电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置及其方法与流程

1.本发明属于电缆终端保护领域，尤其是电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置及其方法。


背景技术：

2.随着电网规模迅速扩大和用电需求的迅猛增长，社会对电网供电可靠性要求越来越高。电力电缆作为城市输配电网的重要组成，其安全稳定运行对确保社会民生具有重要作用。根据近年来电力电缆运行及故障情况，电缆终端因封铅不良导致受力脱焊，最终引发故障停电的事故时有发生，而现有运维手段难以发现此类缺陷，在封铅受力脱焊初期未能及时有效发现，导致缺陷扩大引发故障。因此针对电力电缆终端封铅受力脱焊缺陷有待进一步制定相应措施，防止此类问题导致电缆线路停电，并此基础上提出预防措施及预警方法，提高电力电缆线路的整体安全。
3.现有的电力电缆终端封铅工艺在完成电缆铝护套、终端尾管之间的焊铅后，为了防止电缆自重拉扯封铅，要求在封铅下部电缆上安装两道抱箍卡紧电缆，这样电缆自重主要依靠两道抱箍承受，减轻了封铅处的受力负担。但是随着电缆运行时间增加，抱箍的抱紧力逐渐松弛，导致封铅处受力增加，在封铅工艺不佳、环境气温突变时可能出现封铅脱焊，导致电缆铝护层接地失效，逐渐引发电缆故障。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置及其方法，加强了电缆终端封铅承受机械载荷的能力、应对温度骤变的能力，防止封铅受力、温度骤变导致脱焊，同时具备封铅脱焊指示及预警功能，方便运维人员及时发现并处理缺陷，确保了电缆终端封铅的运行可靠性。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置，包括电缆终端、金属法兰、终端塔平台、终端尾管、电缆金属护层、封铅、终端尾管接地线、终端封铅机械加固支架、封铅脱焊指示层、封铅受潮指示层、接地失效预警模块、封铅加热保温模块、自取电电源和控制主机，所述电缆终端固定在金属法兰的顶部，金属法兰四周的底部通过支柱绝缘子固定在终端塔平台的顶部，金属法兰中心底部固定终端封铅机械加固支架，终端尾管固定于金属法兰的底部，终端尾管通过终端尾管接地线接地，终端尾管底部通过封铅固定连接电缆金属护层，电缆金属护层连固定接终端封铅机械加固支架，封铅脱焊指示层安装于封铅的表面，封铅受潮指示层安装于封铅脱焊指示层的内侧，接地失效预警模块安装于电缆金属护层表面，自取电电源分别连接接地失效预警模块、封铅加热保温模块和控制主机用于供电，接地失效预警模块和封铅加热保温模块连接控制主机。
7.而且，所述终端封铅机械加固支架包括铝合金支撑柱和橡胶隔垫，铝合金支撑柱顶部通过螺栓连接金属法兰中心底部，同时在铝合金支撑柱与金属法兰中心底部连接处填
充橡胶隔垫，铝合金支撑柱底部和电缆金属护层焊接固定。
8.而且，所述封铅脱焊指示层的材质采用环氧树脂。
9.而且，所述封铅受潮指示层的材质采用变色硅胶。
10.而且，所述接地失效预警模块包括电位差测量模块、接地电流测量单元和工频电流互感器，电位差测量模块的测量一端连接电缆金属护层，电位差测量模块的测量另一端连接终端尾管，工频电流互感器固定于终端尾管接地线，接地电流测量单元连接工频电流互感器测量终端尾管接地线上的接地电流。
11.而且，所述封铅加热保温模块包括阻燃感温线、阻燃伴热带、阻燃保温毯，其中，阻燃保温毯通过拉链包裹在铝合金支撑柱四周，阻燃感温线和阻燃伴热带盘绕在阻燃保温毯，用于感知温度并进行对阻燃保温毯进行加热。
12.而且，所述自取电电源包括储能电池、太阳能板和取电线圈，储能电池分别连接太阳能板和取电线圈，取电线圈安装在电缆，太阳能板安装在终端塔平台上。
13.而且，所述控制主机包括取电线圈接口、太阳能板接口、电位差测量单元接口、工频电流互感器接口、阻燃感温线接口、阻燃伴热带接口、处理器、显示屏、无线传输模块、温度增加按钮、温度降低按钮和安装及确认按钮，其中处理器分别连接取电线圈接口和太阳能板接口用于接收电源，处理器分别连接电位差测量单元接口、工频电流互感器接口、阻燃感温线接口和阻燃伴热带接口，用于接收测量信息及控制阻燃伴热带进行加热，显示屏连接处理器用于显示检测数据及设定参数，温度增加按钮、温度降低按钮和安装及确认按钮分别连接处理器，用于设定参数的输入，无线传输模块连接处理器，用于远程输入。
14.一种电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置的保护预警方法，包括以下步骤：
15.步骤1、维护人员通过控制主机的温度增加按钮、温度降低按钮和安装及确认按钮安装阻燃保温毯的设定温度，阻燃保温毯中的阻燃感温线判断当前温度低于超所设定温度，若低于设定温度，则阻燃伴热带进行加热；
16.步骤2、维护人员观察封铅脱焊指示层是否受力破碎断裂，进而判断铅封是否受力脱焊；
17.步骤3、维护人员观察封铅受潮指示层是否变色，进而判断铅封是否受潮；
18.步骤4、维护人员观察控制主机显示屏上的电位差数值和接地电流数值，预警封铅脱焊导致的接地失效。
19.本发明的优点和积极效果是：
20.本发明通过在金属法兰底部安装终端封铅机械加固支架分散电缆下沉的重力，防止封铅受力脱焊，在铅封表面安装封铅脱焊指示层和封铅受潮指示层，检测铅封是否受力破碎断裂或者受潮发生电化学腐蚀，接地失效预警模块安装在电缆金属护层，检测电位差数值和接地电流数值，封铅加热保温模块设置在终端封铅机械加固支架表面进行加热保温，控制主机显示监测数据以及调整加热参数。本发明加强了电缆终端封铅承受机械载荷的能力，防止封铅受力导致脱焊，同时从肉眼直观角度、电气角度具备封铅脱焊指示及预警功能，方便运维人员及时发现封铅脱焊并尽快处理缺陷，此外，为了防止温度突变影响，安装了温度保温模块，防止温度骤变导致的封铅脱焊，进一步提升了电缆终端封铅的运行可靠性。
附图说明
21.图1为本发明的结构图；
22.图2为控制主机放大示意图。
23.1-电缆终端；2-金属法兰；3-终端塔平台；4-终端尾管；5-电缆金属护层；6-封铅；7-铝合金支撑柱；8-橡胶隔垫；9-封铅脱焊指示层；10-封铅受潮指示层；11-电位差测量单元；12-工频电流互感器；13-终端尾管接地线；14-储能电池；15-控制主机；16-取电线圈；
24.17-太阳能板；18-阻燃保温毯(内含阻燃感温线、阻燃伴热带)；19-拉链；20-取电线圈接口；21-太阳能板接口；22-电位差测量单元接口；23-工频电流互感器接口；24-阻燃感温线接口；25-阻燃伴热带接口；26-显示屏；27-温度增加按钮；28-温度降低按钮；29-安装及确认按钮。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明做进一步详述。
26.电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置，如图1所示，包括电缆终端1、金属法兰2、终端塔平台3、终端尾管4、电缆金属护层5、封铅6、终端尾管接地线13、终端封铅机械加固支架、封铅脱焊指示层9、封铅受潮指示层10、接地失效预警模块、封铅加热保温模块、自取电电源和控制主机15，所述电缆终端固定在金属法兰的顶部，金属法兰四周的底部通过支柱绝缘子固定在终端塔平台的顶部，金属法兰中心底部固定终端封铅机械加固支架，终端尾管固定于金属法兰的底部，终端尾管通过终端尾管接地线接地，终端尾管底部通过封铅固定连接电缆金属护层，电缆金属护层连固定接终端封铅机械加固支架，封铅脱焊指示层安装于封铅的表面，封铅受潮指示层安装于封铅脱焊指示层的内侧，接地失效预警模块安装于电缆金属护层表面，自取电电源分别连接接地失效预警模块、封铅加热保温模块和控制主机用于供电，接地失效预警模块和封铅加热保温模块连接控制主机。
27.终端封铅机械加固支架包括4根铝合金支撑柱7和橡胶隔垫8，铝合金支撑柱顶部通过螺栓连接金属法兰中心底部，同时在铝合金支撑柱与金属法兰中心底部连接处填充橡胶隔垫，铝合金材质铝合金支撑柱以及橡胶隔垫能够防止在支架上形成局部环流，铝合金支撑柱底部和电缆金属护层焊接固定，当电缆因自重发生下沉时，重量将分散到铝合金支撑柱上，起到防止封铅受力脱焊的作用。
28.封铅脱焊指示层包覆在封铅最外层，主要材质为环氧树脂，当封铅脱焊时将出现相对位移，由于环氧树脂机械强度低于金属，封铅处出现相对位移时将导致环氧树脂制成的封铅脱焊指示层受力破碎断裂，巡视人员通过观察即可发现异常，便于及时发现和处理封铅脱焊缺陷；同时环氧树脂本身具有较好的化学稳定性，对封铅也起到防潮、防腐蚀的作用。
29.封铅受潮指示层包覆在封铅脱焊指示层内侧，主要由变色硅胶构成，当潮气进入封铅处时，变色硅胶吸收水分，封铅受潮指示层出现显色变化，该部分主要起到封铅外部防潮措施失效后吸收水分，防止封铅受潮发生电化学腐蚀，同时在检修人员对封铅进行修理作业时，告知检修人员是否存在受潮的作用。
30.接地失效预警模块包括电位差测量模块11、接地电流测量单元和工频电流互感器12，电位差测量模块的测量一端连接电缆金属护层，电位差测量模块的测量另一端连接终
端尾管，当封铅脱焊时，电缆金属护层与终端尾管之间将失去直接电气连接，在负荷电流和分布电容的作用下，电缆金属护层与终端尾管之间将产生电位差，此时电位差测量单元将电位差数值测量出来并传输至控制主机，控制主机的显示屏显示电位差数值，并远传发送预警信息，以便向运维人员预警；接地电流测量单元安装在控制主机内，工频电流互感器固定于终端尾管接地线，接地电流测量单元连接工频电流互感器测量终端尾管接地线上的接地电流，当封铅脱焊时，接地电流将出现明显变化，工频电流互感器将测量的接地电流数值通过接地电流测量单元传输至控制主机，控制主机的显示屏显示接地电流数值，并远传发送预警信息，以便向运维人员预警。其中，电位差测量单元、接地电流测量单元的目的均是为了预警封铅脱焊导致的接地失效，两者原理不同，任意单元出现异常时均会发出预警信号，起到了双重预警保护的作用。
31.封铅加热保温模块包括阻燃感温线、阻燃伴热带、阻燃保温毯18，阻燃感温线和阻燃伴热带安装在阻燃保温毯内部，其中，阻燃保温毯包裹在铝合金支撑柱四周，阻燃保温毯上安装有4条拉链及卡扣，当不需要使用加热保温功能时，可将拉链拉开，将阻燃保温毯卷起收纳在铝合金支撑梁上，用于当终端运行在温度变化较大环境时，对封铅6进行保温，以防温度骤变导致封铅脱焊。同时在控制主机上使用温度增加按钮、温度降低按钮和安装及确认按钮设定保温温度下限t1和温度上限t2，按钮操作时，首先按下安装/确认按钮进入保温温度下限t1安装状态，温度增加按钮每按一次温度增加0.1℃，温度降低按钮每按一次温度降低0.1℃，再次按下安装及确认按钮进入保温温度上限t2安装状态，温度调节方法相同，保温温度上限t2均安装完毕后，按下安装/确认按钮确认温度安装范围。当阻燃感温线感知到环境温度超出安装的温度范围时，控制主机使阻燃伴热带通电开始加热，当温度加热到预设区间中值(t1+t2)/2时停止加热，控制主机显示屏上实时显示当前温度，当温度再次超出安装的温度范围时，阻燃伴热带再次通电加热。
32.自取电电源包括储能电池14、太阳能板17和取电线圈16，储能电池分别连接太阳能板和取电线圈，取电线圈安装在电缆上，通过电缆中负荷电流进行感应取电；太阳能板安装在终端塔平台上，在日照期间进行充电。
33.如图2所示，控制主机包括取电线圈接口20、太阳能板接口21、电位差测量单元接口22、工频电流互感器接口23、阻燃感温线接口24、阻燃伴热带接口25、处理器、无线传输模块、显示屏26、温度增加按钮27、温度降低按钮28和安装及确认按钮29，其中处理器分别连接取电线圈接口和太阳能板接口用于接收电源，处理器分别连接电位差测量单元接口、工频电流互感器接口、阻燃感温线接口和阻燃伴热带接口，用于接收测量信息及控制阻燃伴热带进行加热，显示屏连接处理器用于显示检测数据及设定参数，温度增加按钮、温度降低按钮和安装及确认按钮分别连接处理器，用于设定参数的输入，无线传输模块连接处理器，用于远程输入。
34.一种电力电缆终端封铅防脱焊保护预警装置的保护预警方法，包括以下步骤：
35.步骤1、维护人员通过控制主机的温度增加按钮、温度降低按钮和安装及确认按钮安装阻燃保温毯的设定温度，阻燃保温毯中的阻燃感温线判断当前温度低于超所设定温度，若低于设定温度，则阻燃伴热带进行加热；
36.步骤2、维护人员观察封铅脱焊指示层是否受力破碎断裂，进而判断铅封是否受力脱焊；
37.步骤3、维护人员观察封铅受潮指示层是否变色，进而判断铅封是否受潮；
38.步骤4、维护人员观察控制主机显示屏上的电位差数值和接地电流数值，预警封铅脱焊导致的接地失效。
39.需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。