連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的製作方法

2023-09-20 09:37:25

專利名稱：連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電纜連接，特別是涉及一種複合有光纖的高壓電 纜的中間接頭以及利用其連接兩根含有光纜的高壓電纜的方法。
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製造材料允許
的工作溫度極限。例如，對於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'C或90'C。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 設負荷電流是恆定的或基本按照一個日負荷曲線樣式變化，並假設周 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， 由於電纜的電氣相互影響和傳熱學問題的複雜性，上述標準不可能為 比較複雜的敷設環境中(特別是多迴路)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。
利用分布式光纖溫度傳感(Distributed Temperature Sensor縮 寫為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，採樣點距離可達到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。由於高壓電纜的導體處於高壓電勢，由 完整性不容破壞的絕緣層包裹，無法利用DTS技術直接測量導體溫 度。實際中測量導體溫度的方法有通常兩種-1、 外置式該方法是將容納測溫光纖的光纜布置在電纜表面。對 於電纜隧道中的電纜和在回填土方前的直埋電纜，可以由人工採用綁 扎或粘合的方法將光纜固定在電纜表面。但對於排管方式敷設的電 纜，光纜通常在電纜穿管完畢後再牽引入排管中。這時，光M不太可 能向上述的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。
2、 內置式在電纜製造階段，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，最典型的設置是處於半導體絕緣屏蔽層與
金屬套之間。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揭示了多種光纖複合電力電纜。它們在結構上都將光纜布 置在電纜絕緣層和護套之間。在內置式的方法中，光纜非常一致地處 於電纜絕緣外的某一層，解決了上述外置式的問題，還必須處理好電 纜接頭處光纖的連接問題，這使電纜接頭安裝過程變得複雜。通常要 採用一根跳線光纜，兩個熔接點，分別和兩根電纜的光纖抽頭熔接。 也就是說，在為監測一根電纜的溫度分布，測溫光纖上的熔接點的數 量至少是電纜接頭數量的兩倍。
圖1是現有技術中的中間接頭以及光纜的連接示意圖。常規的光 纜複合電力電纜中光纜放在絕緣層的外部，因此在製作中間接頭的時 候首先將待連接的兩段光纜17、 18從電纜的旁側引出，然後電氣部分 進行單獨連接，其導體連接部件16通常為兩個腔室對接形式。光學部 分在電氣部分之外另外進行連接並保護。兩段引出的光纜17、 18分別 通過兩個接頭盒19、 20和中間跳線21連接。
統計表明，電纜中間接頭和電纜終端在電纜系統投入運行的前幾 年，其故障率遠遠大於電纜本體的故障率。故障類型既包括由於電纜 導體的連接件或接線柱的不良連接導致過熱，也包括電纜中間接頭和 電纜終端由於設計、製造和安裝階段引入的缺陷或不良點導致的絕緣故障。而在上述的光纜布置方案中，探測光纖位於地電勢的電纜絕緣 外部，而該部絕緣的幾何尺寸都大於電纜本體的絕緣，在更多的情 況，光纖甚至不得不布置在具有更大幾何尺寸的電纜金屬屏蔽或電纜 接頭防水套外。這時，探測光纖所在的位置對導體發熱的溫度響應和 電纜本體的情況相比，既弱又滯後。為電纜本體而建立的計算導體溫 度的數學模型就不能在此適用，電纜的溫度異常也不容易被探測到。 同樣地，其內部絕緣故障所產生的局部放電信號因為要穿透較厚的絕 緣和其他護層，也衰減得較為嚴重，不易被探測光纖所檢測到。
另外，對於較長的電纜，使用常規的方法，光纖熔接點的數量較
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，由於光纖所處的位置，在電纜在 製造，盤巻，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、製造和施 工都提出了較高的要求。

實用新型內容
本實用新型的目的在於克服上述現有技術中存在的不足，提供一 種中間接頭，用於連接電纜導體內複合有光纖的高壓電力電纜。本實 用新型的中間接頭及連接方法以實現導體內複合有光纖的高壓電力電 纜的電氣和光學連接。
本實用新型的技術方案如下
一種連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭，包括導體連接件、絕 緣及應力均衡單元和金屬外殼，所述的導體連接件為一縱截面為 "工"字形的管件，該管件的中部為一隔板，隔板的兩側為通向外部 的腔室，高壓電纜的兩個導體端頭可分別放置於導體連接件內隔板兩 側的腔室內，導體連接件的外側依次有絕緣及應力均衡單元和金屬外 殼，其特徵在於，所述的隔板上開有至少一個容納高壓電纜導體內的 光纜穿過的通道。所述的電纜的導體內設有至少一個光纜通道，每個光纜通道內設 有至少一根光纜，通道和光纜沿電纜軸向沿伸，分布於電纜的全長， 所述光纜通道的直徑大於所述的光纜的直徑，所述光纜的長度大於所 述光纜通道的長度，該光纜彎曲地分布於所述的光纜通道內。
一種利用所述的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的安裝方 法，該方法包括如下步驟
第一步為待連接的第一電纜和第二電纜分別製作電纜端頭，該電 纜端頭露出導體端頭；
第二步從第一電纜的導體內拉出光纜A，並穿過導體連接件，從 導體連接件一端伸入至腔室內，穿過隔板上通道和另一腔室，自導體連 接件的另一端伸出；
第三步從第二電纜的導體內拉出光纜B，並為光纜A和B製作光 纜接頭；
第四步將第一電纜的導體端頭及第二電纜的導體端頭分別插入導 體連接件的腔室內，利用壓接鉗將導體連接件和導體端頭夾緊；
第五步按照常規工序完成電纜接頭的後續製作。
所述的光纜接頭為一剛性管件，其兩端分別和兩段光纜的外護套 進行可靠的力學連接。
所述的光纜接頭的長度大於所述的導體連接件長度的1/2，其外徑 小於導體內光纜通道的內徑。
另一種所述的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的安裝方法， 該方法包括如下步驟
第一步為待連接的第一電纜和第二電纜分別製作電纜端頭，該電 纜端頭露出導體端頭；
第二步從第一電纜的導體內拉出光纜A，伸出的光纜A再從引導 管的一端穿入，從另一端穿出，然後光纜A再穿過導體連接件和一引導 管，光纜A從導體連接件一端伸入至腔室內，穿過隔板上通道和另一腔 室，自導體連接件的另一端伸出；第三步從第二電纜的導體內拉出光纜B，並為光纜A和光纜B制 作光纜接頭；
第四步將第一電纜的導體端頭及第二電纜的導體端頭分別插入導 體連接件的腔室內，所述的引導管的兩端分別插入第一電纜和第二電 纜的導體內的光纜通道內，並利用壓接鉗將導體連接件和導體端頭夾 緊；
第五步按照常規工序完成電纜接頭的後續製作。
所述的引導管內徑大於所述的光纜的外徑，所述的引導管道外徑 小於導體內光纜通道的內徑，並且其外壁設有一凸起，該凸起至其中 至少一個端頭的長度大於導體連接件長度的1/2。
所述的引導管的製作材料為銅、或以銅為主要成分的合金、或為 鋁、或以鋁為主要成分的合金、或為奧氏體不鏽鋼。
在本實用新型中，所述的光纜接頭的製作材料為銅、或以銅為主 要成分的合金、或為鋁、或以鋁為主要成分的合金、或為奧氏體不鏽 鋼，或為一個帶有剛性骨架的熱熔塑料管。
本實用新型的技術效果
本實用新型為了解決電纜導體內具有光纜的高壓電力電纜的連接 問題，在原有的中間接頭基礎上提出了在縱截面呈"工"字型的導體 連接件中部的隔板上開設了一個容納光纜通過的通道，以使得熔接後 的光纜仍然處於電纜導體的中部，因此光纖可以直接檢測到電纜的導 體溫度，並可以有效地檢測到電纜局放的超聲波信號。在本實用新型 中，光纜在高壓電勢下等電位連接，不跨越高低壓電位差，對現有的 電纜中間接頭的絕緣不造成任何影響，安裝工藝簡單可靠。


圖1是現有技術中的中間接頭以及光纜的連接示意圖。 圖2是本實用新型連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的結構示 意圖。圖3是本實用新型的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的導體 連接件的一種結構剖示圖。
圖4是本實用新型的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的導體 連接件的另一種結構剖示圖。
圖5是本實用新型的中間接頭連接複合光纖的高壓電纜的方法的 實施例l示意圖。
圖6是本實用新型的中間接頭連接複合光纖的高壓電纜的方法的 實施例2示意圖。
其中，
l一導體連接件2—絕緣單元3—應力均衡單元 4一金屬殼 5—通道6—第一中心導體7—第二中心導體 8—第一腔室 9一第二腔室 IO—隔板 ll一第一光纜 12—第二光纜 13—光纜接頭14—引導管 15—凸起
具體實施方式
以下結合附圖和具體的實施例來對本實用新型的連接複合光纖的 高壓電纜的中間接頭以及利用該中間接頭連接複合光纖的高壓電力電 纜的方法做進一步的詳細說明，但不能以此來限制本實用新型的保護 範圍。
使用本實用新型的電纜是一種高壓電力電纜，在該種電纜的導體 內設有至少一個光纜通道，光纜通道內設有至少一根光纜，所述光纜 通道的內徑大於光纜的外徑，光纜的長度大於光纜通道的長度，該光 纜彎曲地分布於光纜通道內。在使用時，光纜可以從電纜的導體內抽 出一段距離，光纜還可以靠自身的彈性回縮到光纜通道內，或者靠人 工將光纜推回到光纜通道內，回縮或者推回到光纜通道內的光纜仍彎 曲分布於光纜通道內。
在兩端上述的光纜進行連接過程中，必須要考慮到光纜與電纜的 同時連接，還不要將光纜跨越高電勢與地電勢，這樣可以保證安全。本實用新型的中間接頭就是為了實現上述電纜的光電連接而設計的。
先請看圖2，圖2是本實用新型連接複合光纖的高壓電纜的中間接 頭的結構示意圖。由圖可以看出，本實用新型中連接複合光纖的高壓 電纜的中間接頭，包括導體連接件l、絕緣單元2、應力均衡單元3和 金屬外殼4。其中絕緣單元2和應力均衡單元3構成絕緣及應力均衡單 元。所述的導體連接件1為一縱截面為"工"字形的管件，該管件的 中部為一隔板，所述的隔板上開有通道5，該通道可以容納高壓電纜導 體內的光纜通過。隔板兩側為通向外部的腔室，該腔室分別用於容納 和固定兩段電纜的導體端頭。導體連接件1的外側依次設有絕緣及應 力均衡單元和金屬外殼4，這些外層分布主要為起到對導電體的絕緣和 保護作用。
圖3是本實用新型的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的導體 連接件的一種結構剖示圖。由圖可看出，所述的隔板22上的通道為一 個圓孔，該圓孔的內徑大於電纜導體內的光纜的外徑。
圖4是本實用新型的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭的導體 連接件的另一種結構剖示圖。導體連接件1的中間設置一限位筋23， 限位筋23的中心為通道，限位筋23乃是隔板上開設的通道過大而形成 的，或者是在一個導體連接件1的直通道內設置的阻擋導體端頭的障 礙。限位筋23僅對伸入到腔室內的導體端頭起到阻擋作用，使導體端 頭只能伸入到導體連接件的限位筋23位置。
實施例1
圖5是本實用新型的中間接頭連接複合光纖的高壓電纜的方法的 實施例1示意圖。該圖描述了一種利用所述的連接複合光纖的高壓電 纜的中間接頭的安裝方法，該方法包括如下步驟
第一步為待連接的第一電纜和第二電纜分別製作電纜端頭，分別 剝離出其中的第一中心導體6和第二中心導體7;
第二步從第一電纜的第一中心導體6內拉出第一光纜11，將第一 光纜11依次穿過第一腔室8、通道5和第二腔室9，並從第二腔室9中穿出一定長度；
第三步將第一中心導體6插入到第一腔室8內，並抵於隔板10 處。從第二電纜的第二中心導體7內拉出第二光纜12，並利用一個長 度大於導體連接件長度的1/2的不鏽鋼管為第一光纜11和第二光纜12 製作光纜接頭13，該不鏽鋼管保護光纖熔接點和剝離出的部分光纖， 並且不鏽鋼管的兩端分別搭接在第一光纜11和第二光纜12的外護套 上，並利用壓接鉗夾緊不鏽鋼管的兩端以固定第一光纜11、第二光纜 12和光纜接頭13，該光纜接頭13的外徑小於各電纜導體內光纜通道的 內徑，使該光纜接頭13可以穿入到光纜通道內；
第四步接下來分為兩個階段第一個階段，將第二電纜的第二中 心導體7的端面靠近導體連接件1的第二腔室9的入口 ，在該階段，可 手工協助將己連接的光纜逐漸推入電纜導體內的光纜通道內，並確保 在第二階段開始時，光纜接頭13跨躍在兩個電纜導體的端面之間；第 二個階段，將第二中心導體7的端頭插入導體連接件的第二腔室9，在 該階段，肉眼無法看到光纜，更無法手工協助將光纜推入其所在的光 纜導管，探測光纜將依靠光纜接頭13的剛性，確保在此過程中不發生 明顯形變而自行退入位於電纜導體中的光纜通道中，直到第二中心導 體7的端頭完全插入導體連接件的第二腔室9並抵於導體連接件的隔板
上，利用壓接鉗使導體連接件夾緊導體端頭；
第五步按照常規工序完成電纜接頭的後續製作。 實施例2
圖6是本實用新型的中間接頭連接複合光纖的高壓電纜的方法的 實施例2示意圖。該圖描述了一種利用所述的連接複合光纖的高壓電 纜的中間接頭的安裝方法，該方法包括如下步驟
第一步為待連接的第一電纜和第二電纜分別製作電纜端頭，分別 剝離出第一中心導體6和第二中心導體7;
第二步從第一電纜的第一中心導體6內拉出第一光纜11，將該第 一光纜11穿過引導管14並露出適當的長度，引導管14為銅材料製成，並在其中間部位具有圓盤狀的凸起15，該引導管14的外徑和電纜導體 中的光纜通道的內徑為松配合，凸起15的外徑大於光纜通道的內徑， 將引導管14的一端插入到第一導體6的光纜通道內直至凸起15處；
第三步導體連接件1的第一腔室8套入第一導體6，直至隔板10 處，從第二電纜的第二導體7內拉出第二光纜12，並為第一光纜ll和 第二光纜12製作光纜接頭16，該光纜接頭16兩端搭接在第一光纜11 和第二光纜12的外護套上，利用壓接鉗夾緊光纜接頭16的兩個端頭， 使第一光纜ll、第二光纜12和光纜接頭16連接成一體；
第四步接下來分為兩個階段。第一個階段，將第二電纜的第二導 體7端面靠近導體連接件1的第二腔室9的入口，在該階段，可手工協 助將己連接的光纜逐漸推入其所在的位於電纜導體內的光纜通道內；第 二個階段，將第二導體7的端頭插入導體連接件的第二腔室9，使引導 管14在第二腔室9的一端伸入到第二導體7的光纜通道內，直到第二 導體7的端頭完全插入導體連接件的第二腔室9，直至抵於隔板處，並 利用壓接鉗將導體連接件夾緊各導體端頭；
第五步按照常規工序完成電纜接頭的後續製作。
毫無疑問，本實用新型的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭及 連接高壓電纜的方法還有其他的結構替代和材料選擇，並不局限於上 述實施例中提到的部分。總而言之，本實用新型的保護內容還包括其 他對於本領域技術人員來講顯而易見的變換和替代。
權利要求1.一種連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭，包括導體連接件、絕緣及應力均衡單元和金屬外殼，所述的導體連接件為一縱截面為「工」字形的管件，該管件的中部為一隔板，隔板的兩側為通向外部的腔室，高壓電纜的兩個導體端頭可分別放置於導體連接件內隔板兩側的腔室內，導體連接件的外側依次有絕緣及應力均衡單元和金屬外殼，其特徵在於，所述的隔板上開有至少一個容納高壓電纜導體內的光纜穿過的通道。
2. 根據權利要求1所述的連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭， 其特徵在於，所述的電纜的導體內設有至少一個光纜通道，每個光纜 通道內設有至少一根光纜，通道和光纜沿電纜軸向沿伸，分布於電纜 的全長，所述光纜通道的直徑大於所述的光纜的直徑，所述光纜的長 度大於所述光纜通道的長度，該光纜彎曲地分布於所述的光纜通道 內。
專利摘要本實用新型涉及一種連接複合光纖的高壓電纜的中間接頭，包括導體連接件、絕緣及應力均衡單元和金屬外殼，所述的導體連接件為一縱截面為「工」字形的管件，該管件的中部為一隔板，隔板的兩側為通向外部的腔室，高壓電纜的兩個導體端頭可分別放置於導體連接件內隔板兩側的腔室內，導體連接件的外側依次有絕緣及應力均衡單元和金屬外殼，所述的隔板上開有至少一個容納高壓電纜導體內的光纜穿過的通道。本實用新型的中間接頭實現了複合光纖的高壓電力電纜的電氣和光學連接。
文檔編號H02G15/08GK201134660SQ20072019918
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者張東明, 張成先, 進 曹, 峰 楊, 林宗強, 浩 趙 申請人:上海波匯通信科技有限公司