专利名称：用于电缆导体温度测量的环形传感器及其制造方法
技术领域：
本发明属于一种电缆导体温度测量器件，特别是一种用于电缆导体 温度测量的环形传感器及其制造方法。
背景技术：
由于城市建设的需要，市区内新建的电力主干线通常摒弃以往的架 空线传输方式而采用在地下专用隧道或土壤中直接敷设的电力电缆线 路，以避免架空电线的电磁干扰、占地面积过大等对城市规划的不利影 响。现有的电力电缆通常采用固体材料作为保证其电气绝缘性能的主要 部分，其可靠性是电力电缆中最重要的因素。而在实际应用中，电缆材
关系，电缆业内对此技术领域已经开展了多年的科研探索。传统的测量 方法通常采用普通的点温式温度传感器，安装时需要将地电缆本体纵向 剖开，并采用传统的紧扎固定方式将点温传感器感温部分与电缆导体部
分进行接触式固定，这样的测试和安装方法存在下列不足1、对电缆进 行的解剖和还原范围过大，对电缆本体的结构和热场分布产生影响，测 量数据与原始电缆存在理论误差；2、传感器的安装与固定采用普通接触 方式，传感器与被测导体的温度传递效果和可靠性差；3、工作量大， 安装工艺繁瑣。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在最小化改变电缆结构和热场分布影 响的同时，实现对狭小空间内电缆导体温度快速、精确测量的用于电缆
导体温度测量的环形传感器及其制造方法，以克服上述的不足。
为了实现上述目的，本发明的环形传感器由两#^热电偶导线制成，
其特点是热电偶导线的感温端部为半圆环形状，在热电偶导线的感温 端部还焊接有一个铜环垫片。
上述热电偶导线的感温端部导线为紧密螺旋结构。
上述热电偶导线的出线方向与所述感温端部的半圓环平面呈垂直方向。
上述热电偶导线采用T型或其他分度类型的热电偶材质。
本发明的环形传感器的制作方法按以下步骤完成
第一步骤将热电偶两根导线端部的表面绝缘涂层清除，并将端部 剪齐后平行紧密排列；
第二步骤将热电偶导线端部弯曲成半圓环形状，端部剪平并清洗 干净后，均匀着锡；
第三步骤采用铜环垫片作为感温电极的载体，将铜片清洁后均匀 着锡，并将半圓环状的热电偶导线端部焊接在铜片的着锡平面内，并确 保铜片内外边缘的完整；
第四步骤将铜片着锡平面内未焊接的热电偶导线端部的部分补充
焊锡，使得铜片上部环状焊锡层的高度相当，并将焊锡表面处理平整； 第五步骤将热电偶导线的出线方向调整为与圓环电极平面方向垂
直，并将环状电极的内外边缘处理平整，完成环状感温电极的制作。
在第一步骤和第二步骤之间将热电偶导线端部去除表面绝缘涂层部
分清洗干净，自绝缘边界处开始将其处理成紧密螺旋结构，以消除高强
磁场对热电偶信号的杂波干扰。
本发明还提供了 一种环形传感器的安装方法，其具体步骤是
第一步在电缆需要测量温度的部位制作圆孔，直到接触电缆导体 表面为止；
第二步在电缆导体表面安装环形温度传感器的环形感温电极部分， 并对出线部分进行绑扎和固定；
第三步使用填充材料和密封材料对安装孔洞进行还原和密封； 第四步将传感器出线部分的信号输出接至数字化温度采集单元，
对温度传感器的信号输出进行测量。
上述填充材料采用与电缆绝缘层材质相同的交联聚乙烯材料或近
似材料。
本发明的优点在于能够根据研究需要，对狭小空间内电缆本体的任 意部位实现导体温度的精确实时测量，以实现对电缆线路在不同线路负 荷时的运行状态和导体温度进行有效的监控，为电缆线路的安全运行提 供科学有效技术信息的目的。
图1为本发明环形传感器的结构示意图。 图2为本发明环形传感器的制作流程图。 图3为本发明环形传感器安装的流程图。 图4为本发明环形传感器的安装示意图。
图中1-环形传感器、2-铜环垫片、3-传感器出线部分、4-非 磁性紧固件、5-填充材料、6-密封层、7-温度采集单元、8-电缆、 9-电缆导体、10-电缆表面安装孔、11-导体表面安装孔。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明的环形传感器由两根热电偶导线制成，热电偶导线的感温端 部为紧密螺旋结构的半圓环形状，在热电偶导线的感温端部还焊接有一 个铜环垫片。
本发明的环形传感器采用精度为0. 5级的工业T型热电偶作为传感 材料，按照下列方式进行制作
1、 采用截面0. 5mn 的T型热电偶导线制作传感器的环状感温电极， 热电偶导线应有漆包涂层。将热电偶两根导线端部约5 mm~7 mm长度的 表面绝缘涂层清除，并将端部剪齐后平行紧密排列。
2、 将热电偶导线端部去除表面绝缘涂层部分清洗干净，自绝缘边界 处开始将其处理成紧密螺旋结构，以消除高强^磁场对热电偶信号的杂波干扰。
3、 将螺旋状热电偶丝端部弯曲成直径为cl)8mm左右的半圆环形状，
端部剪平并清洗干净后，均匀着锡。
4、 釆用4)8mm的铜环垫片作为感温电极的载体。将铜片清洁后均匀 着锡，并将半圆环状的螺旋状热电偶丝焊接在铜片的着锡平面内，并确 保铜片内外边缘的完整。
5、 将铜片着锡平面内未悍接感温电极的部分补充焊锡，使得铜片上 部环状焊锡层的高度相当，并将焊锡表面处理平整。
6、 将热电偶丝的出线方向调整为与圓环电极平面方向垂直，并将环 状电极的内外边缘处理平整，完成环状感温电极的制作。
环状传感器制作完毕后，按照下列方式进行安装
1、在电缆准备测量温度的部位进行清洁并标记，传感器的安装应当
在电缆的上表面进行；
2 、使用直径较大的直钻头在采用相同原材料的交联电缆绝缘层中横 向钻取若干螺旋状交联绝缘材料，作为填充材料；
3、 使用直径c])lO mm的直钻头在电缆表面向导体方向垂直钻孔，钻 头达到导体表面即停止，尽量不对导体表面产生损伤。
4、 使用直径cj)2.5 mm或小3 mm加长直钻头将钻孔内的导体表面附 着物清除，并用压缩空气清洁安装孔内的边角部分，完成电缆表面安装 孔的制作；
5、 ^f吏用直径4)2. 5 mm或小3 mm加长直钻头在安装孔内的导体表面 正中央钻孔，深度3mm 5mm,并用压缩空气清洁创面，完成导体表面定 位孔的制作；
6、 将制作好的传感器的环状感温端部清理干净，并平缓放入电缆表 面安装孔内，直到与电缆导体表面接触；
7、 使用非磁性紧固件，将温度传感器的环状感温端部紧密固定在电 缆导体的导体表面定位孔表面，并注意不能损伤感温电极的测量出线；
8、 将步骤2钻取的填充材料緩慢填入电缆表面安装孔内，并用木槌 和小木棒小心夯实。填充材料应填充至电缆表面高度；
9、 使用密封材料将电缆表面安装孔表面填实并密封，外侧使用绝缘 防水胶带和黑色PVC胶带以1/2搭盖的方式反复绕包两层。
10、 将温度传感器的出线部分在电缆表面安装孔附近的电缆表面正 反S型固定后，沿垂直方向远离电缆，然后接至数字化温度测量单元， 完成温度传感器的安装，温度传感器安装完毕后，就可以使用数字化温 度采集单元实现对温度信号的测量。 本发明环状感温电极可以采用T型或其他分度类型的热电偶材质；
非磁性紧固件可以采用不锈钢、铜或其他非磁性材料制成，并可采用自
攻螺钉或其他结构方式实现对感温电极的固定功能；填充材料可以采用 与电缆绝缘层材质相同的交联聚乙烯材料或近似材料，以实现绝缘层开 放部分的结构和热场分布还原。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现
有技术。
权利要求
1、一种用于电缆导体温度测量的环形传感器，由两根热电偶导线制成，其特征在于:热电偶导线的感温端部为半圆环形状，在热电偶导线的感温端部还焊接有一个铜环垫片。
2、 如权利要求1所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器，其特 征在于热电偶导线的感温端部导线为紧密螺旋结构。
3、 如权利要求1所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器，其特 征在于热电偶导线的出线方向与所述感温端部的半圆环平面呈垂直方 向。
4、 如权利要求1所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器，其特 征在于热电偶导线采用T型或其他分度类型的热电偶材质。
5、 如权利要求1所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器，其制 作方法按以下步骤完成第一步骤将热电偶两根导线端部的表面绝缘涂层清除，并将端部 剪齐后平行紧密排列；第二步骤将热电偶导线端部弯曲成半圆环形状，端部剪平并清洗干净后，均匀着锡；第三步骤采用铜环垫片作为感温电极的载体，将铜片清洁后均匀 着锡，并将半圆环状的热电偶导线端部焊接在铜片的着锡平面内，并确 保铜片内外边缘的完整；第四步骤将铜片着锡平面内未焊接的热电偶导线端部的部分补充 焊锡，使得铜片上部环状焊锡层的高度相当，并将焊锡表面处理平整；第五步骤将热电偶导线的出线方向调整为与圓环电极平面方向垂直，并将环状电极的内外边缘处理平整，完成环状感温电极的制作。
6、 如权利要求5所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器的制作 方法，其特征在于在第一步骤和第二步骤之间将热电偶导线端部去除 表面绝缘涂层部分清洗干净，自绝缘边界处开始将其处理成紧密螺旋结 构，以消除高强磁场对热电偶信号的杂波干扰。
7、 如权利要求1所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器，其安 装方法是第一步在电缆需要测量温度的部位制作圓孔，直到接触电缆导体 表面为止；第二步在电缆导体表面安装环形温度传感器的环形感温电极部分， 并对出线部分进行绑扎和固定；第三步使用填充材料和密封材料对安装孔洞进行还原和密封； 第四步将传感器出线部分的信号输出接至数字化温度采集单元，对温度传感器的信号输出进行测量。
8、如权利要求7所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器安装 方法，其特征在于具体步骤是a、 在电缆准备测量温度的部位进行清洁并标记，传感器的安装应当 在电缆的上表面进行；b、 使用直径较大的直钻头在采用相同原材料的交联电缆绝缘层中横 向钻取若干螺旋状交联绝缘材料，作为填充材料备用；c、 使用直钻头在电缆表面向导体方向垂直钻孔，钻头达到导体表面 即停止，尽量不对导体表面产生损伤；d、 使用直径加长直钻头将钻孔内的导体表面附着物清除，并用压缩空气清洁安装孔内的边角部分，完成电缆表面安装孔的制作；e、 使用加长直钻头在电缆表面安装孔内的导体表面正中央钻孔，并 用压缩空气清洁创面，完成导体表面定位孔的制作；f、 将制作好的传感器的环状感温端部清理干净，并平緩放入电缆表 面安装孔内，直到与电缆导体表面接触；g、 使用非磁性紧固件，将温度传感器的环状感温端部紧密固定在电 缆导体的导体表面定位孔表面，并注意不能损伤感温电极的测量出线；h、 将步骤b钻取的填充材料緩慢填入电缆表面安装孔内，并用木槌 和小木棒小心夯实。填充材料应填充至电缆表面高度；i、 使用密封材料将电缆表面安装孔表面填实并密封，外侧使用绝缘 防水胶带和黑色PVC胶带以1/2搭盖的方式反复绕包两层；S型固定后，沿垂直方向远离电缆，然后接至数字化温度测量单元，完成 温度传感器的安装。
9、如权利要求8所述的用于电缆导体温度测量的环形传感器安装 方法，其特征在于填充材料采用与电缆绝缘层材质相同的交联聚乙烯 材料或近似材料；非磁性紧固件可以采用不锈钢、铜或其他非磁性材料 制成。
全文摘要
本发明涉及一种用于电缆导体温度测量的环形传感器及其制作方法，环形传感器由两根热电偶导线制成，其特点是热电偶导线的感温端部为半圆环形状，在热电偶导线的感温端部还焊接有一个铜环垫；制作方法是将热电偶两根导线端部弯曲成半圆环形状，均匀着锡；将热电偶导线端部焊接在铜片的着锡平面内；将铜片着锡平面内未焊接的热电偶导线端部的部分补充焊锡，使得铜片上部环状焊锡层的高度相当完成环状感温电极的制作。本发明的优点在于能够根据研究需要，对狭小空间内电缆本体的任意部位实现导体温度的精确实时测量，以实现对电缆线路在不同线路负荷时的运行状态和导体温度进行有效的监控，为电缆线路的安全运行提供科学有效技术信息的目的。
文档编号G01K7/02GK101387558SQ20081019749
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者徐林华, 杨黎明 申请人:国网武汉高压研究院