高压大截面电缆热位移监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种高压大截面电缆热位移监测装置，尤其针对电缆由于受热机械力引起的位移变化的监测。

背景技术：

随着经济建设的迅速发展，高电压长距离大截面电缆得到越来越多的广泛运用，高压电缆在运行中受到的热机械力正成为导致电力电缆故障的主要原因之一，经统计，南京地区近几年的高压电缆故障，由热机械力引起的故障比例已高达36.2%。但由于国内外对热应力这方面的研究甚少，因此在高压电缆故障分析的时候该原因会很容易被忽略，而将其他原因误认为是导致故障的最根本原因，从而无法了解事实真相，无法从故障中吸取经验教训来提高电缆的运行管理水平，也就无法避免下一次由热机械力的作用导致电缆故障的发生。

电缆内部由于负荷电流变化而引起导体温度变化（或环境温度改变时），使得电缆产生热胀冷缩的变化，由此产生的膨胀或收缩力总称为热机械力。热机械力导致电缆产生的变形、位移等现象统称为热机械效应。常规电力电缆结构为导体、绝缘、金属护套、塑料护套，电缆用塑料与导体材料的应力应变差异较大。特别是长距离、大截面的电力电缆，一旦产生热伸长，将对电缆本体、接头、终端产生较大的破坏：一方面，如果不采取有效的应对措施，则会导致电缆起拱、位移、过分弯曲甚至损坏电缆；另一方面，电缆在热机械力的作用下将反复出现弯曲变形，使电缆金属护套产生疲劳应变，造成电缆本体及其附件的损失，发生电力故障。

目前，国内外对电缆运行中受热机械力研究少之又少，且并没有针对运行中的热机械力引起的形变位移进行监测的装置成果。因此急需一套监测高压大截面电缆热位移状态的监测装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决技术问题是：提供一种便于运行维护人员进行察看电缆的轴向和幅向位移，并能够提早发现异常避免故障的发生或扩大的高压大截面电缆热位移监测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种高压大截面电缆热位移监测装置，包括第一位移传感器、第二位移传感器和数据采集模块，所述第一位移传感器设置在相邻抱箍间电缆打弯的最低处，所述第一位移传感器的正下方设有与所述第一位移传感器相适配的辅助基座，所述辅助基座的顶面水平设置；所述第二位移传感器设置在靠近抱箍的电缆表面处，该抱箍朝向第二位移传感器的一侧设有竖直的反射面，用于测量该处与其邻近的抱箍之间的水平距离；所述第一位移传感器和第二位移传感器均与数据采集模块连接，所述数据采集模块与显示模块连接，用于实时显示数据采集模块采集的数据。

本实用新型用于监测高压大截面电缆在受热机械力影响的情况下引起的位移变化，包括监测轴向的位移变化以及幅向的位移变化。测量电缆幅向位移变化时，在地面上设置辅助基座作为测量的基准面，将第一位移传感器设置在，测量相邻抱箍间的一段电缆中间打弯最低处的离地高度，以此高度的变化情况来反映电缆幅向位移变化情况；而在测量电缆轴向位移变化时，将第二位移传感器置于电缆靠近抱箍处的表面上，测量该处到电缆抱箍的水平距离，以此距离的变化情况来反映电缆轴向位移变化情况。本实用新型通过显示模块，便于运行维护人员进行实时察看电缆的轴向位移变化和幅向位移变化，提早发现异常避免故障的发生或扩大。

上述技术方案的进一步改进是：还包括与数据采集模块连接的存储模块。这样可以将数据采集模块采集的数据进行存储，从而方便进行整体观察及后续处理。

上述技术方案的再进一步改进是：还包括分别安装在电缆表面和电缆隧道壁上的两个铂热电阻测温模块，所述铂热电阻测温模块与数据采集模块连接。所述铂热电阻测温模块用于测量电缆的表面温度以及电缆环境温度。

上述技术方案的再进一步改进是：还包括套装在所述电缆外侧的环形感应线圈电流互感器，所述电流互感器与数据采集模块连接。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的幅向位移监测示意图。

图3是本实用新型实施例的轴向位移监测示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的高压大截面电缆热位移监测装置，如图1-3所示，包括第一位移传感器2-1、第二位移传感器2-2和数据采集模块8，第一位移传感器2-1设置在相邻抱箍4间电缆1打弯的最低处，第一位移传感器2-1的正下方设有与第一位移传感器2-1相适配的辅助基座3，辅助基座3的顶面水平设置作为幅向位移测量的基准面。通常，电缆1在受热机械力影响下，电缆1会发生幅向位移，通过测量电缆中间打弯最低处的离地高度可以反映电缆1的幅向位移变化。本实施例选用激光位移传感器进行非接触式测量，该传感器精度高量程小，需要在地面上安装一个辅助基座3，从而将测量距离控制在传感器量程范围内并且充当反射面（与水平面平行）。如图2所示，相邻两个抱箍4之间的距离为L，第一位移传感器2-1到辅助基座3的顶面的距离为H，幅向位移为d。

如图3所示，第二位移传感器2-2设置在靠近抱箍4的电缆1表面处，该抱箍朝向第二位移传感器的一侧设有竖直（即垂直于水平面）的反射面，用于测量该处与其邻近的抱箍4之间的水平距离X。在测量轴向位移时，在离抱箍处较近的一段电缆可视为直线段。将激光位移传感器固定在电缆上表面，使激光发射面与平行于水平面，同时在抱箍左侧安装一个反射面（垂直于水平面），测量传感器到反射面的距离X，以此距离的变化反映电缆的轴向位移e。

如图1所示，第一位移传感器2-1和第二位移传感器2-2均与数据采集模块8连接，数据采集模块8与显示模块6连接。

本实施例还包括与数据采集模块8连接的存储模块5。这样可以将数据采集模块8采集的数据进行存储，从而方便进行整体观察及后续处理。

本实施例还可以作以下改进：1）在电缆1表面和电缆隧道壁上安装两个铂热电阻测温模块2-4，铂热电阻测温模块2-4与数据采集模块8连接。铂热电阻测温模块2-4用于测量电缆的表面温度以及电缆环境温度。测电缆便面温度的铂热电阻测温模块2-4需要将其探头固定在电缆表面；测电缆环境温度的铂热电阻测温模块2-4引线需要固定于隧道壁上，将其探头探出置于电缆隧道环境中。

2）电缆1外侧套装有环形感应线圈电流互感器2-3，电流互感器2-3与数据采集模块8连接。

通过上述改进，本实施例中第一位移传感器、第二位移传感器、铂热电阻测温模块和电流互感器测量得到的模拟信号，通过数据采集模块进行采集并进行A/D转化变成数字信号，然后将处理后的数据用于显示模块和存储模块。

本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本实用新型要求的保护范围。