专利名称：连接复合光纤的高压电缆的中间接头及连接方法
技术领域：
本发明涉及电缆连接，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"C或9(TC。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縮 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，盘巻，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。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种中 间接头，用于连接电缆导体内复合有光纤的高压电力电缆。本发明的 中间接头及连接方法以实现导体内复合有光纤的高压电力电缆的电气 和光学连接。
本发明的技术方案如下
一种连接复合光纤的高压电缆的中间接头，包括导体连接件、绝 缘及应力均衡单元和金属外壳，所述的导体连接件为一纵截面为 "工"字形的管件，该管件的中部为一隔板，隔板的两侧为通向外部 的腔室，高压电缆的两个导体端头可分别放置于导体连接件内隔板两 侧的腔室内，导体连接件的外侧依次有绝缘及应力均衡单元和金属外 壳，其特征在于，所述的隔板上开有至少一个容纳高压电缆导体内的 光缆穿过的通道。所述的电缆的导体内设有至少一个光缆通道，每个光缆通道内设 有至少一根光缆，通道和光缆沿电缆轴向沿伸，分布于电缆的全长， 所述光缆通道的直径大于所述的光缆的直径，所述光缆的长度大于所 述光缆通道的长度，该光缆弯曲地分布于所述的光缆通道内。
一种利用所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的安装方 法，该方法包括如下步骤
第一步为待连接的第一电缆和第二电缆分别制作电缆端头，该电 缆端头露出导体端头；
第二步从第一电缆的导体内拉出光缆A，并穿过导体连接件，从 导体连接件一端伸入至腔室内，穿过隔板上通道和另一腔室，自导体连 接件的另一端伸出；
第三步从第二电缆的导体内拉出光缆B，并为光缆A和B制作光
缆接头；
第四步将第一电缆的导体端头及第二电缆的导体端头分别插入导 体连接件的腔室内，利用压接钳将导体连接件和导体端头夹紧；
第五步按照常规工序完成电缆接头的后续制作。
所述的光缆接头为一刚性管件，其两端分别和两段光缆的外护套 进行可靠的力学连接。
所述的光缆接头的长度大于所述的导体连接件长度的1/2，其外径 小于导体内光缆通道的内径。
另一种所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的安装方法， 该方法包括如下步骤
第一步为待连接的第一电缆和第二电缆分别制作电缆端头，该电 缆端头露出导体端头；
第二步从第一电缆的导体内拉出光缆A，伸出的光缆A再从引导 管的一端穿入，从另一端穿出，然后光缆A再穿过导体连接件和一引导 管，光缆A从导体连接件一端伸入至腔室内，穿过隔板上通道和另一腔 室，自导体连接件的另一端伸出；第三步从第二电缆的导体内拉出光缆B，并为光缆A和光缆B制 作光缆接头；
第四步将第一电缆的导体端头及第二电缆的导体端头分别插入导 体连接件的腔室内，所述的引导管的两端分别插入第一电缆和第二电 缆的导体内的光缆通道内，并利用压接钳将导体连接件和导体端头夹 紧；
第五步按照常规工序完成电缆接头的后续制作。
所述的引导管内径大于所述的光缆的外径，所述的引导管道外径 小于导体内光缆通道的内径，并且其外壁设有一凸起，该凸起至其中 至少一个端头的长度大于导体连接件长度的1/2。
所述的引导管的制作材料为铜、或以铜为主要成分的合金、或为 铝、或以铝为主要成分的合金、或为奥氏体不锈钢。
在本发明中，所述的光缆接头的制作材料为铜、或以铜为主要成 分的合金、或为铝、或以铝为主要成分的合金、或为奥氏体不锈钢， 或为一个带有刚性骨架的热熔塑料管。
本发明的技术效果
本发明为了解决电缆导体内具有光缆的高压电力电缆的连接问 题，在原有的中间接头基础上提出了在纵截面呈"工"字型的导体连 接件中部的隔板上开设了一个容纳光缆通过的通道，以使得熔接后的 光缆仍然处于电缆导体的中部，因此光纤可以直接检测到电缆的导体 温度，并可以有效地检测到电缆局放的超声波信号。在本发明中，光 缆在高压电势下等电位连接，不跨越高低压电位差，对现有的电缆中 间接头的绝缘不造成任何影响，安装工艺简单可靠。
图1是现有技术中的中间接头以及光缆的连接示意图。
图2是本发明连接复合光纤的高压电缆的中间接头的结构示意图。图3是本发明的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的导体连接 件的一种结构剖示图。
图4是本发明的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的导体连接 件的另一种结构剖示图。
图5是本发明的中间接头连接复合光纤的高压电缆的方法的实施 例1示意图。
图6是本发明的中间接头连接复合光纤的高压电缆的方法的实施 例2示意图。 其中，
l一导体连接件2—绝缘单元3—应力均衡单元 4一金属壳 5—通道6—第一中心导体7—第二中心导体 8—第一腔室 9一第二腔室 IO—隔板 ll一第一光缆 12—第二光缆 13—光缆接头 14一引导管 15—凸起 16—导体连接部件 17—光缆 18—光缆 19一接头盒 20—接头盒
21—中间跳线22—隔板 23—限位筋
具体实施例方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的连接复合光纤的高压 电缆的中间接头以及利用该中间接头连接复合光纤的高压电力电缆的 方法做进一步的详细说明，但不能以此来限制本发明的保护范围。
使用本发明的电缆是一种高压电力电缆，在该种电缆的导体内设 有至少一个光缆通道，光缆通道内设有至少一根光缆，通道和光缆沿 电缆轴向沿伸，分布于电缆的全长，所述光缆通道的内径大于光缆的 外径，光缆的长度大于光缆通道的长度，该光缆弯曲地分布于光缆通 道内。在使用时，光缆可以从电缆的导体内抽出一段距离，光缆还可 以靠自身的弹性回縮到光缆通道内，或者靠人工将光缆推回到光缆通 道内，回縮或者推回到光缆通道内的光缆仍弯曲分布于光缆通道内。
在两端上述的光缆进行连接过程中，必须要考虑到光缆与电缆的同时连接，还不要将光缆跨越高电势与地电势，这样可以保证安全。 本发明的中间接头就是为了实现上述电缆的光电连接而设计的。
先请看图2，图2是本发明连接复合光纤的高压电缆的中间接头的 结构示意图。由图可以看出，本发明中连接复合光纤的高压电缆的中 间接头，包括导体连接件l、绝缘单元2、应力均衡单元3和金属外壳 4。其中绝缘单元2和应力均衡单元3构成绝缘及应力均衡单元。所述 的导体连接件1为一纵截面为"工"字形的管件，该管件的中部为一 隔板，所述的隔板上开有通道5，该通道可以容纳高压电缆导体内的光 缆通过。隔板两侧为通向外部的腔室，该腔室分别用于容纳和固定两 段电缆的导体端头。导体连接件1的外侧依次设有绝缘及应力均衡单 元和金属外壳4，这些外层分布主要为起到对导电体的绝缘和保护作用。
图3是本发明的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的导体连接 件的一种结构剖示图。由图可看出，所述的隔板22上的通道为一个圆 孔，该圆孔的内径大于电缆导体内的光缆的外径。
图4是本发明的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的导体连接 件的另一种结构剖示图。导体连接件1的中间设置一限位筋23，限位 筋23的中心为通道，限位筋23乃是隔板上开设的通道过大而形成的， 或者是在一个导体连接件1的直通道内设置的阻挡导体端头的障碍。限 位筋23仅对伸入到腔室内的导体端头起到阻挡作用，使导体端头只能 伸入到导体连接件的限位筋23位置。
实施例1
图5是本发明的中间接头连接复合光纤的高压电缆的方法的实施 例1示意图。该图描述了一种利用所述的连接复合光纤的高压电缆的 中间接头的安装方法，该方法包括如下步骤
第一步为待连接的第一电缆和第二电缆分别制作电缆端头，分别 剥离出其中的第一中心导体6和第二中心导体7;
第二步从第一电缆的第一中心导体6内拉出第一光缆11，将第一 光缆11依次穿过第一腔室8、通道5和第二腔室9，并从第二腔室9中穿出一定长度；
第三步将第一中心导体6插入到第一腔室8内，并抵于隔板10 处。从第二电缆的第二中心导体7内拉出第二光缆12，并利用一个长 度大于导体连接件长度的1/2的不锈钢管为第一光缆11和第二光缆12 制作光缆接头13，该不锈钢管保护光纤熔接点和剥离出的部分光纤， 并且不锈钢管的两端分别搭接在第一光缆11和第二光缆12的外护套 上，并利用压接钳夹紧不锈钢管的两端以固定第一光缆11、第二光缆 12和光缆接头13，该光缆接头13的外径小于各电缆导体内光缆通道的 内径，使该光缆接头13可以穿入到光缆通道内；
第四步接下来分为两个阶段第一个阶段，将第二电缆的第二中 心导体7的端面靠近导体连接件1的第二腔室9的入口 ，在该阶段，可 手工协助将已连接的光缆逐渐推入电缆导体内的光缆通道内，并确保 在第二阶段开始时，光缆接头13跨跃在两个电缆导体的端面之间；第 二个阶段，将第二中心导体7的端头插入导体连接件的第二腔室9，在 该阶段，肉眼无法看到光缆，更无法手工协助将光缆推入其所在的光 缆导管，探测光缆将依靠光缆接头13的刚性，确保在此过程中不发生 明显形变而自行退入位于电缆导体中的光缆通道中，直到第二中心导 体7的端头完全插入导体连接件的第二腔室9并抵于导体连接件的隔板 上，利用压接钳使导体连接件夹紧导体端头；
第五步按照常规工序完成电缆接头的后续制作。
实施例2
图6是本发明的中间接头连接复合光纤的高压电缆的方法的实施 例2示意图。该图描述了一种利用所述的连接复合光纤的高压电缆的 中间接头的安装方法，该方法包括如下步骤
第一步为待连接的第一电缆和第二电缆分别制作电缆端头，分别 剥离出第一中心导体6和第二中心导体7;
第二步从第一电缆的第一中心导体6内拉出第一光缆11，将该第 一光缆11穿过引导管14并露出适当的长度，引导管14为铜材料制成，并在其中间部位具有圆盘状的凸起15，该引导管14的外径和电缆 导体中的光缆通道的内径为松配合，凸起15的外径大于光缆通道的内 径，将引导管14的一端插入到第一导体6的光缆通道内直至凸起15 处；
第三步导体连接件1的第一腔室8套入第一导体6，直至隔板10 处，从第二电缆的第二导体7内拉出第二光缆12,并为第一光缆11和 第二光缆12制作光缆接头16，该光缆接头16两端搭接在第一光缆11 和第二光缆12的外护套上，利用压接钳夹紧光缆接头16的两个端头， 使第一光缆11、第二光缆12和光缆接头16连接成一体；
第四步接下来分为两个阶段。第一个阶段，将第二电缆的第二导 体7端面靠近导体连接件1的第二腔室9的入口，在该阶段，可手工协 助将已连接的光缆逐渐推入其所在的位于电缆导体内的光缆通道内；第 二个阶段，将第二导体7的端头插入导体连接件的第二腔室9，使引导 管14在第二腔室9的一端伸入到第二导体7的光缆通道内，直到第二 导体7的端头完全插入导体连接件的第二腔室9，直至抵于隔板处，并 利用压接钳将导体连接件夹紧各导体端头；
第五步按照常规工序完成电缆接头的后续制作。
毫无疑问，本发明的连接复合光纤的高压电缆的中间接头及连接 高压电缆的方法还有其他的结构替代和材料选择，并不局限于上述实 施例中提到的部分。总而言之，本发明的保护内容还包括其他对于本 领域技术人员来讲显而易见的变换和替代。
权利要求
1. 一种连接复合光纤的高压电缆的中间接头，包括导体连接件、绝缘及应力均衡单元和金属外壳，所述的导体连接件为一纵截面为“工”字形的管件，该管件的中部为一隔板，隔板的两侧为通向外部的腔室，高压电缆的两个导体端头可分别放置于导体连接件内隔板两侧的腔室内，导体连接件的外侧依次有绝缘及应力均衡单元和金属外壳，其特征在于，所述的隔板上开有至少一个容纳高压电缆导体内的光缆穿过的通道。
2. 根据权利要求1所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头， 其特征在于，所述的电缆的导体内设有至少一个光缆通道，每个光缆 通道内设有至少一根光缆，通道和光缆沿电缆轴向沿伸，分布于电缆 的全长，所述光缆通道的直径大于所述的光缆的直径，所述光缆的长 度大于所述光缆通道的长度，该光缆弯曲地分布于所述的光缆通道 内。
3. —种利用权利要求2所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接 头的安装方法，其特征在于，该方法包括如下步骤第一步为待连接的第一电缆和第二电缆分别制作电缆端头； 第二步从第一电缆的导体内拉出光缆A，并穿过导体连接件； 第三步从第二电缆的导体内拉出光缆B，并为光缆A和光缆B制 作光缆接头；第四步将第一电缆及第二电缆的导体端头分别插入导体连接件的 两个腔室内，并利用压接钳将导体连接件和导体端头夹紧； 第五步按照常规工序完成电缆接头的后续制作。
4. 根据权利要求3所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的 安装方法，所述的光缆接头为一刚性管件，其两端分别和两段光缆的 外护套进行力学连接。
5. 根据权利要求4所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的 安装方法，其特征在于，所述的光缆接头的制作材料为铜、或以铜为主要成分的合金、或为铝、或以铝为主要成分的合金、或为奥氏体不 锈钢。
6. 根据权利要求3所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的 安装方法，其特征在于，所述的光缆接头为一个带有刚性骨架的热熔 塑料管。
7. 根据权利要求4所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的 安装方法，所述的光缆接头的长度大于所述的导体连接件长度的1/2， 其外径小于导体内光缆通道的内径。
8. —种利用权利要求2所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接 头的安装方法，其特征在于，该方法包括如下步骤第一步为待连接的第一电缆和第二电缆分别制作电缆端头；第二步从第一电缆的导体内拉出光缆A,并将光缆A穿过导体连 接件和一引导管；第三步从第二电缆的导体内拉出光缆B，并为光缆A和B制作光缆接头；第四步将第一电缆的导体端头和第二电缆的导体端头分别插入导 体连接件的两个腔室内并抵于所述的隔板上，所述的引导管的两端分 别插入第一电缆和第二电缆的光缆通道内，并利用压接钳使导体连接 件夹紧导体端头；第五步按照常规工序完成电缆接头的后续制作。
9. 根据权利要求8所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的安装方法，所述的引导管内径大于所述的光缆接头的外径，所述的引导管外径小于导体内光缆通道的内径，并且其外壁设有一凸起，该凸 起至其中至少一个端头的长度大于导体连接件长度的1/2。
10. 根据权利要求8所述的连接复合光纤的高压电缆的中间接头的 安装方法，其特征在于，所述的引导管的制作材料为铜、或以铜为主 要成分的合金、或为铝、或以铝为主要成分的合金、或为奥氏体不锈 钢。
全文摘要
本发明涉及一种连接复合光纤的高压电缆的中间接头，包括导体连接件、绝缘及应力均衡单元和金属外壳，所述的导体连接件为一纵截面为“工”字形的管件，该管件的中部为一隔板，隔板的两侧为通向外部的腔室，高压电缆的两个导体端头可分别放置于导体连接件内隔板两侧的腔室内，导体连接件的外侧依次有绝缘及应力均衡单元和金属外壳，所述的隔板上开有至少一个容纳高压电缆导体内的光缆穿过的通道。本发明的中间接头实现了复合光纤的高压电力电缆的电气和光学连接。
文档编号H02G15/08GK101459329SQ20071017219
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者张东明, 张成先, 进 曹, 峰 杨, 林宗强, 浩 赵 申请人:上海波汇通信科技有限公司