專利名稱：一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電纜，尤其是一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜。
背景技術(shù)：
隨著電力工業(yè)發(fā)展越來越快，我國(guó)11 OkV及以上高壓交聯(lián)聚乙烯電纜的用 量也越來越多，目前，國(guó)內(nèi)廠家的生產(chǎn)能力為每年數(shù)千公里，已經(jīng)使用的超過 上萬公里，110kV及以上高壓交聯(lián)聚乙烯電纜已經(jīng)在我國(guó)電力輸送中占有很大 比例，而且，還以每年10%左右的用量在增長(zhǎng)， 一旦高壓交聯(lián)聚乙烯電纜出現(xiàn) 故障，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)會(huì)造成很大的損失。而通過對(duì)導(dǎo)體溫度的檢測(cè)，可以確定電 纜是否過載，如果過載，會(huì)使電纜溫度升高，減少電纜壽命，增加安全隱患； 如果載流量過小，又會(huì)浪費(fèi)資源，無法有效利用電纜的輸送電能力。高壓交聯(lián) 聚乙烯電纜的設(shè)計(jì)壽命為30年，而我國(guó)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的線路，也只有20 年，沒有任何完整的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，只能根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和每年的線路檢測(cè)來確認(rèn) 電纜是否存在安全隱患，檢測(cè)過程繁瑣，周期又長(zhǎng)。由于110kV及以上高壓電 纜數(shù)量龐大，電力運(yùn)行部門的工作量非常的大。且對(duì)導(dǎo)體溫度的計(jì)算，現(xiàn)在都 按照ICE 60287標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，但是，該標(biāo)準(zhǔn)存在以下三個(gè)大的缺陷
a、 標(biāo)準(zhǔn)上最多給出了雙回路平行排列和雙回路三角排列的計(jì)算，對(duì)于三 回路及以上的，沒有說明；
b、 電纜截面只給到1200mm2, 1400mr^及以上的沒有說明；
c、 電壓只給到110kV，對(duì)于220kV及以上的沒有說明。
況且，對(duì)于各種環(huán)境中的溫度系數(shù)，都只是一個(gè)估計(jì)值，溫度也無法確定，這 就導(dǎo)致了載流量計(jì)算的不準(zhǔn)確性非常大，深圳供電局在武漢高壓電纜研究所作
實(shí)—驗(yàn)時(shí)，采用光纖綁在電纜外護(hù)套外面的估支法，Y幾W02-Z 64/110kV 1x800 電纜，在電流增加到300A時(shí)，計(jì)算出的導(dǎo)體溫度只比周圍的環(huán)境溫度高0.5 。C,跟實(shí)際情況相差較大。
針對(duì)高壓電纜線路溫度監(jiān)測(cè)問題，現(xiàn)在常用的方法有以下三種
1、 通過熱成像相機(jī)，定期巡查線路，查看電纜三相之間溫度差，對(duì)溫度 異常的進(jìn)行檢查，這樣只能檢測(cè)到三相中的某一相是否存在安全隱患點(diǎn)，而無 法檢測(cè)到電纜的導(dǎo)體溫度，從而無法判斷電纜是否過載。
2、 用熱成像相機(jī)，定期檢查線路中中間接頭和終端接頭的溫度，來判斷 電纜溫度，這樣也只能判斷電纜有無安全隱患，而無法確定電纜是否過載。
3、 在電纜護(hù)套外面，附加上測(cè)溫光纖，在線檢測(cè)電纜表面溫度，通過ICE 60287中的公式來計(jì)算電纜導(dǎo)體溫度，由于該標(biāo)準(zhǔn)的局限性和不準(zhǔn)確性，會(huì)使 現(xiàn)實(shí)中很多線路無法計(jì)算或者計(jì)算出的導(dǎo)體溫度與實(shí)際值偏差較大。
近年來，隨著分布光纖拉曼散射測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，對(duì)電纜溫度 實(shí)行在線檢測(cè)的呼聲越來越高，也有個(gè)別供電局采用了把光纖綁在電纜外護(hù)套 外面，在線監(jiān)控外護(hù)套表面溫度來再通過計(jì)算來確定導(dǎo)體溫度有沒有超過額定 溫度，以次為依據(jù)判斷導(dǎo)體是否有超負(fù)荷考載或局部溫度過高而存在缺陷，從 深圳供電局在武高所作試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，這樣計(jì)算出的導(dǎo)體溫度并不準(zhǔn) 確，會(huì)影響到工作人員對(duì)運(yùn)行電纜真正負(fù)荷能力的判斷，而且，當(dāng)電纜敷設(shè)回 路大于兩個(gè)回路，截面積大于1200mm2,電壓等級(jí)高于110kV時(shí)，完全無法計(jì)
算，就無法通過計(jì)算來確定導(dǎo)體的溫度了。
分布式光纖測(cè)溫原理簡(jiǎn)述拉曼散射(Raman scattering),光通過介質(zhì)
應(yīng)。1923年A. G. S.斯梅卡爾從理論上預(yù)言了頻率發(fā)生改變的散射。1928年， 印度物理學(xué)家C. V.拉曼在氣體和液體中觀察到散射光頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。 拉曼散射遵守如下規(guī)律散射光中在每條原始入射譜線(頻率為vO)兩側(cè)對(duì)稱 地伴有頻率為vO±vi(i = l, 2， 3,…)的譜線，長(zhǎng)波一側(cè)的譜線稱紅伴線或 斯托克斯線，短波一側(cè)的譜線稱紫伴線或反斯托克斯線；頻率差vi與入射光 頻率vO無關(guān)，由散射物質(zhì)的性質(zhì)決定，每種散射物質(zhì)都有自己特定的頻率差， 其中有些與介質(zhì)的紅外吸收頻率相一致。拉曼散射的強(qiáng)度比瑞利散射(見光的
散射)要弱得多。
以經(jīng)典理論解釋拉曼散射時(shí)，認(rèn)為分子以固有頻率vi振動(dòng)，極化率(見 電極化率)也以vi為頻率作周期性變化，在頻率為vO的入射光作用下，vO 與vi兩種頻率的耦合產(chǎn)生了 vO、 vO+vi和v0-vi3種頻率。頻率為vO的光即 瑞利散射光，后兩種頻率對(duì)應(yīng)拉曼散射鐠線。拉曼散射的完善解釋需用量子力 學(xué)理論，不僅可解釋散射光的頻率差，還可解決強(qiáng)度和偏振等一類問題。
拉曼散射為研究晶體或分子的結(jié)構(gòu)提供了重要手段，在光譜學(xué)中形成了拉 曼光譜學(xué)的一分支。用拉曼散射的方法可迅速定出分子振動(dòng)的固有頻率，并可 決定分子的對(duì)稱性、分子內(nèi)部的作用力等。自激光問世以后，關(guān)于激光的拉曼 散射的研究得到了迅速發(fā)展，強(qiáng)激光引起的.非線性效應(yīng)導(dǎo)致了新的拉曼散射現(xiàn) 象。
分布式光纖拉曼散射溫度傳感器系統(tǒng)就是根據(jù)拉曼散射的原理研制出來
的，廣泛應(yīng)用于煤礦、隧道的溫度報(bào)警、火'災(zāi)防治；油庫(kù)、油輪、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、 冷庫(kù)、大型貨輪、軍火庫(kù)等溫度報(bào)警；各種大、中型變壓器、發(fā)電機(jī)組的溫度 分布測(cè)量，熱保護(hù)和故障診斷；地下和架空高壓電力電纜的熱檢測(cè)與監(jiān)控；火 力發(fā)電所的配管溫度、供熱系統(tǒng)的管道、輸油管道的熱點(diǎn)檢測(cè)；化工原料、照 相材料及油料生產(chǎn)過程在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)；高層建筑、智能大廈、橋梁、高速公路 等在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)；航空、航天飛行器的在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)等領(lǐng)域。
在地下高壓電力電纜的熱檢測(cè)和監(jiān)控方面，都是把光纖綁在電纜外面，這
樣存在很多不足。
實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的不足，本實(shí)用新型提供一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，由 于測(cè)溫光纖采用的是S形繞制在電纜的一個(gè)側(cè)面，節(jié)距又是固定的，在運(yùn)行監(jiān) 控時(shí)，很容易根據(jù)電纜的溫度異常情況來確定電纜的故障點(diǎn)所在，可以讓運(yùn)行 部門在第一時(shí)間找到故障點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況來采取措施，消除隱患。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，包括纜芯及外護(hù)套，纜芯內(nèi)含有導(dǎo)體 及依次包覆導(dǎo)體的屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、半導(dǎo)電阻水帶層，在絕緣屏 蔽層與半導(dǎo)電阻水帶層之間設(shè)有以S形繞包于絕緣屏蔽層上的測(cè)溫光纖。
所述的測(cè)溫光纖設(shè)有金屬護(hù)套。
所述的S形為正玄波形。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
該結(jié)構(gòu)的電纜是把光纖繞制在電纜絕緣屏蔽外面，再繞包阻水帶，既可以 防止測(cè)溫光纖被金屬護(hù)套壓傷，又可以讓測(cè)溫光纖與導(dǎo)體之間的間隔降低到最 少。由于金屬護(hù)套和絕緣屏蔽之間的空隙、阻水帶層、金屬護(hù)套、外護(hù)套還有 周圍環(huán)境，都對(duì)導(dǎo)體溫度的計(jì)算有很大的影響，把測(cè)溫光纖繞在絕緣屏蔽外面， 就可以減少以上幾個(gè)方面對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，增加計(jì)算的準(zhǔn)確性。由于測(cè)溫光 纖采用的是S形繞制在電纜的一個(gè)側(cè)面，S形為正玄波形，節(jié)距又是固定的， 在運(yùn)行監(jiān)控時(shí)，很容易根據(jù)電纜的溫度異常情況來確定電纜的故障點(diǎn)所在，可 以讓運(yùn)行部門在第一時(shí)間找到故障點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況來采取措施，消除隱患。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型的S形繞包。 .
圖中1、測(cè)溫光纖，2、導(dǎo)體，3、屏蔽層，4、絕緣層，5、絕緣屏蔽層， 6、半導(dǎo)電阻水帶，7、金屬護(hù)套，8、外護(hù)套。
具體實(shí)施方式

如圖所示所述的分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，包括纜芯及外護(hù)套8， 纜芯內(nèi)含有導(dǎo)體2及依次包覆導(dǎo)體2的屏蔽層3、絕緣層4、絕緣屏蔽層5、 半導(dǎo)電阻水帶層6,在絕緣屏蔽層5與半導(dǎo)電阻水帶層6之間設(shè)有以S形繞包 于絕緣屏蔽層上的測(cè)溫光纖1。所述的測(cè)溫光纖1設(shè)有金屬護(hù)套7。所述的S 形為正玄波形。
權(quán)利要求1、一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，包括纜芯及外護(hù)套(8)，纜芯內(nèi)含有導(dǎo)體(2)及依次包覆導(dǎo)體(2)的屏蔽層(3)、絕緣層(4)、絕緣屏蔽層(5)、半導(dǎo)電阻水帶層(6)，其特征在于，在絕緣屏蔽層(5)與半導(dǎo)電阻水帶層(6)之間設(shè)有以S形繞包于絕緣屏蔽層上的測(cè)溫光纖(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，其特征在于，所述 的測(cè)溫光纖(1 )設(shè)有金屬護(hù)套(7 )。 ，
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，其特征在于， 所述的S形為正弦波形。
專利摘要一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測(cè)電纜，包括纜芯及外護(hù)套，纜芯內(nèi)含有導(dǎo)體及依次包覆導(dǎo)體的屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、半導(dǎo)電阻水帶層，其特征在于，在絕緣屏蔽層與半導(dǎo)電阻水帶層之間設(shè)有以S形繞包于絕緣屏蔽層上的測(cè)溫光纖。所述的測(cè)溫光纖設(shè)有金屬護(hù)套。由于測(cè)溫光纖采用的是S形繞制在電纜的一個(gè)側(cè)面，節(jié)距又是固定的，在運(yùn)行監(jiān)控時(shí)，很容易根據(jù)電纜的溫度異常情況來確定電纜的故障點(diǎn)所在，可以讓運(yùn)行部門在第一時(shí)間找到故障點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況來采取措施，消除隱患。
文檔編號(hào)G01K11/32GK201203485SQ200820046399
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者博 張, 朱永忠, 梁景華, 溫志銘, 鄧聲華, 陳為進(jìn) 申請(qǐng)人:廣州嶺南電纜有限公司