專利名稱：可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能型超高壓xlpe電力電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種超高壓電力電纜，特別是一種可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能型 超高壓XLPE電力電纜，適用于110kV 500kV電壓等級(jí)。
背景技術(shù)：
交聯(lián)聚乙烯(簡(jiǎn)稱XLPE)電力電纜由于具有制造工藝簡(jiǎn)單，安裝敷設(shè)容易，而且不 受落差限制，電氣性能和熱機(jī)械性能優(yōu)良，傳輸容量大，運(yùn)行維護(hù)方便，火災(zāi)隱患小等諸多 優(yōu)點(diǎn)已成為電纜發(fā)展和工程應(yīng)用的主流。尤其在110kV及以上電壓等級(jí)中，XLPE電力電纜 的應(yīng)用發(fā)展迅猛。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已投入運(yùn)行的110kV及以上電壓等級(jí)的超高壓XLPE 電力電纜總長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)5000km，最高電壓等級(jí)已達(dá)到500kV。我國(guó)各大城市如上海、北京、 天津、廣州等地的城市電網(wǎng)中，超高壓XLPE電力電纜已獲得了廣泛的應(yīng)用，且敷設(shè)量逐年 遞增。超高壓XLPE電力電纜敷設(shè)范圍的劇增和進(jìn)度的加速，使得電力負(fù)荷更加集中，負(fù)荷 容量越來(lái)越大，因此其運(yùn)行的安全可靠性直接影響電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。 超高壓XLPE電力電纜的絕緣結(jié)構(gòu)中往往會(huì)由于加工技術(shù)上的難度或原材料不純 而存在氣隙和有害性雜質(zhì)，或者由于工藝原因在絕緣與半導(dǎo)電屏蔽層之間存在間隙或半導(dǎo) 電層向絕緣層突出，在這些氣隙和雜質(zhì)尖端處極易產(chǎn)生局部放電(PD，Partialdischarge)。 局部放電作為超高壓XLPE電力電纜絕緣故障早期的主要表現(xiàn)形式，既是引起絕 緣老化的主要原因，又是表征絕緣狀況的主要特征參數(shù)。超高壓XLPE電力電纜的局部放電 量與電力電纜絕緣狀況密切相關(guān)，局部放電量的變化預(yù)示著超高壓XLPE電力電纜絕緣中 一定存在著可能危及電纜安全運(yùn)行的缺陷。因此準(zhǔn)確測(cè)量局部放電量是判斷超高壓XLPE 電力電纜絕緣品質(zhì)的最直觀、理想、有效的方法。但目前所有的超高壓XLPE電力電纜在通 電投運(yùn)后，現(xiàn)存的重要問(wèn)題就是缺乏有效的技術(shù)手段監(jiān)測(cè)其運(yùn)行過(guò)程中的絕緣健康水平。 現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外各種局部放電測(cè)試儀器采用的外置式局部放電耦合傳感器，要么安裝時(shí)會(huì) 破壞電力電纜表層結(jié)構(gòu)，影響其本體絕緣性能；要么受到運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，再加上高 頻局部放電信號(hào)衰減嚴(yán)重，影響檢測(cè)靈敏度，甚至導(dǎo)致被測(cè)放電信號(hào)被背景噪聲所淹沒(méi)，而 超高壓XLPE電力電纜內(nèi)部絕緣出現(xiàn)問(wèn)題往往是電纜線路出現(xiàn)事故的主要原因。 中國(guó)專利200410026134. 7 "電力電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)方法及裝置"中采用在電 纜接地線上套接局部放電傳感器來(lái)感應(yīng)放電信號(hào)，采用這種方法可能會(huì)受到運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電 磁場(chǎng)干擾，再加上高頻局部放電信號(hào)衰減嚴(yán)重，影響檢測(cè)靈敏度，甚至導(dǎo)致被測(cè)放電信號(hào)被 背景噪聲所淹沒(méi)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能 型超高壓XLPE電力電纜，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)其內(nèi)部的絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障隱患，并及時(shí) 報(bào)警、產(chǎn)生定位信息，能避免因絕緣缺陷不斷劣化所導(dǎo)致的運(yùn)行事故，滿足超高壓XLPE電 力電纜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和智能診斷要求，適用于110 kV 500kV電壓等級(jí)。[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能型超高壓XLPE電力電纜，其組成按照從內(nèi)到外的順序，依次包括導(dǎo)體線芯、內(nèi)半導(dǎo)電層、XLPE絕緣、外半導(dǎo)電層、半導(dǎo)
電緩沖層、局部放電檢測(cè)光纖光柵、內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管、皺紋鋁護(hù)套、防腐涂層、外護(hù)套，其特征在于半導(dǎo)電緩沖層內(nèi)預(yù)埋有兩根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管，每根內(nèi)含緩沖
保護(hù)層的光纖套管包裹有一根局部放電檢測(cè)光纖光柵，組成一套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元，每套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元螺旋形纏繞在半導(dǎo)電緩沖層內(nèi)，其余組成部分按從內(nèi)到外順序依次套接在一起。 本實(shí)用新型的有益效果是使用本實(shí)用新型，可自動(dòng)、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)超高壓XLPE電力電纜內(nèi)部的絕緣狀態(tài)，有效地保證了超高壓XLPE電力電纜運(yùn)行的安全可靠性，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提前檢修創(chuàng)造了條件。本實(shí)用新型采用的局部放電光纖光柵檢測(cè)單元具有尺寸小、高頻率響應(yīng)好、檢測(cè)靈敏度高、抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能型超高壓XLPE電力電纜橫向截面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 圖1中標(biāo)記說(shuō)明1_導(dǎo)體線芯，2-內(nèi)半導(dǎo)電層，3-XLPE絕緣，4-外半導(dǎo)電層，5-半導(dǎo)電緩沖層，6-局部放電檢測(cè)光纖光柵，7_內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管，8-皺紋鋁護(hù)套，9-防腐涂層，IO-外護(hù)套。 圖1中，本實(shí)用新型按照從內(nèi)到外的順序，依次包括導(dǎo)體線芯1、內(nèi)半導(dǎo)電層2、XLPE絕緣3、外半導(dǎo)電層4、半導(dǎo)電緩沖層5、局部放電檢測(cè)光纖光柵6、內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管7、皺紋鋁護(hù)套8、防腐涂層9、外護(hù)套10。半導(dǎo)電緩沖層5內(nèi)預(yù)埋有兩根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管7，每根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管7包裹有一根局部放電檢測(cè)光纖光柵6，組成一套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元，每套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元螺旋形纏繞在半導(dǎo)電緩沖層5內(nèi)，受外力損壞的可能性很小，利用基于光纖光柵的聲光效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超高壓XLPE電力電纜絕緣內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波，并對(duì)放電源進(jìn)行定位。[0013] 基于光纖光柵的聲光效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)原理如下利用光纖材料的光敏性(外界入射光子和纖芯內(nèi)鍺離子相互作用引起折射率的永久性變化)，可在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵。局部放電源產(chǎn)生的超聲波在光纖中傳播引發(fā)的應(yīng)力場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致光柵柵距和纖芯折射率距發(fā)生變化，引起反射窄帶光的中心波長(zhǎng)(布拉格波長(zhǎng))隨之改變，因此通過(guò)精確地測(cè)量光柵發(fā)射光的布拉格波長(zhǎng)的變化量，就可以獲取光柵處所測(cè)物理量。采用波分復(fù)用技術(shù)串接整根光纖中的光柵傳感器，并結(jié)合波長(zhǎng)探測(cè)解調(diào)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量，并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。[0014] 在超高壓XLPE電力電纜中間接頭保護(hù)尾管內(nèi)電纜皺紋鋁護(hù)套8斷口處將局部放電光纖光柵檢測(cè)單元引出，或者與中間接頭內(nèi)部局部放電檢測(cè)單位對(duì)接，從超高壓XLPE電力電纜終端保護(hù)尾管內(nèi)電纜皺紋鋁護(hù)套8斷口處將局部放電光纖光柵檢測(cè)單元弓|出，與外部測(cè)量設(shè)備相連，將超高壓XLPE電力電纜絕緣內(nèi)部局部放電信號(hào)傳輸?shù)酵獠康慕K端機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)超高壓XLPE電力電纜局部放電的在線監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能型超高壓XLPE電力電纜，其組成按照從內(nèi)到外的順序，依次包括導(dǎo)體線芯、內(nèi)半導(dǎo)電層、XLPE絕緣、外半導(dǎo)電層、半導(dǎo)電緩沖層、局部放電檢測(cè)光纖光柵、內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管、皺紋鋁護(hù)套、防腐涂層、外護(hù)套，其特征在于半導(dǎo)電緩沖層內(nèi)預(yù)埋有兩根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管，每根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管包裹有一根局部放電檢測(cè)光纖光柵，組成一套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元，每套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元螺旋形纏繞在半導(dǎo)電緩沖層內(nèi)，其余組成部分按從內(nèi)到外順序依次套接在一起。
專利摘要可在線監(jiān)測(cè)局部放電的智能型超高壓XLPE電力電纜，其組成按照從內(nèi)到外的順序，依次包括導(dǎo)體線芯、內(nèi)半導(dǎo)電層、XLPE絕緣、外半導(dǎo)電層、半導(dǎo)電緩沖層、局部放電檢測(cè)光纖光柵、內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管、皺紋鋁護(hù)套、防腐涂層、外護(hù)套，半導(dǎo)電緩沖層內(nèi)預(yù)埋有兩根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管，每根內(nèi)含緩沖保護(hù)層的光纖套管包裹有一根局部放電檢測(cè)光纖光柵，組成一套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元，每套局部放電光纖光柵檢測(cè)單元螺旋形纏繞在半導(dǎo)電緩沖層內(nèi)。使用本實(shí)用新型，可自動(dòng)、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)超高壓XLPE電力電纜內(nèi)部的絕緣狀態(tài)，有效地保證了超高壓XLPE電力電纜運(yùn)行的安全可靠性，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提前檢修創(chuàng)造了條件。
文檔編號(hào)H01B7/32GK201527833SQ20092026862
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者夏榮, 蒙紹新, 趙健康 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司