[实用新型]连接复合光纤的高压电缆的中间接头

说明书

技术领域

本实用新型涉及电缆连接，特别是涉及一种复合有光纤的高压电缆的中间接头以及利用其连接两根含有光缆的高压电缆的方法。

背景技术

为保证高压地下电缆系统的安全运行，电力部门需要对其进行在线监测。在线监测的主要内容包括负荷监测和故障监测两个方面。

电缆负荷能力的约束条件主要来自电缆和电缆附件制造材料允许的工作温度极限。例如，对于XLPE电缆，电缆导体的温度，也就是临近导体的XLPE的温度，通常规定不可超过85℃或90℃。在电缆和电缆系统设计时，就是主要按照导体温度限制来完成负荷能力设计的。电缆系统的负荷能力通常按照IEC60287和IEC853标准设计。这些标准假设负荷电流是恒定的或基本按照一个日负荷曲线样式变化，并假设周围环境条件是确定的。为保证设计安全，所假设的条件往往取极端情况，导致电缆系统实际运行负载低、资产利用不足的可能。事实上，由于电缆的电气相互影响和传热学问题的复杂性，上述标准不可能为比较复杂的敷设环境中(特别是多回路)的电缆提供可靠和精确的解。对电缆温度进行在线检测，提供一个解决该问题的途径，导体温度是非常重要的，可直接作为负荷监测的关键指标。

利用分布式光纤温度传感(Distributed Temperature Sensor缩写为DTS)技术，可以检测到一根长达几千米到几十千米光纤的温度分布，采样点距离可达到1到2米。将该测温光纤沿电缆轴向布置，则可以获得电缆的轴向温度分布。由于高压电缆的导体处于高压电势，由完整性不容破坏的绝缘层包裹，无法利用DTS技术直接测量导体温度。实际中测量导体温度的方法有通常两种：

1、外置式：该方法是将容纳测温光纤的光缆布置在电缆表面。对于电缆隧道中的电缆和在回填土方前的直埋电缆，可以由人工采用绑扎或粘合的方法将光缆固定在电缆表面。但对于排管方式敷设的电缆，光缆通常在电缆穿管完毕后再牵引入排管中。这时，光缆不太可能向上述的情况中紧密地接触电缆表面，部分光缆可能接触了电缆表面，部分则可能没有接触到电缆而悬空在排管中的介质中。这将使模型引入不确定的因素，导致较大的计算误差。

2、内置式：在电缆制造阶段，将测温光纤或光缆加入到电缆绝缘层外的某层或某两层之间，最典型的设置是处于半导体绝缘屏蔽层与金属套之间。中国专利公开号CN1624812A、日本专利公开号1990-144810、1994-148001、1994-181013、1994-181014和1994-181015揭示了多种光纤复合电力电缆。它们在结构上都将光缆布置在电缆绝缘层和护套之间。在内置式的方法中，光缆非常一致地处于电缆绝缘外的某一层，解决了上述外置式的问题，还必须处理好电缆接头处光纤的连接问题，这使电缆接头安装过程变得复杂。通常要采用一根跳线光缆，两个熔接点，分别和两根电缆的光纤抽头熔接。也就是说，在为监测一根电缆的温度分布，测温光纤上的熔接点的数量至少是电缆接头数量的两倍。

图1是现有技术中的中间接头以及光缆的连接示意图。常规的光缆复合电力电缆中光缆放在绝缘层的外部，因此在制作中间接头的时候首先将待连接的两段光缆17、18从电缆的旁侧引出，然后电气部分进行单独连接，其导体连接部件16通常为两个腔室对接形式。光学部分在电气部分之外另外进行连接并保护。两段引出的光缆17、18分别通过两个接头盒19、20和中间跳线21连接。

统计表明，电缆中间接头和电缆终端在电缆系统投入运行的前几年，其故障率远远大于电缆本体的故障率。故障类型既包括由于电缆导体的连接件或接线柱的不良连接导致过热，也包括电缆中间接头和电缆终端由于设计、制造和安装阶段引入的缺陷或不良点导致的绝缘故障。而在上述的光缆布置方案中，探测光纤位于地电势的电缆绝缘外部，而该部绝缘的几何尺寸都大于电缆本体的绝缘，在更多的情况，光纤甚至不得不布置在具有更大几何尺寸的电缆金属屏蔽或电缆接头防水套外。这时，探测光纤所在的位置对导体发热的温度响应和电缆本体的情况相比，既弱又滞后。为电缆本体而建立的计算导体温度的数学模型就不能在此适用，电缆的温度异常也不容易被探测到。同样地，其内部绝缘故障所产生的局部放电信号因为要穿透较厚的绝缘和其他护层，也衰减得较为严重，不易被探测光纤所检测到。

另外，对于较长的电缆，使用常规的方法，光纤熔接点的数量较多。光纤熔接点有一定的损耗和不可靠性，对DTS测温造成负面影响。内置式的另一个显著的缺点是，由于光纤所处的位置，在电缆在制造，盘卷，运输，安装和运行阶段有可能受到张力。而光纤的机械强度很低，一旦损坏又无法维修。因此对光纤的保护设计、制造和施工都提出了较高的要求。