線1尺寸越大，傳感器收發天線1的增益越強，可減小溫度分析器的發射功率，測量效果好，但生產製作難度大。
實施例2，如圖2所示，同實施例1，其中傳感器收發天線3平行於高壓電纜T型頭4內壁。
實施例3，如圖3所示，同實施例1或2，其中傳感器收發天線3垂直於高壓電纜T型頭4，傳感器收發天線3被高壓電纜T型頭4同材料物質包裹。
圖2、圖3中傳感器收發天線1受到高壓電纜T型頭4的絕緣層厚度、外形的制約，傳感器收發天線1尺寸受到限制，傳感器收發天線1增益受到限制，溫度分析器發射功率較大，但生產製作難度小。
上述實施例所述的高壓電纜T型頭的工作原理如下。溫度分析器中的信號處理模塊控制信號發射模塊通過射頻信號收發天線向包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭髮送其特徵射頻頻率信號，該電纜接頭通過一體化設計的傳感器收發天線接收射頻信號後，將其轉化為傳感器中晶體表面的聲表面波，這種聲表面波的傳播速度與晶體的溫度有一定的特性關係。通過在傳感器晶體上設置反射柵，使傳感器晶體上產生諧振，諧振產生的射頻信號被包含無源無線溫度傳感器的高壓電纜T型頭一體化設計的傳感器收發天線發射。在回傳射頻信號產生時，通過溫度分析器信號處理模塊控制的信號接收模塊處於工作中。接收的回傳射頻信號被分析器分析後得到高壓電纜T型頭連接點的溫度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明精神和原則之內的，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。