测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法

摘要

本发明公开了一种测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，针对电缆本体与中间接头接触界面不同位置温度分布的轴向差异，为研究其轴向温度变化规律而设置的定点热电偶布置方法。从热电偶布置具体位置选择与确定、测温点数量确定、引线布置、钻孔深度的判断、热电偶的具体布置等多方面入手，全方位测量电缆中间接头部位各处的温度分布，并以重复实验取平均的方式减小偶然误差和固有误差，为研究中间接头温度分布与载流量、界面压力的关系奠定重要的实验基础。

权利要求

1.测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据需要，选择满足安装要求且未安装中间接头的电缆末端；根据中间接头和电缆本体各部位组成结构及材料、中间接头与电缆本体接触的位置以及接触方式的不同，针对每种不同的接触点分别设置测试位置；同一个测试位置，分别在电缆本体与中间接头接触界面、电缆导体表面各设置一组测温点；

具体的测试位置布置如下：应力锥与外屏蔽层界面中部；应力锥与电缆本体绝缘层界面中部；中间接头绝缘层与电缆本体绝缘层界面中部；电缆本体绝缘层与中间接头屏蔽管界面中部；中间接头屏蔽管与半导体屏蔽层界面中部；

每个测试位置的一组测温点位置位于同一横切面，在横切面上均匀对称分布；不同测试位置的测温点分布相同，不同测试位置的同一测温点位于同一条轴向线上。

2.根据权利要求1所述的测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，电缆本体与中间接头界面的一组测温点与电缆导体表面所设置的一组测温点位置相互错开一定角度。

3.根据权利要求1所述的测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，在电缆本体表面打孔至电缆导体表面，通过打孔放置热电偶；在电缆本体表面通过横截面为矩形的小槽放置热电偶引出线，并外接到电缆外部的数据收集装置上；每条引线自测量点处作一定的拐角后引出；小槽需要一直挖到中间接头的两端位置，并且有一定的超出。

4.根据权利要求1所述的测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，每个测试位置的一组测温点包括3个测温点。

5.根据权利要求4所述的测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，从电缆本体截面方向角度看，电缆本体与中间接头界面测温点设置在12、4及8点钟位置；电缆导体表面测温点则设置在2、6及10点钟位置；设置三条引出线小槽，分别位于

1、5和9点钟位置，12、2点钟位置热电偶共用1点钟位置引出线小槽，4、6点钟位置热电偶共用5点钟位置引出线小槽，8、10点钟位置热电偶共用9点钟位置引出线小槽。

6.根据权利要求3所述的测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，位于同一轴线上的热电偶引出线汇总放置在同一条小槽上，捆扎在一起；在把引出线放置在小槽上之后，使用环氧泥均匀填充在小槽的空隙之间，要求表面光滑平整并且高度不可超过电缆外表面。

7.根据权利要求3所述的测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，其特征在于，对于放置在电缆导体表面的热电偶：预判钻孔的具体深度并与热电偶进行比对，确保热电偶能够顺利接触电缆导体；置入热电偶至孔底部，然后在孔隙插入适当大小的不良导热物质，减少内部空气含量；用环氧泥填满孔中的空隙，固定热电偶。

说明书

测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电缆中间接头安装界面温度测量的技术领域，特别涉及一种测量高压电缆本体与中间接头界面轴向温度分布的热电偶布置方法。

背景技术

[0002] 随着城市化的进程迅速加快，当今时代最为广泛利用的能源——电能的需求大幅度增长，作为电能载体的电力电缆也因此被大量广泛地用于城市输电网中以满足各家各户、各行各业的需求。同时，城市用电量的全面急剧增长，给电力系统特别是电缆线路的安全持续运行带来日益严峻的考验：同一回路的电力电缆的载流量逐年提高，有的甚至超出了设计上限，严重影响高压电缆的正常寿命。而作为电力电缆重要组成部分的中间接头部位，其长时间的过载运行，使之与电缆本体接触界面的温度超过允许的长期耐受温度，过高的温度加速绝缘老化，降低其电气强度，造成绝缘材料应力松弛现象，影响界面压力强度，有损电力电缆中间接头的寿命，严重时甚至会导致界面击穿并形成电力电缆的安全事故，严重危害城市电网的安全运行，致使系统的大面积崩溃，造成不可挽回的损失。然而，在实际运行中，大部分电缆线路载流量峰谷差很大并长期运行在低负荷状态，甚至不到额定载流量的一半，造成了电缆资源的极度浪费，降低了电缆运行的经济性。因此，有必要充分掌握城市输配电网实时运行情况，并对电缆温度分布进行在线监测与计算。

[0003] 电缆载流量大小与温度分布息息相关，而中间接头部位是两根电缆的连接处，电缆各层材料不再连续，被进行不同程度的处理对接。另外，中间接头由于功能的要求，不同部位材料不尽相同，因此在中间接头安装处在轴向上存在明显的温度分布差异。在以往轴向温度分布的研究中，测温取点一般采用等距选取，而不会过多注重材料的影响；同时，导体温度是过去研究的测温重点，界面温度往往被忽略。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，该布置方法可以从轴向以高精度测出中间接头处不同材料、不同结构界面的温度，进一步全面得到电力电缆中间接头位置的温度信息，为后续研究提供可靠的测量数据基础。

[0005] 本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，包括以下步骤：

[0006] 根据需要，选择满足安装要求且未安装中间接头的电缆末端；根据中间接头和电缆本体各部位组成结构及材料、中间接头与电缆本体接触的位置以及接触方式的不同，针对每种不同的接触点分别设置测试位置；同一个测试位置，分别在电缆本体与中间接头接触界面、电缆导体表面各设置一组测温点。

[0007] 优选的，测量位置选择在不同结构与材料接触部分的中间部位。

[0008] 优选的，具体的测试位置布置如下：位置1：应力锥与外屏蔽界面中部同；位置2：应力锥与电缆本体绝缘层界面中部；位置3：中间接头绝缘层与电缆本体绝缘层界面中部；位置4：电缆本体绝缘层与屏蔽管界面中部；位置5：中间接头屏蔽管与半导体屏蔽层界面中部。

[0009] 优选的，每个测试位置的一组测温点位置位于同一横切面，在横切面上均匀对称分布；不同测试位置的测温点分布相同，不同测试位置的同一测温点位于同一条轴向线上。

[0010] 优选的，电缆本体与中间接头界面的一组测温点与导体表面所设置的一组测温点位置相互错开一定角度。

[0011] 优选的，在电缆本体表面打孔至导体表面，通过打孔放置热电偶。

[0012] 优选的，在电缆本体表面通过横截面为矩形的小槽放置热电偶引出线，并外接到电缆外部的数据收集装置上。

[0013] 具体的，每条引线自测量点处作一定的拐角后引出。

[0014] 具体的，小槽需要一直挖到中间接头安装的两端位置，并且有一定的超出。

[0015] 优选的，每个测试位置的一组测温点包括3个测温点。

[0016] 具体的，若从电缆本体截面方向角度看，在电缆本体与中间接头界面测温点设置在12、4及8点钟位置；在导体表面则设置在2、6及10点钟位置；设置三条引出线小槽，分别位于1、5和9点钟位置，12、2点钟位置热电偶共用1点钟位置线槽，4、6点钟位置热电偶共用5点钟位置线槽，8、10点钟位置热电偶共用9点钟位置线槽。

[0017] 优选的，位于同一轴线上的热电偶引出线汇总放置在同一条小槽上，捆扎在一起；在把引出线放置在小槽上之后，使用环氧泥均匀填充在小槽的空隙之间，要求表面光滑平整并且高度不可超过电缆外表面。

[0018] 优选的，对于放置在铜导体表面的热电偶：预判钻孔的具体深度并与热电偶进行比对，确保热电偶能够顺利接触铜导体；置入热电偶至孔底部，然后在孔隙插入适当大小的不良导热物质，减少内部空气含量；用环氧泥填满孔中的空隙，固定热电偶。

[0019] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

[0020] 本发明针对电缆本体与中间接头接触界面不同位置温度分布的轴向差异，为研究其轴向温度变化规律而设置的定点热电偶布置方法。从热电偶布置具体位置选择与确定、测温点数量确定、引线布置、钻孔深度的判断、热电偶的具体布置等多方面入手，全方位测量电缆中间接头部位各处的温度分布，并以重复实验取平均的方式减小偶然误差和固有误差，为研究中间接头温度分布与载流量、界面压力的关系奠定重要的实验基础。

附图说明

[0021] 图1是实施例热电偶在界面处的5个位置设置示意图。

[0022] 图2是实施例热电偶布置横切面示意图。

[0023] 图3是实施例热电偶引线布置示意图。

具体实施方式

[0024] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0025] 实施例1

[0026] 为了全面分析温度分布与载流量、界面压力的关系，本实施例给出一种同切面两层布置测温的方法。由于T型热电偶点测温性能优异、精度高、布置方便，被选为测温传感器。

[0027] 在进行电缆本体与中间接头接触界面温度试验时，热电偶因轻便易操作，同时测量精度又能满足研究所需，往往作为测温首选，对电缆中间接头轴向和径向不同位置进行点测，以从里到外更全面地对整个电缆中间接头部位进行温度测量。

[0028] 在电缆本体与中间接头界面处，由于中间接头和电缆本体各部位组成结构及材料不尽相同，并且与电缆本体接触的位置以及接触方式彼此之间存在差异，故不同部位的界面温度分布会有所不同。电力电缆本体与中间接头接触界面热路建模时，为了简化计算，有诸多假设和忽略条件，其中假设电缆本体与中间接头接触界面同一材料与结构间温度在轴向上均一致，每段材料的只依靠一个切面测温即可得出中间接头与电缆本体接触面整体的温度信息。

[0029] 基于以上的理论假设，在实验过程中必须最大可能性地满足这个条件，因此选择的测量点选择在不同结构与材料接触部分的中间部位，如附图1所示。位置1：应力锥与外屏蔽界面中部，此外屏蔽处为锥面，与其他面的形状不同；位置2：应力锥与电缆本体绝缘层界面中部；位置3：中间接头绝缘层与电缆本体绝缘层界面中部；位置4：电缆本体绝缘层与屏蔽管界面中部；位置5：中间接头屏蔽管与半导体屏蔽层界面中部。每个测量位置分别在电缆本体与中间接头接触界面和电缆铜导体表面设置3个测温点，用于测量中间接头各结构与电缆本体之间不同位置的温度，以更加全面地得到整个电缆中间接头部位的温度信息。在另一方面，也便于在电力电缆运行过程中出现温度过高的情况下，通过对温度测量信息的分析更快捷准确地得出该部位出现问题在轴向和径向的位置，并有助于定位调整中间接头与电缆本体的配合以解决问题。

[0030] 具体的，一种测量高压电缆中间接头轴向温度分布的热电偶布置方法，包括以下步骤：

[0031] 1、根据需要，选择满足安装要求且未安装中间接头的电缆末端，根据中间接头的尺寸及对应的安装位置，确定热电偶布置位置。需要测量的位置一共有5处，分别对应每种界面类型的中间位置，用彩色笔在相应位置做好标记。

[0032] 2、为避免由于电缆导体内部电场的分布不均造成的温度分布不均的情况，并减少由于各种因素导致测量中可能出现的偶然误差，在5个测量位置分别进行重复实验(避免偶然误差，在同一切面相隔120°布置3个点)；在同一类界面上各设置3个位置位于同一横切面，3个位置应对称分布，但电缆本体与中间接头界面与铜导体表面所设置的位置应相互错开，以减少由于对电缆本体的破坏导致温度差异。若从电缆本体截面方向角度看，在电缆本体与中间接头界面设置在12、4及8点钟位置；在铜导体表面则设置在2、6及10点钟位置，如附图2所示。

[0033] 3、通过挖小槽的方法放置热电偶引出线，并合理设计小槽分布减少对电缆本体的损坏。前面所述10组热电偶共布置在6条轴向线上，每5个不同类型的测量点位于同一条轴向线上。为了引线不过多地破坏电缆本体绝缘等结构，引出线也尽量布置在统一的轴向线上。每10个不同类型的测量点引出线位于同一条轴向线上，分别是界面上的5个不同类点和导体上的5个不同类点。因此一共需要三条引出线小槽，分别位于1、5和9点钟位置。12、2点钟位置热电偶共用1点钟位置线槽，4、6点钟位置热电偶共用5点钟位置线槽，8、10点钟位置热电偶共用9点钟位置线槽。

[0034] 每条引线自测量点处作一定的拐角后引出，如附图3所示。

[0035] 为放置热电偶以及引出线，并外接到电缆外部的数据收集装置上，用于收集和分析温度测量数据，需要用小刀沿着引线通道在电缆本体绝缘层及屏蔽层挖出一个横截面为矩形的小槽。设置小槽的宽度和深度均为3mm。切割时要注意杜绝在非通道表面层造成划痕，并且在切割转角处不要有突起，可以适当形成一个小的平滑过度角。小沟槽需要一直挖到中间接头安装的两端位置，并且有1-2cm的超出，方便引线的布置。位于同一轴线上的热电偶引出线汇总放置在同一条小槽上，捆扎在一起避免松散掉落。在把引出线放置在小槽上之后，使用环氧泥均匀填充在小槽的空隙之间，要求表面光滑平整并且高度不可超过电缆外表面，避免由于电缆中间接头安装过程中的震动等因素造成传感器引出线脱落，同时又不会阻碍中间接头的安装。

[0036] 4、以钻孔吐屑的物理形态以及钻孔力度判断打孔的深度位置，确定测温点。在需要测量铜导体温度处用手钻打孔至导体表面，以钻孔吐屑的物理形态以及钻孔力度判断打孔的深度位置，确定测温点。当吐屑为紫红色粉末且受到极大阻力时，钻孔位置已抵达导体位置。控制深度时有一个重要的注意事项，当判断已经抵达所需测温点后，要重复钻数次，确保孔的底部没有碎屑堆积，否则可能导致后续热电偶的布置无法伸到底部测温点。

[0037] 5、布置热电偶的方法，包括置入深度判断、有效堵孔、固定要求等。当一切准备就绪，热电偶的最终布置对整个后续测温实验至关重要。对于放置在电缆本体与中间接头界面处的热电偶，先将引线放置在深度为3mm的槽内之后填满环氧泥初步固定，然后将热电偶探头顶端与测量界面持平，剩余空隙处用环氧泥填满固定，注意所有安装布置界面不能高于电缆本体原有高度。对于放置在铜导体表面的热电偶，由于热电偶比较软不适合强受力，因此在布置热电偶前，先用细长铁丝等硬物预判钻孔的具体深度并与热电偶进行比对，确保热电偶能够顺利接触铜导体，然后把引线从孔引出置于小槽内。为减少钻孔内部的空气对流对温度的测量产生一定的影响，故而在置入热电偶后再插入适当大小的不良导热物质(比如牙签)，减少内部空气含量，削弱对流。然后用环氧泥填满孔中的空隙，防止实验过程中外力的牵扯造成测温点的浮动，致使测得错误的数据。

[0038] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。