220kV交联聚乙烯绝缘光纤测温电力电缆的研制及性能试验.pdf
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1、2013 年第 4 期 No42013 电 线 电 缆 Electric Wire Cable 2013 年 8 月 Aug, 2013 220kV 交联聚乙烯绝缘光纤测温电力电缆的 研制及性能试验 梁国华 ( 扬州曙光电缆股份有限公司, 江苏 扬州 225652) 摘要: 交联电缆使用越来越广泛, 电缆绝缘水平监控更加重要, 光纤温度传感器作为一项新技术在国内已经开 始推广应用。介绍了一种 220 kV 交联聚乙烯绝缘光纤测温监控电力电缆的研制, 给出了电缆在设计、 制造过 程中应注意的问题和试验方案。 关键词: 高压电缆; 测温光纤单元; 电缆工艺; 试验 中图分类号: TN818;TM2
2、471文献标识码: A 文章编号: 1672- 6901( 2013) 04- 0013- 03 Research and Properties Monitoring on 220 kV XLPE Optical Fiber Temperature Measurement Power Cable LIANG Guo- hua ( Yangzhou Shuguang Cable Co,Ltd,Yangzhou 225652,China) Abstract:Since the extensive application of cross linked cables,the insulation l
3、evel monitoring is more important The fiber optic temperature sensor is being promoted as a new technology in China The article is an introduction of 220 kV cross- linked polyethylene power cable with temperature measurement optical fiber,the problems and inspec- tion plans for the design and manufa
4、cturing are put forward Key words:high voltage cable;temperature measurement optic fiber unit;cable process;inspection 收稿日期: 2013- 03- 25 作者简介: 梁国华( 1971 ) , 男, 工程师 作者地址: 江苏高邮市菱塘镇 225652 0引言 随着我国经济的快速发展和城市用电需求的快 速增长, 交联电缆由于其电气性能优良、 工作温度 高、 传输容量大、 维护简单等优点而被广泛使用, 220 kV 交联聚乙烯( XLPE) 绝缘电缆已经越来越多地用 于城市电网
5、和大型工矿企业。 为保证供电的稳定性, 对 220 kV XLPE 绝缘电 力电缆运行时各层温度监视已十分必要, 光纤温度 传感器作为一项新技术在国内已经开始运用推广, 通过光纤测量绝缘外表面, 可以计算出导体实时温 度, 而无需考虑电缆外部的环境影响。对于敷设环 境复杂的电缆线路, 还可以通过监测电缆导体温度, 为及时调控电缆载流量提供指导, 使电缆最大限度 地发挥输送能力, 又可避免电缆因过载造成损伤, 这 对于电缆线路的设计和运行具有重要的意义。 1研制过程 1. 1电缆结构设计 本次研制的样品为 220 kV、 2 000 mm2XLPE 绝 缘超高压光纤测温电力电缆, 导体结构为5
6、+1 分割 型( 5 个股块, 中间放置一根 50 mm2圆型紧压导 体) , 电缆结构设计和性能指标依据 GB/Z18890 2002。光纤测温方式目前主要有: ( 1) 电缆外护套 表面贴装测温光缆, 这种方法与电缆制造分开进行, 俗称外置式, 缺点是反应导体温度迟缓, 受周围环境 影响较大, 适用于对没有光纤的电缆进行改造和要 求不高的场合; ( 2) 在半导电缓冲层与金属套中放 入测温光纤, 光纤置入分纵向及绕包方法, 纵向植入 光纤的缺点是电缆在弯曲过程中易发生断裂, 不安 全, 绕包方法由于经一定节距缠绕在膨松棉上, 在电 缆弯曲时不易断裂, 同时膨松棉也可吸收电缆绝缘 的膨胀尺寸
7、; ( 3) 光纤植入导体中, 这种方法在生产 中操作十分困难, 光纤极易断裂, 同时附件需特殊设 计, 目前处于研究阶段。根据以上情况分析, 我公司 采用在缓冲层与铝管之间植入测温光纤, 这种方法 安全可靠, 能够非常准确地检查出电缆线路的故障 点。电缆结构见图 1。 1. 2测温光纤单元设计 220 kV XLPE 绝缘电力电缆由于受到装盘长度 及感应电压限制, 其单根电缆长度一般在 1 km 以 图 1 220 kV XLPE 绝缘光纤测温电力电缆结构图 1 导体2 半导电特多龙带 3 导体屏蔽4 XLPE 绝缘5 绝缘屏蔽6 半导电阻水缓冲带7 光纤测 温单元8 半导电阻水缓冲带9 铝
8、套( 含沥青防腐 层) 10 外护套11 导电层 内, 单模光纤采用固体激光器做光源, 主要用于长途 通信, 多模光纤采用发光二极管做光源, 传输速度 低、 距离短, 但成本比较低, 所以我公司设计时选用 符合 GB/T 12357. 12004通信用多模光纤第 1 部 分: A1 类多模光纤特性 标准中的 A1a( 50/125) 的 多模光纤, 为了提高可靠性, 选用 2 芯光纤。测温光 缆主要有不锈钢钢管测温光缆、 扁平式感温光缆及 螺旋铠装测温光缆等形式, 根据电缆结构特点及对 光纤的保护效果, 最终选择了无缝非磁性不锈钢钢 管测温光缆作为测温光纤单元, 见图 2。无缝不锈 钢钢管测温
9、光缆有多种不同外径, 常用的有 2. 3 mm、 1. 8 mm、 1. 3 mm 几种。试验发现, 外径越 小, 对电缆结构影响也越小, 抗侧压力也越大, 性能 更有保证, 但光缆生产难度也更大, 价格也更高。我 们选择了 1. 3 mm 的无缝不锈钢钢管测温光缆, 其 主要技术参数见表 1。 图 2测温光纤单元 2主要工艺措施 ( 1) 分割导体采用法国波迪亚公司带有预扭装 置的框绞机及带有自动相位检测装置的盘绞机 生产。 ( 2) 导体半导电带与保护隔离带同时绕包, 可 表 1不锈钢钢管测温光缆主要技术参数 项目技术参数 光纤数量和类型2 芯 A1a( 50/125 m) 光纤保护管非磁
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