[发明专利]复合电力电缆导体中心绞合光纤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在导体内设置测温光纤的超高压交联聚乙烯绝缘复合电力电缆的加工方法，特别是一种将测温光纤直接设置在复合电力电缆的绞合成型的分割导体中心的复合电力电缆导体中心绞合光纤的方法。该方法主要制备用于在线实时温度检测的发、配、输、变、供电线路中的传输强电电能，且通过的电流大(几十安至几千安)、电压高(66V至500kV及以上)的导体中心设置光纤的超高压交联聚乙烯绝缘复合电力电缆。

背景技术

随着分布式光纤传感技术的发展和应用，电力部门为确保电力电缆线路中的传输强电电能的安全运行，要求利用测温光纤对整个线路中的电缆进行以下安全运行的自动监控：第一、在线实时温度检测，以便对整个线路中的电缆实现运行状态监测，有效地监测电缆在不同负载和不同环境温度下的发热状态，积累历史技术数据，进行载流量限度分析，可以保证在不超过电缆允许运行温度的情况下，最大限度的发挥整个线路中的电缆的传输能力，提高经济效益。第二、老化监测，发现电缆上的局部过热点，及时采取降温措施，延缓电缆老化速度。第三、实时故障监测预警，及时发现电缆运行过程中外界因素导致的破坏等。但因现有超高压交联聚乙烯绝缘复合电力电缆不能把测温光纤放入电缆导体中心，故达不到理想的准确测量电缆导体温度的目的，从而无法满足对整个线路实现运行状态自动监控的要求。

目前国内、外交联聚乙烯电力电缆的测温光纤的设置方法主要有以下两种：

其一是把测温的光纤设置在电缆绝缘层的外面。如日本专利公开号：1990-144810、1994-148001、1994-181013、1994-181014、1994-181015；韩国专利公开号：2003-45864；中国专利申请号02241372.3、200410035010.5、200420021745.8、200420042337.0、200510009338.4、200720158148.3、200810010479.1、200820034047.X等专利文献，所揭示的设置测温光纤的复合电力电缆都是以不同的方法将光纤设置在电缆的外表面，设置在电缆绝缘线芯间的间隙谷区或设置在电缆绝缘层与电缆金属护套之间，贴在电缆绝缘体的表面。通过测量电缆外表面、线芯表面或电缆绝缘体表面的温度来计算电缆导体的温度。绑缚在电缆绝缘体表面的光纤(表贴光纤)由于受到电缆外界环境以及电缆本身绝缘屏蔽层的影响，几乎无法真实地跟踪负载的实时变化情况。交联聚乙烯绝缘电力电缆的导体允许的使用温度设定为90℃，超过这个温度会使聚乙烯软化变形，破坏电缆的绝缘结构；而电缆的使用寿命主要取决于交联聚乙烯材料在高温作用下的老化情况；在理想情况下，光纤应被置于尽可能的靠近电缆导体的位置来更精确地测量电缆的实际温度。但是，为了接近缆芯导体的中心而破坏电缆绝缘层的方法是不实用的。

其二是把测温光纤设置于电缆导体内。光纤置于电缆导体内，特别是导体的中心位置可以更精确地测量电缆的实际温度，这是本领域技术人员一直想解决而始终未能解决的难题。理论上都知道把测温光纤放入电缆导体中心即可达到理想的准确测量电缆导体的温度的目的，但是，实际上很难把这种理想变成现实。其原因就在于现有技术还不具备精确地测量电缆实际温度的必要条件：

条件一、在电缆导体中心内必须预留放置光纤不被变形的固定空间。该预留空间应使电缆的导体在成型的过程中，将带有不锈钢护套的光纤一同置入缆芯的导体中心，还要保证设置光纤后不改变电缆后续成型的所有各道工序、出厂试验以及电缆线路在施工现场铺设中的相关连接，使导体中心预留空间内的光纤不被损坏；

条件二、在施工现场对相邻两段电缆连接时，在导体中心预留空间内的光纤能自由地移动，较容易地连接，且光纤的使用性能不受影响；

条件三、在电缆线路的两端所安装的户外终端或GIS(气体绝缘开关站)终端内，把设置在导体中心预留空间内的处在高电位的光纤顺利地引到地电位，并很容易地从终端绝缘套管内引出到终端外部与测试箱的光纤连接。