CN113906525A - 从电力电缆的电场提取能量的*** - Google Patents

Abstract

一种从电力电缆的电场提取电能的***，该***不与电缆(801)的主导线(101)电接触，该***包括电力电缆(606、801)和从电场提取能量的装置(408)，在交流电流或直流电流的情况下，该装置捕获电力电缆内部的电场，如图7/25所示。该过程还包括一种从电场提取能量的装置(408)。该过程还包括一种制造电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)和从电场提取电能的装置(408)的方法。

Description

从电力电缆的电场提取能量的***

关于本领域已知内容的描述

本发明的应用领域

目前，某些行业受益于由于其活动而出售的产品的价格的强烈且稳定的上升。采矿行业就是这种情况，一段时间以来，采矿行业已经经历了所提取的矿物的价格增长。作为这种现象的结果，经营最近集中于增加产量以利用这些产品的高价格。诸如铁、铜、铝、银、金等的多种矿物就是这种情况。

为了增加产量并利用矿物的高价格，某些关键设备的良好管理是最重要的。这在密集使用机械的每个行业中都是不争的事实，并且在采矿业的情况下，可以在被称为“采矿作业(Mine Operations)”的第一过程中实现操作效率的重要部分。这组操作包括其它步骤：(i)“穿孔”，其中，某些专门的机械对岩石进行穿孔；(ii)“***”，其中，各个钻孔装载有***。一旦引爆，岩石就被减小到适于在另外的步骤中被处理的尺寸；(iii)并且最后步骤是“运输”，其中，岩石通过装载铲被装在大型卡车上。

在采矿作业中，通常存在用于每5至10个大型卡车的一个运输铲，因此这些装载铲中的一个装载铲的故障可能容易成为整个采矿作业的瓶颈。

因此，采矿作业中的关键设备之一是装载铲。除了这种设备之外，还有其它关键设备，诸如穿孔机器和钻孔器。

在地下采矿中执行相同的操作，但是由于更窄的可用空间，所以设备模型尤其在高度上是不同的。因此，允许这种类型的设备的更高效的操作的任何改进可以作为整体转变成采矿作业的操作效率。

这种类型的设备(诸如铲和一些穿孔机器)利用三相半张力电(8kV或15kV)来供电。因此，使得这些设备能够适当操作的电源也是关键的。通过布置在大型设备(穿孔机器、铲和卡车)自由且不断地移动的同一地点处的多极、绝缘、柔性、中电压(medium voltage)、拖曳电缆来供应电力。

如果最终这些大型设备在循环通过电缆时由于破坏或严重磨损而损坏电缆，则这些大型设备在中电压电缆所在的同一区域上的行驶(traffic)对于电源以及操作设备的工人的安全性是有风险的。

另一方面，采矿作业通常一天执行24小时，因此存在全黑暗时段。在这种条件下，电缆更可能被损坏，因为它们的定位变得困难。因此，设备可用性降低，这可能导致采矿作业的生产率降低。

在这些条件下，具有可以借助光发射或任何其它信号从远处并且特别是在黑暗中定位的电力电缆的可行性是实现工业活动的更高生产率和更好安全性和操作条件的实际贡献。

此后，采矿将仅特别地用作行业的示例，但并不意味着本发明的应用将仅限于此活动。

本发明的应用不仅限于采矿或特定矿石，也不局限于其任何开采手段：露天开采(open-pit)或露天挖掘(opencast)和/或地下方法。本发明的应用既不限于矿井尺寸：(大型、中型和小型采矿)，也不限于除了在直流或交流电流或电压(DC或AC)的情况下用低电压、中电压和/或高电压供电的那些设备之外的特定设备。

现有技术

如今存在帮助可视化电缆以便最小化其由大型采矿设备的行驶引起的损坏的技术方案。

事实上，迄今为止已知的五个解决方案是：

a)第一解决方案包括具有外部荧光着色层的电缆。然而，由于它是拖曳电缆，所以颜料由于其直接暴露于磨损性土壤、空气、水和UV辐射而是寿命短暂的。此外，荧光在黑暗中持续的时间段短，因为这种类型的颜料通过先前被阳光激发的电子的衰变来发光(通常是具有谐振化学结构的颜料)，并且这种类型的电化学过程具有如在专利EP2072571B1中呈现的较短的寿命。

b)第二解决方案是在电缆外部层上使用螺旋缠绕的反射带。该技术可以在Nexus-Amer Cable产品的“cables with reflective Tiger Stripes”(WO2017/032933A1)上找到。然而，因为它是拖曳电缆，所以该带过多地暴露于土壤磨损并且容易被破坏。反射带通过外部入射光在电缆上的折射和反射现象发挥作用。这种现象是基于谐振化学结构中的过激发和快速电子去耦合的，这导致所述带响应于照明而发光，并且然后如果不维持入射光则停止发光。

c)第三解决方案是两种前述解决方案的混合。这意味着它是包括荧光或光电发光层加上反射层的电缆，荧光或光电发光层以及反射层都受到透明的热塑性护套的保护。该解决方案提供更高的耐磨性，但(i)反射层仅在存在以特定角度在电缆上进入内部的光束时才突出显示电缆。如果入射角在范围之外，则电缆不反射光，从而保持与其周围环境一样黑；并且(ii)光电发光层的发光效果具有低强度且仅一个小时寿命，尽管已经暴露于日光数小时。这些技术在由Nexans注册的CL1705-2009、PCT/IB2009/056024和US2010/028249A1中得到了专利授权。

这种类型的电缆的另一示例是公司Condumex的Seguriflex模型的具有反射带和TPU(聚氨酯)外部覆盖物的电缆。在该电缆中，反射带由聚氨酯覆盖物保护，但是接地的磨损会损坏电缆的外部护套，从而阻止来自带的光的反射，然后阻止随时间推移而正常起作用。这可以在专利申请WO2014128522中看到。

d)第四解决方案是本申请的发明人提出的解决方案，并且对应于一种在电流流过电缆本身时利用磁场点亮的电力电缆。当由电缆供电的设备正在消耗能量时，发生这种电流循环。该第四解决方案对应于专利申请PCT/CL2012/000044。该第四解决方案在由电缆发射的光的持续时间和强度方面很明确地带来了改进，然而，其需要循环通过导线(101)的交流电流和所生成的对应交变磁场(103)。该磁场对于在能量收集件或提取件中实现感应是必要的，所述能量收集件或提取件是线圈。利用该磁能量，电缆被照亮，因此，它不是一直被照亮，而是仅在操作中的部分时间被照亮。另外，与电缆相直径(1101、1401)(大约6mm和26mm)相比，电流收集元件和发光元件都相对较大(高度)。以这种方式，即使内部利用所述技术的电力电缆(606、801、1201)符合关于最终外径(ICEA S-75-381-2008，3.22部分)的所需标准时，电缆(606、801、1201)的直径也比不利用所述技术的电缆(606、801、1201)的直径大大约10％。这导致更高的制造成本、更小的灵活性和更大的电力电缆重量。这三个因素是相关的，最后两个因素在现场作业中是非常重要的。最后，为了在经济上可行且可靠(较少连接)，照明***必须具有非常长的元件，这使得其很少冗余且最终不可靠。

e)第五解决方案对应于连接到外部电源的电力电缆(606、801、1201)。这些电缆是由公司Telefonika和Prysmian(Tenax-Lumen)以商业方式提供的那些电缆。这些解决方案分别采用低功率、高可视性LED条形灯和电致发光条。然而，这些解决方案依赖于外部电源并因此由于连接而不可靠。这种可靠性在采矿电缆的恶劣工作环境中几乎是不可能的。另外，它仅可以被供电一个电缆长度，并且为了将延伸部分连接到它，它们取决于使用规格小得多并因此相对于电缆相(1101、1401)非常弱的电缆将电缆照明***连接到工业插头的可能性。现今，延伸电缆所需的这些连接既不存在于已安装的工业插头材料库(park)中，也不存在于新的工业插头中。

然后清楚的是，行业仍然需要考虑先前解决方案的缺点的解决方案。

解决方案要求

将解决方案理解为一种能够从电力电缆(606、801、1201)提取能量的用于各种应用(包括照明电缆)的***，然后，该解决方案必须满足以便解决先前提出的技术问题的要求为：

(i)在白天或黑暗期间从电力电缆(606、801、1201)汲取能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，这使得电力电缆(606、801、1201)在白天或黑暗期间根据光、声波和/或电信信号而可见和/或可检测。

(ii)在设备连接到电网的所有时间从电力电缆(606、801、1201)提取能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，照明功能突出显示电力电缆以对其进行保护，因此，光、声波和/或电信信号需要至少在与由这样的电缆供电的设备运行一样长的时间中可用。也就是说，理想地，不仅在电流流动时，而是只要在电线(606、801、1201)连接以及存在电压时。

(iii)以可靠且冗余的方式从电力电缆(606、801、1201)汲取能量使得该能量以高可用性和概率可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，电缆照明***(606、801、1201)可靠且冗余到如下程度，使得其组件中的一个组件的故障(由于电缆切断或部分组件的一些内部故障)并不暗示整个***的故障。

(iv)能抵抗外部环境和工作条件的从电力电缆(606、801、1201)汲取能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，其能够抵抗磨损以及暴露于通常是使用电缆(606、801、1201)的环境中的空气、水和紫外线辐射。

(v)在设备连接到电网的所有时间从电力电缆(606、801、1201)提取能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，其不需要外部照明是可见的(被反射)。

(vi)在设备连接到电网的所有时间从电力电缆提取足够能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，由电缆(606、801、1201)发射的信号具有足够的强度以在给定场和机械尺寸的情况下在几米远处被检测到。

(vii)在设备连接到电网的所有时间从电力电缆(606、801、1201)汲取能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，由***发射的信号在信号接收方面具有最少量的限制。在光信号的情况下，电缆必须在没有任何视角限制(反射带限制)的情况下被看到。

(viii)在设备连接到电网的所有时间从电力电缆(606、801、1201)汲取能量使得该能量总是可用于应用中的任何应用的***。具体地，对于照明功能，不需要除了电力电缆(606、801、1201)本身之外的附加和/或外部电源。

(ix)从电力电缆(606、801、1201)提取能量但没有电连接到相(1101、1401)的主导线(101)(因为在给定高电压的情况下，避免电弧所需的绝缘体或变压器对于电力电缆(606、801、1201)的操作而言具有不允许的尺寸)的***。

(x)从电力电缆(606、801、1201)提取能量的***(606)，其在电缆中的实现不意味着其尺寸的相当大的增加。

(xi)从电力电缆(606、801、1201)汲取能量并且被限制于电缆的尺寸(电缆在相同的结构内)的***。对于用于为装载铲(606)供电的三相中电压电缆的特定情况，其必须符合ICEA标准(绝缘电缆工程师协会)S-75-381-2008，3.22部分，其限制了电力电缆的外径。

(xii)从电力电缆(606、801、1201)提取能量的***，该***并不意味着在不利用照明技术的电缆中使用的相同材料的成本的相当大的增加。既没有重量的实质性增加也没有显著较小的柔性。

(xiii)从电力电缆(606、801、1201)提取能量的***，并且允许赋予电力电缆(606、801、1201)新功能(光、电压信号、声音、监测变量等)的装置具有低制造成本。

(xiv)从电力电缆(606、801、1201)汲取能量的***，可以使用当前制造技术和电缆工厂中可用的相同机械来在电缆(606、801、1201)中实现该***。

(xv)可以被结合在尽可能多类型的电缆中并且在由电压等级和电缆规格的组合给出的电缆外径方面具有最少限制的***。具体地，所述***不限于高电压(大直径)大规格电缆，还可以在更小规格、低电压(小直径)电缆上实现。

(xvi)从电力电缆(606、801、1201)提取能量而不管电缆被供电的能量的类型(利用交流电流或直流电流)的***。

(xvii)从电力电缆(606、801、1201)提取能量而不管电缆被供电的能量的类型(无论是低电压、中电压还是高电压)的***。

这种行业特定问题的解决方案需要可靠的能量源，这通过从电缆本身(606、801、1201)但间接地(即，不与电缆导线(101)电接触)提取所述能量来实现。以这种方式，电缆自身成为可靠且自给自足的电源。

存在于电缆(606、801、1201)中的内部电源和外部电源是：

(i)由电力电缆(606、801、1201)承载的电能。电力电缆(606、801、1201)承载采用通过其导线(101)的电流的形式的电能，该电流由于电力电缆的相(1101、1401)的导线(101)之间的电压而存在。为了直接提取该能量，需要与电缆的相(1101、1401)的导线(101)中的至少一者的电连接。这在给定可以高达几千伏(在低电压中高达1000伏，在中电压中高达69000伏，并且在高电压中高达500000伏)的高电压的情况下具有一系列技术困难。

考虑到上述内容，在连接和/或变压器的使用中需要电绝缘体，这使得这种可能性由于电缆内需要的尺寸和缺乏电气安装安全性而变得不切实际。

(ii)到达电力电缆表面的太阳能和光能。与现有材料结合(单独或一起使用光致发光和反射材料)的外部光能不为问题提供有效的解决方案。

这是因为光致发光材料不能在功率(光强度)和持续时间方面传递足够的能量。另一方面，反射材料仅反射入射光，入射光会随着入射角而减小。最后，由于外部覆盖物上的磨损所产生的不透明度，两种材料都降低了它们的有效性。

(iii)由在电力电缆内部流动的电流生成的热量。在给定通风条件的情况下，流过电缆的电流仅在电流密度(A/mm²)足够高时生成可观量的热量。电缆按照使得热损耗是可忽略的方式设计，因此这种能量源不是真正可用的或也不是期望的。

(iv)由于在电力电缆内部流动的电流而存在的磁场。这无疑是存在于单极(单导线)电缆中的能量源。实际上，在这方面存在文献：“POWER LINE ENERGY HARVESTING POWERSUPPLY”,US2010/0084920A1，日期为2010年4月。

然而，需要被照亮和/或突出显示的电缆优选地是具有超过一个导线的电缆，但不忽视单极电缆，其中，内部的电流是异相的(多相电缆)。

对于这种类型的电缆，由于以下两个原因，情况更复杂：

首先，为了从内部具有超过一个导线的电缆汲取电力，必须使用将电缆尺寸(最终外径)保持在可接受范围内的配置。2010年4月的专利“POWER LINE ENERGY HARVESTINGPOWER SUPPLY”,US 2010/0084920 A1提出的解决方案如果旨在将电缆的最终直径保持在被ICEA标准(绝缘电缆工程师协会)S-75-381-2008，3.22部分(其限制了电力电缆的外径)接受的范围内，则在具有单个或超过一个导线的电缆内是不切实际的。

图6/25示出了为采矿行业供给装载铲的传统中电压三相电力电缆(606)。电缆是复杂的，每元件具有多个元件和多个层。

其次，为了从具有超过一个导线的中电压电缆(606)提取能量，必须考虑三个相中的每一者的电流以及由此由这些电流中的每一者生成的磁场的几何形状。

三相电缆的相中的各个相(相之间的相移是120°)中的电流的循环在这种类型的电缆的周边上生成磁场。然而，电流的相量总和为零，因此由三个相生成的磁场也为零。因此，乍一看，似乎不是可行的能量源，因为如果环形芯围绕电缆的周边布置，则其在其整个体积内将具有零磁通量。在这些条件下，不可能从根据类似于上述配置的配置的电缆提取电力。

所提及的能量源(电压和电流两者中的电能、太阳能和光能、热能和来自磁场的能量)以不是最适于有效地从电力电缆提取能量的方式呈现。以这种方式，出于将实现的目的，它们呈现了被认为是可行的源的某些缺点。

专利申请PCT/CL2012/000044提出了单独地使用由于各个相(1101、1401)中的电流流动而引起的现有磁场。该发明使得可以从三相电缆提取电能，每相(1101，1401)相(1101、1401)，而没有与导线本身电接触，从而允许为由于地中存在电缆(606、801、1201)而突出显示的某些装置供电。装置可以是多样的，诸如发光器、任何声波和/或电信信号(GPS射频等)并且为某些远程机械装置供电，而不限制能量的提取以及将该能量应用于这些应用。

然而，本发明的操作取决于电流的流动，以便从电缆获得电力。

v)仅由于连接到电网并因此在其相之间具有电压差的事实而存在于电缆的某些层中的电场(102)。当电缆被连接到其电源(通常是移动变电站)时，在其相之间以及在各个相与地之间存在电压。以这种方式，8kV级电缆在其相之间具有8000伏的电压，并且在相与地之间具有4.6kV(8/√3)的电压。该电压是在导线(101)与其接地屏蔽网(105)之间径向定向的电场(102)的存在的结果。电场(102)具有只要电缆连接到电网并具有电压就总是存在的优点。

以这种方式，电场(102)可以用于从电力电缆(606、801、1201)提取能量，存储电荷，以便利用所存储的能量做有用的事情。该能量可以用于在电缆(606、801、1201)中生成光或用于电缆(606、801、1201)的任何其它有用的功能，最大优点是无论何时连接电缆且施加电压时都这样做。

本发明使用存在于电缆(606、801、1201)的导线(101)附近的电场(102)来在电力电缆(606、801、1201)内部生成光，并且考虑到所提出的配置，它解决了现有技术的问题，构成了该行业的实际解决方案，因为它满足了检测为关键设备馈电的电缆的存在的要求中的每一者。

本发明的另选应用领域

除了上述应用领域(采矿和电缆中的照明)之外，本发明解决了各种其它领域中的问题。在下文中，某些应用领域将被命名，而这不暗示着它们限制本发明的应用。

我们可以将应用领域分类成至少三个类别。

I.定位：

a.海底电缆的定位：电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又允许利用信号发光、声音和/或电信信号来定位海底电缆。

b.高电压电力电缆的定位：电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又允许利用光、声音和/或电信信号来从一定距离处警告存在高电压线。

c.空中交通附近区域中的高架电缆的定位：电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又允许利用光、声音和/或电信信号来从一定距离处警告存在高电压线。

II.照明和通过照明的识别

a.地下隧道：电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又允许借助不同的光颜色识别地下隧道中的电缆，并且附加地照亮所述隧道。另外，在隧道网中标记紧急出口路线。

b.城市和乡村照明：电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又使得可以照亮配电线附近的区域。

c.电缆识别：电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又允许将相(1101、1401)与其它相区分开来、将电路彼此区分开来以及甚至将电缆彼此区分开来，所述项布置在紧邻许多其它类似电缆的托盘或管道中。

同样地，电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(404)供电，这又允许通过不同颜色的光和/或不同电压、电缆规格、电缆起点或目的地等的电信信号进行颜色编码。

III.变量和/或参数的监测

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许为负载(或传感器)(404)供电，这又允许：(i)监测操作变量，(ii)最终存储它们，以及(iii)最终将它们作为信息传输。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)具有在其照亮电缆的同时该相同的光指示电缆中存在电压的优点。

应用领域的示例是监测电传输和/或分发网络中的变量和/或参数。

监测这些网络的物理元件和电力线(特别是在变电站外部)由于必须被覆盖的远距离以及不利的天气和环境条件而呈现出相当大的挑战。

用于监测这些参数的解决方案是一种通过无线电信将捕获的信息发送到监测中心的小型传感器的网络。

作为在电力分配***中监测的关注参数的示例，可以提及以下项：

a.在变电站外部的那些参数：某些关键点的电压和电流、高架电缆的悬链线的箭头(电缆离地的最小距离)、影响其长度和导电性的电缆温度、功率、瞬变和谐波、电流与电压之间的相移(功率因子)、供电质量失真等。

b.在变电站内部的那些参数：仅举几例，变压器线圈温度、电介质的质量和变压器油的量(油位)、气相色谱变压器线路、开关和其它设备的操作温度。

另外，诸如压力、温度、风速、污染、颗粒物质的量、太阳辐射、亮度级别等气象和环境参数可以被监测。用于防止或捕获电缆盗窃的警报信号也可能是关注的。

IV.发出声音以吓跑电缆上的动物：

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许负载(404)被供电，这又允许生成可听、亚音速和/或超声波声音，以吓跑诸如鸟类、啮齿类、昆虫等动物。

V.电荷蓄能器(1002)的使用：

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许在诸如电池、电容器、超级电容器等的元件中蓄积电能。

所存储的能量用于保持对先前段落中提及的负载(404)供电，即使在没有电流流过主导线时也是如此。

从蓄能器(1002)到负载中的各个负载的供给的持续时间将取决于负载的能耗、蓄能器(1002)的容量以及它们中的每一者的装载和卸载时间的关系。

本发明解决的技术问题

考虑到本发明的各种应用领域，对行业的真实和紧急需求做出响应的一个应用领域是电力电缆(606、801、1201)的照明。具体地，在露天采矿中使用的三相中电压拖曳电缆(606)。因此，在电力电缆(606、801、1201)照明领域中，本发明解决的技术问题至少是以下12项，而本发明解决的技术问题不仅是这些：

1)对诸如磨损、潮湿、紫外辐射的外部条件的抵抗：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。该解决方案是利用布置在电力电缆(606、801、1201)的相(1101、1401)的某些现有层之间的非常小厚度(优选小于十分之一毫米)的铜片材(402、403)的特定配置。具体地，铜片材位于电力电缆(606、801、1201)的任何电场控制层(102)之间。该解决方案完全被限制到电缆的在静电屏蔽网(105)下方因此被电缆的外部护套(605、802)保护的相(1101、1401)。以这种方式，所提出的发明表示对存在抵抗由拖曳电缆(606、801、1201)(诸如在外部具有反射带的电缆(“具有反射虎皮条纹的电缆”))引起的磨损的机械问题的那些解决方案的改进。同样地，由于电缆的外部护套的保护，解决了诸如潮湿和UV辐射的问题。

2)光强度：

本发明提出从电场(102)收集和/或提取能量和/或将电荷存储在电容器中，以在发光中使用该能量。该光的强度是对应于高亮度冷白色(6500K的光温度)、每LED(发光二极管)约20流明的一个或更多个LED的强度。这些元件中的每一者的强度足以从几米远(超过100米)看到。作为示例，在300米的电缆中，将安装1000个至5000个之间的闪烁发光元件，每LED具有该强度。这是对具有低光强度的反射和光致发光带解决方案的显著改进。

3)光的持续时间和相对于其它外部能量源的独立性：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。因此，只要电力电缆(606、801、1201)被连接到电网并且存在电压，光信号就将保持开启。另外，光信号不需要诸如外部光的外部源来发射或反射光。与具有短持续时间的光信号或需要来自外部的光以使其随后被反射的那些解决方案(如专利N°：CL1705-2009、PCT/IB2009/056024和US2010/0282491A1的情况)相比，这是一种改进。

4)光信号被发射的时间：

电源线(606、801、1201)可以或可以不连接到电压源。在连接时，电流可以流过或可以不流过其导线。以这种方式，电缆被连接到电压源的时间将总是长于电流流过它的时间。本发明提出一种电力电缆(606、801、1201)，其中，该电力电缆从电场(102)提取能量，以在其连接到电压源的整个时间期间发光。因此，它将发光比电缆(606、801、1201)根据电流流动来发光更长的时间。这导致通过电压照亮的电缆(606、801、1201)比通过电流照亮的电缆(606、801、1201)被保护更长的时间。这表示本发明对专利申请PCT/CL2012/000044的改进。

5)内部具有照明的电缆尺寸：成本、灵活性和重量：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。该解决方案是从布置在电缆相的层之间的非常小厚度(优选小于十分之一毫米)的铜片材(402、403)开始的特定配置。与先前提出的解决方案相比，该解决方案表示一种改进，因为在专利申请PCT/CL2012/000044中，使用电流的元件和发光的元件二者与电缆相(1101、1401)(约6mm和26mm)相比相对较大。以这种方式，即使专利申请PCT/CL2012/000044的内部利用所述技术的电缆符合关于最终直径(ICEAS-75-381-2008，3.22部分)的所需标准时，电缆的直径也大大约10％。这导致更高的制造成本、更小的灵活性和更大的重量。这三个因素是相关的，最后两个因素在现场作业中是非常重要的。

6)可靠性：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。该解决方案是利用彼此完全独立的铜片材(402、403)的特定配置，所述铜片材以模块化方式重复并且具有允许添加多个电场提取元件的长度。事实上，作为示例，300米电缆可以具有一千个至五千个之间的发光元件。这经由多个冗余赋予了***较大的可靠性。以这种方式，与专利申请PCT/CL2012/000044相比，所提出的发明表示一种解决方案，因为专利申请PCT/CL2012/000044为了在经济上可行且可靠(较少连接)，***必须具有非常长的元件，这会缺乏冗余并且最终不可靠。

7)修复需要：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。该解决方案是利用彼此完全独立的铜片材(402、403)的特定配置，所述铜片材以模块化方式重复并且具有允许添加多个电场提取元件(102)的长度。事实上，作为示例，300米电缆可以具有一千个至五千个之间的发光元件。考虑到多个冗余和构成它的元件的独立性，不必修复照明***，因为如果一个元件发生故障，则该元件将独立于其余元件进行维修。这种最终故障不会影响照明***，因为在电缆内存在许多其它发光元件。在电缆故障(701、1301、1701、2401)的情况下，同样如此。如果有必要修复电缆(701、1301、1701、2401)，则不必将受影响的发光元件与电缆(701、1301、1701、2401)一起修复，因为该元件能够在不影响照明***运行的情况下被丢弃。以这种方式，与专利申请PCT/CL2012/000044相比，所提出的发明表示一种解决方案，因为专利申请PCT/CL2012/000044为了在经济上可行，必须具有非常长的元件，当电缆发生故障时，这些元件必须在现场修复。

8)相对于外部能量源的独立性：

在用于照亮电力电缆的现有解决方案中，存在连接到外部电源的那些电力电缆。这些电缆是由Telefonika和Prysmian(Tenax-Lumen)以商业方式提供的那些电缆。这些解决方案分别采用低功率、高可视性LED条形灯和电致发光条。然而，这些解决方案依赖于外部电源并因此由于连接而不可靠。这种可靠性在采矿电缆的恶劣工作环境中几乎是不可能的。另外，它们取决于将电缆照明***连接到工业插头的可能性。现今，这些连接既不存在于已安装的工业插头材料库中，也不存在于新的工业插头中。

本发明仅需要与电网的连接，电缆必须具有该连接以便作为电缆工作，并且不需要与主连接并联的附加外部能量源。在仅具有主连接的情况下，电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)允许被照亮。另外，它不依赖于插头中的连接。

9)电压存在指示：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。以这种方式，本发明同时实现两个目的：照亮电缆并给出电压存在的发光指示。至今没有任何其它现有解决方案提供该特征，这是采矿操作安全中的非常相关的贡献。

10)电缆切割长度不存在任何限制：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。该解决方案是基于彼此完全独立的铜片材(402、403)的特定配置，所述铜片材以模块化方式重复并且具有允许添加多个电场提取元件的长度。事实上，300米电缆可以具有一千个至五千个之间的发光元件。考虑到照明***的多个发光元件，电力电缆可以在没有限制的情况下在任何地方被切割。以这种方式，与专利申请PCT/CL2012/000044相比，所提出的发明表示一种解决方案，因为专利申请PCT/CL2012/000044为了在经济上可行，必须具有非常长的元件，这不允许在不会对提取能量的元件及其必要的修复造成损坏的情况下在电缆中的任何位置切割电力电缆(606、801、1201)。例如，300米电缆仅能被切割成75米的区段。如果电力电缆(606、801、1201)在别处被切割，则必须修复照明***以使其再次工作。这表示这种类型的解决方案的限制，并且这就是为什么本发明表示在使用简单性方面的相关改进。

11)利用直流电压/电流(非交流电压/电流)的操作：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。以这种方式，与专利申请PCT/CL2012/000044相比，所提出的发明表示一种改进，因为专利申请PCT/CL2012/000044仅利用交流电流来引起时变磁场的感应而操作。相反，本发明独立地利用直流电流和交流电流来工作。

12)可以实现的电缆(606、801、1201)尺寸限制：

作为所提出的发明的另选方式之一，提出了基于电场的能量提取***。该能量提取***(701、1301、1701、2401)利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)从电力电缆提取能量以照亮电缆。该解决方案是利用布置在电缆相的电场控制层之间的非常小厚度(小于十分之一毫米)的铜片材(402、403)的特定配置。收集元件具有以下小厚度：该厚度使得它们不提供更大的抗弯曲性，并且在施加在比供最终实现它们的电缆小得多的曲率半径上时容易变形。

以这种方式，与先前提出的解决方案相比，该解决方案表示一种改进，因为在专利申请PCT/CL2012/000044中，存在最小曲率半径，在该最小曲率半径下，在发光带中发生损坏。因此，当在电缆的相(1101、1401)中实现时，在20mm(电压等级8kV和1/0AWG规格的组合)下的相直径可能导致对LED发光带的损坏。

本发明解决了先前提出的技术问题，并且构成了工业的真实解决方案，其满足针对检测为关键设备供电的电缆(606、801、1201)的存在的要求中的每一者，并且另外使用同一光指示来指示线路中的电压的存在。

发明自身的描述

应当理解，本发明不限于本文所述的具体方法、成分、材料、制造技术、用途和应用，因为它们可以变化。还应当理解，本文所采用的术语只是用于描述具体的表示的目的，而不是旨在限制本发明的范围和可能。

将绝缘电力电缆限定为导线(通常为铜或铝)或由不同绝缘或半导体材料以及保护性外部覆盖物的不同层覆盖的导线(101)的集合。可以区分单相低电压电力电缆(1201)、单相中电压或高电压电力电缆(801)、三相低电压或三相中电压或高电压电力电缆(606)，这些是最常见的，但不是唯一可能的电力电缆，而仅是示例。

将绝缘电力电缆的相限定为电力电缆的主要组成要素。从一个相开始，构建单相电缆，并且利用多个相，构建多相电缆。相是导线(通常是铜或铝)或由不同绝缘或半导体材料的不同层覆盖(但与电力电缆不同，缺少保护性外部覆盖物)的导线(101)的集合。以这种方式，可以区分低电压电力电缆的相(1401)和中电压或高电压电力电缆的相(1101)，这些是最常见的，但不是唯一可能的相，而仅是示例。

将负载(404)限定为连接到从电场提取能量的装置(408)的片材的任何制品或电子电路。这些负载可以是电子电路、光发射器、声音发射器、电信发射器等。负载的操作赋予电缆(606、801、1201)新功能。

将三相电力电缆(606)限定为由三个中电压相(1101)组成的电缆。各个相(1101)是被不同绝缘或半导体材料的不同层覆盖的导线(101)。整个组件被保护性外部覆盖物(605)覆盖。

当使用表述“连接的电力电缆”时，应当理解，已经向电力电缆(606、801、1201)导线(101)中的两个导线施加了电压。

当使用术语“电压参考”时，应当理解，电压不是绝对项，而是两个要素之间的电势差，两个要素中的一者是“电压参考”。通常，术语“地面”或“接地”用作零幅度电压下的要素，这通常是参考。

将电场(电场力相互作用的空间区域)限定为物理场，该物理场借助描述具有电性质的特性的物体与***之间的相互作用的模型来表示。它可以被描述为矢量场，其中，值为q的点电荷E经历由下式给出的电场力F的影响：

F＝q*E

应当注意，除非在上下文中清楚地暗示，否则这里在权利要求的陈述中并且贯穿整个正文，单数形式的使用不排除复数形式。因此，例如，对一个“要素”的参考是对一个或更多个要素的参考并且包括了解所述主题(领域)的技术人员已知的等效形式。类似地，作为另一示例，对“步骤”、“阶段”或“模式”的参考是对一个或更多个步骤、阶段或模式的参考并且可以包括隐含的或可以附加的子步骤、子阶段或子模式。

所使用的所有连词必须以最少限制性-最具包容性的可能意义来理解。因此，例如，除非上下文或正文明确地需要或指示之外，否则连词“或者”应当以其正规的逻辑意义来理解而不应当理解为“排他性的或者”。所描述的结构、材料和/或要素还应当理解为可以参考那些功能等效物，从而避免无尽的限制性列举。

用于指示近似或概念化的表达应当以这种方式被理解，除非上下文指示不同的解释。

除非另有明确指示，否则这里使用的所有技术和/或科学名称和术语具有由普通技术人员(本领域技术人员)赋予它们的常见含义。

尽管描述了方法、技术、元件、设备和材料，但是在本发明的实践和/或测试中，与所述方法、技术、元件、设备和材料类似和/或等效的方法、技术、元件、设备和材料可以被使用或者是优选的。

本文所描述的结构还应理解为指代任何类似或功能上等效的结构。

在该正文的描述中给出的尺寸、值、单位(一般是量)仅是引用的，并且作为示例给出，而并不将本发明的保护仅限于那些量。

出于描述和/或通知例如此类出版物中描述的方法的目的，所有专利和其它出版物通过引用并入本文，其可以与本发明结合使用。仅包括这些出版物的在本专利申请的注册日期之前的信息。

就这一点而言，不应认为任何内容被承认或接受、拒绝或排除，因为作者和/或发明人未被合法化，或此类出版物凭借先前出版物或出于任何其它原因而注明了日期。

本发明的领域是一种利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)。该***包括：具有一个或更多个相的、具有低电压、中电压或高电压的绝缘电力电缆(606、801、1201)；以及从电场提取能量的装置(408)，该装置具有不同的用途。

本发明的领域是一种利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)。电缆具有一个或更多个相并且已经结合了从电场提取能量的至少一个装置(408)，诸如上述装置及其不同用途。

本发明的领域是一种利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)。电缆被连接到直流电压，并且已经结合了从电场提取能量的至少一个装置(408)，诸如上述装置及其不同用途。

本发明的领域是一种利用连接到电网且存在电压的电力电缆(606、801、1201)的主导线(101)中的每一者附近存在的电场(102)的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)。电缆被连接到交流电压并且已经结合了从电场提取能量的至少一个装置(408)，诸如上述装置及其不同用途。

本发明的领域是一种电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)，该***还允许借助电池、电容器、超级电容器等来蓄积所提取的能量以及其不同用途。

本发明的领域是一种从电场提取能量的装置(408)，诸如上述装置。

本发明的领域是一种电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的制造过程。该过程设想在电力电缆(606、801、1201)中、在一个或更多个相中结合从电场提取能量的装置(408)和/或先前提到的蓄积装置及其不同用途。

本发明的领域是对起始没有结合从电场提取能量的装置(408)的电力电缆(606、801、1201)的修复，因此允许结合从电场提取能量的装置(408)和/或前述蓄积***及其不同用途。

中电压电力电缆(606、801、1201)按照使得它们的层中的每一层都起到特定作用的方式构造。一般而言，不同层的功能是：(i)传导电流；(ii)控制电场或隔离；以及(iii)机械地保护电缆。

图2/25示出了具有所有层的由最后一层(静电屏蔽网(105))限制的中电压电缆(606、801)的相(1101、1401)的截面。在这种情况下，静电屏蔽网(105)不接地，并且径向电场线(102)从其逃逸，总是寻找等于零的电压参考(接地，(203))。这种物理效应与中电压电缆(606、801)的设计密切相关，因为该电场的控制在性能和安全性方面对于其正常运行是至关重要的。

如在图2/25中可以看到的，径向电场线(102)并非100％由电缆的初级绝缘体(104)控制。这意味着在初级绝缘体(104)的外表面上的电压不具有零幅度。以这种方式，需要更大的绝缘体厚度来100％控制该径向电场(102)。这意味着具有更大尺寸、更大成本、更大重量和更小柔性的电缆。

然而，电缆制造商已经通过迫使初级绝缘体(104)的外表面上的电压为零解决了该问题。以这种方式，初级绝缘体(104)的较大厚度是不必要的，从而实现更紧凑、更柔性且更便宜的电缆。这与在采矿中使用的柔性拖曳电缆(606)特别相关，因为为了是柔性的，它们必须由特殊材料制成，直径也较小。

由于静电屏蔽网(105)被接地，所以具有小外径的中电压电力电缆(606、801)实现有小厚度的初级绝缘体(104)。这可以在图3/25中看到，其中，径向电场线(102)被静电屏蔽网(105)限制，该静电屏蔽网由于其与地面(203)的连接而接地。以这种方式，在初级绝缘体(104)的外表面上，存在由径向电场(102)给出的电压，该电压尚未100％被控制，并且同时，存在零幅度的电压，因为初级绝缘体(104)的外层与接地静电屏蔽网(105)接触。这意味着在初级绝缘体(105)的该外层中，将存在从某一幅度到零幅度的突然电压转变。然而，本质上，急剧转变倾向于不存在，因为这样做通常生成应力集中点并造成材料损坏。

在这种情况下，由于接地(203)而迫使初级绝缘体(104)的外表面为零幅度将意味着在微小空间中从某个幅度的电压到零幅度的转变。这将在绝缘体中产生电应力集中，从而随着时间的推移而损坏绝缘体。这就是为什么存在作为外部半导体层(106)的过渡元件。在所述半导体层中，电压幅度转变发生，从初级绝缘体(104)的外表面到接地静电屏蔽网(105)通过厚度衰减。

然后，由于外部半导体层(106)，电缆被“放电”到地面。

本发明利用外部半导体层(106)与接地静电屏蔽网(105)之间的这种电势差，使得电缆(606、801、1201)通过负载(404)放电，该负载被布置在构成从电场提取能量的装置(408)的片材之间。

从电场提取能量的装置(408)的构造由以下项组成：(i)导电片材(402)，该导电片材提取径向电场(102)并且与外部半导体(106)接触。该片材是内部片材(402)，因为其朝向导线的内部；(ii)第二导电片材(403)，该第二导电片材与接地静电屏蔽网(105)电接触。该片材是外部片材(403)，因为其面对导线的外部。以这种方式，由内部收集件片材(402)捕获的电场(102)从电路或电荷(404)朝着接地静电屏蔽网(105)被引导。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的描述

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)是：

(i)在不直接接触电缆的导线(101)的情况下，电力电缆中从电场、从电源(同一电力电缆(606、801、1201))提取能量的***(701、1301、1701、2401)，以给出旨在赋予电力电缆(606、801、1201)的任何功能。

(ii)电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)，该***维持电力电缆(606、801、1201)的尺寸。也就是说，该***将电力电缆的最终直径维持在可接受的范围内。对于用于为装载铲(606)供电的电压电缆的特定情况，其必须符合ICEA标准(绝缘电缆工程师协会)S-75-381-2008，3.22部分，其限制了中电压采矿柔性电力电缆(606)的外径。

(iii)电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)，该***最低限度地修改单相或多相电缆(606、801、1201)的当前制造过程。

(iv)适用于交流电流(AC)或直流电流(DC)的***，从而可以考虑到现今存在两种***。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)包括两个组件。所述两个组件是：电力电缆(606、801、1201)的一个或更多个相(1101、1401)，以从同一电力电缆(606、801、1201)、从电场(102)提取能量；以及针对实现的相(1101、1401)中的各个相，从电场提取能量的装置(408)。

从电场提取能量的装置(408)预期在电缆上使用具有某些材料和配置的四个基本组件。所述组件是：

1)内部矩形片材(402)，该内部矩形片材是导电的，优选地为铜，具有约为十分之几毫米的非常小的厚度，其表面积可以根据赋予给电缆的功能而变化，但是其在大约502cm²-500 cm²的范围内。该表面积是必要的，例如，以点亮20-26流明的一个或更多个闪烁发光二极管，该一个或更多个闪烁发光二极管可以从超过100m远处看到。如果需要更多能量，则应当考虑更大的表面积。该内部导电片材可以以纵向或螺旋方式施加到导电绝缘体(104)或半导体带(106)。该内部片材(402)捕获导线(101)与电缆(606、801、1201)的接地静电屏蔽网(105)之间的径向电场(102)。

2)第二外部导电元件(片材或电线)(403)，该第二外部导电元件与具有与电缆导线的电势差的任何元件电接触。该元件是外部电压参考片材或电线(403)。

3)绝缘层(401)，该绝缘层通过粘附、融合等容纳铜片材，并且具有多个功能：

a.它通过面中的一个面支承内部导电片材(402)并使该内部导电片材绝缘。

b.它通过面中的一个面支承外部导电片材(403)并使该外部导电片材绝缘。

c.它分离两个导电片材，使得各个导电片材可以执行对应功能，使得从电场提取能量的装置(408)适当地工作。以这种方式，内部导电片材(402)必须朝着电缆的内部，与半导体层(106)接触，并且外部导电片材(403)必须朝着电缆的外部，从而与来自电缆的接地静电屏蔽件(105)接触。

d.根据图4/25，它容纳连接到导电片材中的各个导电片材的负载(404)和/或电路。

e.它使外部半导体层(106)与接地静电屏蔽网(105)绝缘，从而允许电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的适当操作。这是有意义的，因为如果存在这种电接触，则电缆通过外部半导体层(106)直接朝着接地静电屏蔽网(105)“放电”，而不通过负载(404)，因此负载(404)停止接收所收集的能量，并且负载(404)停止工作。

f.它允许整体式提取装置(内部片材(402)、外部片材(403)和负载(404))的分离(407)。该分离(407)是有意义的，因为各个片材必须具有空闲的外部半导体层(106)特定表面，以提取电场(102)。以这种方式，如果内部收集件片材(402)彼此非常接近，则它们互相干扰，并且负载(404)不能持续地接收电能。

g.它允许所有的整体式提取装置(内部片材(402)、外部片材(403)和负载(404))形成单个元件，该单个元件是从电场提取电能的装置(408)。

4)负载(404)，该负载由电力电缆(701、1301、1701、2401)的任何可能的新功能确定。例如，电缆照明、电信信号、声音信号的广播等。

5)蓄能器(1002)。从电缆提取的能量可以在由相应负载及其不同用途消耗之前由电池、电容器和/或超级电容器预先蓄积。

如图4/25所示，内部收集件片材(402)、外部片材(403)和负载(404)附接到带(401)，使得所有独立元件(模块化装置)在物理上表现为单个元件，这是从电场提取能量的装置(408)。这使得可以在制造时使用电缆制造商现在具有的相同机械、简单地将一个或更多个阶段添加到电缆制造过程来将所述装置结合到电缆中。

对具有一个或更多个相的从电场提取能量的装置(408)的电力电缆(606、801、1201)的制造过程的描述。电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)。

为了将从电场提取能量的装置(408)结合到多相电力电缆，使用在任何电缆工厂中实施的基本上相同的机械和过程。该技术与用于形成电缆、电线和绳并且使用了超过50年的技术相同。图9/25示出了用于制造不同类型的电缆的通用过程。在网站http://turnkey.taiwantrade.com.tw/en/Content.aspx？ID＝65上描述了该过程的一部分的来源，然而该过程不仅限于该来源，因为它在互联网上是广泛传播的。

无论材料的类型如何(无论是丝线、聚酯细丝、铁线、铜线、缝纫线等)，用于将多个薄元件保持在一起(相对于将获得的最终直径)的技术是已知的，旨在形成由具有较小直径或段的多个元件组成的单个新元件。

所述过程包括馈送构成新元件的元件中的各个元件，并且在元件被放在一起时，转动两个(或更多个)元件，在集合本身的纵向轴线上扭曲它们，从而使所有元件缠绕在纵向轴线上。

在接合它们并围绕该元件集合的纵向轴线螺旋地扭曲它们之后，它们被缠绕在线轴或球上。

扭曲和缠绕过程可以从两个或更多个元件进行，所述两个或更多个元件然后可以成为新的扭曲和缠绕过程的元件，以此类推，直到获得期望的最终产品为止，该最终产品根据需要由许多元件组成。

该过程是制造电缆以及结合所提出的从电场提取能量的装置(408)以从多相电缆提取能量的基础。因此，该过程与用于形成电缆、电线和绳的当前技术完美地配合。

以这种方式，下面详述了基于电力电缆中的电场能量提取***(701、1301、1701、2401)的制造过程，并且作为本发明的一部分，该能量提取***包括具有从电场提取能量的装置(408)的绝缘电缆(606、801、1201)，该装置被结合在绝缘电缆的电场控制层(102)之间。

在图25/25中概括了涉及所述阶段中的各个阶段和所述元件的电缆制造过程，其概述了制造电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的最常见情况。这些情况不是从电场提取能量的装置(408)可以结合到绝缘电缆(606、801、1201)中的唯一情况。

图25/25详述了低电压、中电压和高电压的单相和三相电力电缆中从电场提取能量的***的制造过程，并且详述了从电场提取能量的装置(408)施加在初级绝缘体(104)上和外部半导体层(105)上的情况。因此，在图25/25中，详述了用于从电场提取电力电缆中的能量的6个***，这6个***中的4个***在以下附图中描述：图7/25(701)、图13/25(1301)、图17/25(1701)和图24/25(2401)。

1.电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的制造过程中的第一步骤是根据电力电缆的规范来限定构成电力电缆(606、801、1201)的导线(101)中的各个导线的规格(直径)。根据电线杆(在刚性电缆的情况下)或较小直径的电线(在柔性电缆的情况下)，导线中的每一者最初在卷轴上，导线被组合成单个导线(101)，该单个导线由已经捆扎和螺旋扭曲的电线构成，从而根据电力电缆的规范向导线提供对应规格。图11/25示出了三相中电压电力电缆(606)的相(1101)。导线(101)由7个杆组成。

导线(101)中的各个导线(在该过程的该阶段，其仅对应于裸导线)被缠绕在新卷轴上，该新卷轴比先前卷轴中的任何卷轴大。

2.然后，对于低电压电力电缆(1201)，通过挤制加工(extrusion)向电缆导线(101)中的每一者添加降低电场强度所需的初级绝缘体(104)。图14/25示出了导线组件(101)及其相应的初级绝缘体(104)。已经绝缘的导线(101)中的每一者留在新线轴上。

3.对于中电压和高电压电力电缆(606、801)，通过带的挤制加工或施加来将控制电场的层中的各个层添加到电力电缆(606、801)的相(1101)中的各个相(图6/25，标号(601A、601B和601C))：

a.内部半导体层(201)。

b.初级电绝缘体(104)。

c.外部半导体层(106)。

图18/25、图19/25和图21/25示出了该制造阶段中的中电压或高电压电缆(1801、1901、2101)。

4.在电力电缆为中电压(606、801)的情况下，从电场提取能量的装置(408)必须安装在导线(101)的初级电绝缘体(104)上(图19/25(1901))或外部半导体层(106)上(图22/25(2201))。如果电缆为低电压，则所述装置将仅施加在导线(101)的初级绝缘体(104)上(图15/25(1501))。

收集电场(102)的内部导电铜片材(402)必须保持与初级绝缘体(104)或外部半导体(106)(视情况而定)接触。如果收集电场(102)的内部导电铜片材(402)保持与外部半导体带(106)接触，则必须注意所有外部半导体带(106)与静电屏蔽件(105)绝缘。这可以以多种方式实现，而不是只有如下可能方式：

(i)以螺旋方式施加从电场提取能量的装置(408)，注意具有足够小的间距，使得从电场提取能量的装置(408)的带的集合覆盖外部半导体带(106)的整个表面，不留下任何未覆盖的部分；

(ii)以非常长的间距纵向地或螺旋地施加从电场提取能量的装置(408)并且并行地施加绝缘带，注意两个带(从电场提取能量的装置(408)和绝缘带)覆盖整个外部半导体带表面(106)，不留下任何未覆盖的部分。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的适当操作允许外部半导体带(106)的区域与接地静电屏蔽网(105)直接接触，但是通过从电场提取能量的装置(408)将在外部半导体带(106)和接地静电屏蔽网(105)的接触区域附近收集的能量将基本上更少。

从电场提取能量的装置(408)在连续元件(401)上具有多个内部电场收集元件(402)，并且已经具有结合的负载(404)中的每一者并且可选地具有电荷的蓄能器(1002)，所有这些都由电缆的规范确定。该规范确定内部电场收集元件(402)之间的距离(407)、负载的类型以及所考虑的蓄能器(1002)的类型。

从电场提取能量的装置(408)在卷轴上，等待结合到由电缆规范指示的相中的各个相。

5.从电场提取能量的装置(408)以使得在相上的路径是螺旋的或纵向的方式结合到电缆的相中的至少一个相中(图7/25、图13/25、图17/25、图24/25)。这两种另选方式中的任一种对于电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的操作是可能的，并且应用形式将由电缆规范确定。结合有从电场提取能量的装置(408)的相中的各个相被缠绕在相中的新的独立卷轴上。

6.在从电场提取能量的装置(408)上，静电屏蔽网(105)被施加到地面。具有所有层的相中的各个相保留在新卷轴上。这可以在图(16/25、20/25、23/25)中看到。

7.已经结合有从电场提取能量的装置(408)的所有相与接地电缆(604)、接地检查电线(603)组合在一起。所述集合被螺旋地扭曲，从而形成单个集合并缠绕在新卷轴上。

8.针对构成电缆的所有相，通过挤制加工将外部护套添加到电缆(605)，注意如果电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的负载(404)是发光的元件，则外部覆盖物必须是半透明的和透明的。电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)已经完成并且缠绕在其最终卷轴上，其可以被切割成任何长度。

从电场提取能量的装置(408)的制造过程的描述

从电场提取能量的装置(408)的制造过程包括以下阶段：

在该部分中以及在整个正文的其它部分中，仅通过示例的方式并且为了解释和描述的清晰性提及形状(矩形)、表面积(mm²、cms²)、光强度(流明)和附接模式(粘附、固定)。这些解释的形式、附接模式和值将取决于电缆规范。

a.内部导电矩形片材(402)，优选为铜，具有在50cm²至500cm²之间的表面积以及十分之几毫米的厚度。暴露于电场(102)的该表面能够收集电场，使得可以获得必要的能量来间歇地为20至26流明的发光二极管供电。如果需要更多能量，则应当考虑更大的表面积。片材的数量可以与需要一样多。

b.内部导电片材(402)以使得整个导电片材的面中的一个面绝缘的方式被施加到在两侧上具有粘合剂(双触点)的绝缘带(401)的粘附面中的一者上。内部导电片材(402)的另一面必须是暴露(裸露)的，因为该暴露面是将收集电场(102)的面。该第一内部导电片材(402)是视情况而定将在导线(101)的初级绝缘体(104)上或在导线的外部半导体(106)上收集电场(102)的内部导电片材(402)。目的是将内部导电片材(402)粘附到绝缘片材(401)，因此这也可以通过两者的熔合或通过印刷方法来进行。该观察(observation)在不同的制造步骤中也是有效的。

c.在绝缘带(401)的另一粘附侧上施加第二片材(外部电导线)(403)，其将保持与在电缆上接地的静电屏蔽网(105)电接触。以这种方式，该第二片材(403)的面中的一个面将与绝缘带(401)接触，并且另一面将被暴露(裸露)，准备与电缆的接地静电屏蔽网(105)接触。

d.在一个接一个地放置一系列收集件时，电场(102)的收集片材(402)之间的间距(407)将取决于赋予给电缆(801)的功能。作为示例，提取足够的电力以开启高亮度闪烁LED所需的间隔(407)是能量收集带(402)的长度的两倍。

e.负载(404)必须被连接在内部导电片材(402)与外部导电片材(403)之间，所述负载利用所收集的能量实现电缆(801)的期望功能。

f.所有上述元件以使得所有元件表现得好像它们是一个单个元件一样的方式与绝缘带(401)接合。所有元件都留在卷轴上，以便于它们在电缆相上的应用。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的特性

根据描述，关于多相电缆配置下的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)和从电场提取能量的装置(408)两者的制造过程和结合到电缆中，本发明的特性为：

1)它与当前电力电缆(606、801、1201)制造方法一致。也就是说，任何绝缘电缆(606、801、1201)的制造过程中的结合技术考虑当前安装在电缆工厂中的相同设备和相同的当前制造技术。

2)将绝缘电线(606、801、1201)的尺寸(最终外径)保持在使用的可接受范围内。

3)它本身是能量源，其仅需要与绝缘电缆(606、801、1201)的电压源的连接便可进行其适当操作。

4)从电场提取能量的装置(408)不与导线(101)电接触，因为根据电力电缆的规范，该装置被施加在初级绝缘体(104)上方或内部半导体(201)上方或外部半导体层(106)上方。

5)仅利用来自在电力电缆的相中的各个相外部可用的电场(102)的能量来供电，并且可以在一个或更多个相中实现。

6)它仅要求实现的相连接到电压源。由于电缆为每天操作24小时的设备供电，并且这些电缆总是被连接，所以电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)是永久性能量源。

7)从电场提取能量的装置(408)是模块化的。也就是说，从电场提取能量的装置(408)的集合以螺旋或纵向的方式被安装在电力电缆上，并且以如下方式工作：使得从电场提取能量的装置(408)独立于从电场提取能量的装置(408)的其余部分起作用。所有从电场提取能量的装置(408)可以属于同一单元(接合它们的同一绝缘带(401))，这有利于将它们结合到电力电缆(606、801、1201)中，但它们彼此独立地工作。当电力电缆中从电场提取电力的***(701、1301、1701、2401)的某个段面临可能损坏时，这一点特别重要。如果电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)在电力电缆(606、801、1201)的任何段中损坏，则从电场提取能量的装置(408)的其余部分可以继续操作而没有问题。

8)可以用于被设计成在具有高机械应力的环境中操作的电缆(606、801、1201)中。该技术可以在保护电力电缆的外部护套内部结合到电力电缆，因此其可以用于“重型”环境(牵引、磨损、扭曲、撕裂、水下等的高机械应力)中。

9)它可以用于在直流电流(DC)或交流电流(AC)的情况下工作的电缆中。在给定直流电流***的增加的产生、分配和使用的情况下，该考虑是重要的。

10)作为电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)，每当电力电缆连接到电压源时然后每当存在电压时，该***从电缆获得能量，电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)将能够将能量输送到负载(404)，该负载发射将指示电压的存在的信号。这在不具有指示电压的存在的元件的必须持续地连接和断开的电网中(诸如在露天采矿中)特别重要。

在给定这些条件的情况下，在电力电缆中提出和实现的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)是对工业的重要贡献。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的应用的示例考虑到三相中电压电力电缆(606)，构思了电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的应用的实际示例，图24/25中的***(2401)示出了该三相中电压电力电缆(606)的三相中的一个相，其中，结合有由标号(401)、(402)、(403)、(404)、(405)、(406)、(407)组成的从电场提取能量的装置(408)。在实践中实现的是相中的一个相，如图24/25所示。该应用示例由电缆构成，该电缆的主要功能是利用其导线(101)之间的交流电压的施加并且在静电屏蔽网(105)被接地的情况下来照亮。由于包含发光二极管(LED)(702)的负载(404)连接在触点(405)与触点(406)之间，所以实现了电缆的照明。

所使用的电缆是PrySmian品牌，并且对应于如下拖曳电缆，该拖曳电缆是三相的、中电压的、8kV级的、规格为4/0AWG、广泛地用于智利的大型露天采矿中的生产中、给铲和电穿孔机器供电。所使用的电缆具有与图6/25中所示的配置相同的配置(606)。从该电缆移除相(1101)中的一个相和静电屏蔽网(105)。以这种方式，相保持不完整，半导体带(106)被暴露，如图21/25(2101)所示。在暴露的半导体带(106)上，以螺旋方式施加从电场提取能量的装置(408)。在施加期间，注意到装置覆盖整个半导体带，而不留下任何未被覆盖的区域。

该装置由35mm宽和0.06mm厚的铜条制成。条的长度为200mm，用于内部收集带(402)和电压参考带(403)。铜条以如下方式布置(胶合)在绝缘带(401)上，用玻璃纤维增强，48mm宽，如图4/25所示，该方式使得收集带(402)位于绝缘带(401)的一侧，并且电压参考带(403)位于相反侧。内部收集件片材(402)位于绝缘片材(401)下方，朝着电缆的内部并且粘附到电缆。

各个单元装置之间的间隔(407)对应于550mm，并且用同一绝缘带以如下方式实现，该方式使得所有单元装置通过绝缘带接合，从而形成被称为“从电场提取能量的装置(408)”的单个集合。所有这些元件构成从电场提取能量的装置(408)，该装置在整个相中以模块化方式重复。

针对该实际应用制造的电路被连接到条。条与电路之间的触点仅为两个且对应于触点(405)和触点(406)。

该电路与图10/25中所示的电路相同，其中，整流器电桥(1001)由4个1N4007二极管构建，电容器(1002)是电解的(具有极性)，4.7uF和50V，元件(1003)是DB30 diac，并且元件(1004)是与480欧姆的限流电阻器串联的3.6V 20mA高亮度LED二极管(702)。

在电缆的整个相中，存在从电场提取能量的多个装置(408)，其以模块化方式重复，彼此独立，但都安装在同一绝缘带(401)上。以这种方式，从电场提取能量的装置(408)每550mm具有灯(702)，并且一旦以螺旋方式施加而不交叠，则灯(702)在各个275mm处布置在电缆的相中，围绕相的周边旋转，就像相被完全覆盖一样。

电缆(101)的导线被连接到8kV的交流电压。电压由TUSAN品牌变压器供应。电缆的静电屏蔽网(105)接地，在电缆的导线之间存在8kV的电势差，并且在各个导线与导线的屏蔽网之间存在4.6kV(8/√3)的电势差。

内部收集带(402)获得通过相中的导线(101)与接地的静电屏蔽网(105)之间的4.6kV的电压差而存在的径向电场(102)的电压。在该特定示例中，该内部收集件片材(402)布置在电缆的外部半导体层(106)上。也就是说，内部收集件片材(402)能够收集仍然存在于电力电缆(606)的相(1101)的初级绝缘体(104)和外部半导体层(106)的外表面上的电场(102)。

对于该特定示例，内部收集件片材(402)由0.06mm厚的铜制成，其表面积约为70cm²(35mm宽乘200mm长)。该表面积是必要的，以点亮闪烁的20流明的发光二极管，该发光二极管可以从超过100m远处看到。该内部片材(402)和整个从电场提取能量的装置(408)以具有最小交叠的螺旋形状施加在外部半导体带(106)上。

在触点(405)与触点(406)之间连接允许产生光的负载。该负载由图10/25中的框图电路表示。来自内部收集带(402)的交变电能被整流。整流器(1001)还必须连接到由静电屏蔽网(105)的接地连接(203)给出的参考电压。与参考电压的这种连接被实现，因为外部片材(403)与接地的屏蔽网(105)电接触，因此，触点(405)是接地的。

整流器(1001)将交流电压转换成直流电压，并且来自内部收集带(402)的电荷蓄积在电容器(1002)中。

电容器(1002)随着其蓄积越来越多的电荷而增加其端子之间的电压，直到电压达到触发值为止。一旦超过该触发值，元件(1004)就允许电流流动，因为它通过目击(witness)其端子之间的更高的电压而减小其内部电阻。在上面给出的情况下，装置1004是具有负电阻特性的任何元件。它可以是diac灯或neon灯等。在使用neon灯的情况下，装置(1004)和装置(1003)是单个元件，因为neon灯发光并且具有负电阻的特性。在使用发光二极管(LED)的情况下，装置(1004)可以是diac，并且装置(1003)是具有相应的电流保护电阻的发光二极管(LED)。

在电缆的整个相中，存在以模块化方式重复地从电场提取能量的多个装置(408)。

该示例是中电压三相电力电缆(606)，其中，从电场提取能量的装置(408)以使得电缆在其相之间存在交流电压时点亮的方式被结合。然而，这仅是应用示例，其不限制从电场提取能量的装置(408)及其在另一类型的电力电缆(606、801、1201)或另一类型的电能中的可能变型的使用。

电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的制造方法的应用的示例

图9/25中的图示出了电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的制造过程以及从电场提取能量的装置(408)的结合如何在该过程的特定阶段(特别是在外部半导体层(106)之后)发生。

在图25/25中概括了涉及所述阶段中的各个阶段和所述元件的制造过程，其概述了制造电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的最常见情况，这些情况不是从电场提取能量的装置(408)可以结合到绝缘电缆(606、801、1201)中的唯一情况。

图25/25详述了低电压、中电压和高电压的单相和三相电力电缆中从电场提取能量的***的制造过程，并且详述了从电场提取能量的装置(408)施加在初级绝缘体(104)上和外部半导体层(105)上的情况。因此，在图25/25中，详述了电力电缆中从电场提取能量的6个***，这6个***中的4个***在以下附图中描述：图7/25(701)、图13/25(1301)、图17/25(1701)和图24/25(2401)。

在下文中，各个附图表示在三相、采矿、柔性、中电压电缆形式的电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的制造过程内的构成结合从电场提取能量的装置(408)的过程的阶段，该特定应用不限制从电场提取能量的装置(408)及其变型(在另一类型的电力电缆(606、801、1201)中)的使用。

图11/25示出了中电压电力电缆(606)的相。导线(101)由7个杆组成。该相已经结合有与以中电压(被理解为2kV至69kV之间的范围的中电压)操作的电力电缆相对应的层。所有这些层满足控制通过导线(101)与静电接地屏蔽网(105)之间的电势差而产生的电场的功能。

以这种方式，导线标号(101)已经具有根据其规范的规格(直径)，并且伴随有内部半导体层(201)、初级电绝缘体(104)、外部半导体层(106)，如图21/25(2101)所示。在从电场提取能量的装置(408)的应用过程的该示例中，将详述如何在外部半导体层(106)与静电屏蔽网(105)之间施加从电场提取能量的装置(408)。

多个从电场提取能量的装置(408)(在两侧(402和403)上具有导电片材的绝缘带(401))与沿着绝缘带(401)布置的负载(404)位于卷轴上，等待结合到由电缆规范指示的相中的各个相中。

从电场提取能量的装置(408)被结合到电缆(801、606)的相中的至少一个相中，在该特定情况下，所述装置被结合到外部半导体层(106)上。所述装置的结合可以是纵向的或螺旋的。如果是螺旋的，如图22/25(2201)所示，则必须注意到间距(由从电场提取能量的装置(408)在一米长的相内围绕相而实现的匝数)使得其允许电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的最佳操作。该步骤也由电缆规范确定。结合有从电场提取能量的装置(408)的相中的各个相被缠绕在新线轴上。

在从电场提取能量的装置(408)被结合在一个或更多个相中的情况下，根据电缆规范，静电屏蔽网(105)被施加在相上，如图23/25(2301)所示。电缆规范可以指示静电屏蔽网(105)被结合到各个相中，然后各个相被组装和编织，或者各个相首先被编织，然后安装静电屏蔽网(105)。

一旦结合了从电场提取能量的装置(408)，就施加静电屏蔽网(105)，并且将电缆相缠绕在新卷轴上。

电力电缆(606)的三个相中的各个相(标号(601A)、(601B)和(601C))及其所有已经结合的层留在新卷轴上，等待：(i)与其它两个相、接地检查电线(标号(603))和接地电线(标号(604))一起扭曲；以及(ii)将静电屏蔽网(105)结合到刚刚提及的元件的集合上，或者(ii)将静电屏蔽网(105)结合在各个相上，然后编织刚刚提及的元件的集合。这些阶段的顺序将取决于电缆规范。在该过程之后，将所述集合缠绕在新卷轴上。

针对构成所述集合的所有相，通过挤制加工将外部护套添加到电缆(605)，注意如果电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的负载(404)是发光的元件，则外部覆盖物必须是半透明的和/或透明的。在图24/25(2401)中可以看到中电压三相电力电缆中从电场提取能量的***。已经完成的、电力电缆中从电场提取能量的该***被缠绕在其最终卷轴上。

附图描述

图1/25

图1/25示出了中电压电缆(606、801)的相中的一个相的电场控制层。

如果电缆被连接到电网并且在该网中存在电压，则在导线(101)与静电屏蔽网(105)(通常接地以限制电场(102))之间存在径向电场(102)。现在，另外地，如果电流循环通过电力电缆(606、801)，则产生磁场(103)，其同心周边场线在标号(103)处看到。

标号101表示电力导线(606、801)。

标号102表示径向电场线。

标号103表示磁场的同心周边线。

标号104表示电力电缆(606、801)相的初级绝缘体。

标号105表示电力电缆(606、801)相的静电屏蔽件。

标号106表示电力电缆(606、801)相的外部半导体层。

图2/25

图2/25示出了中电压电缆的相(1101)的剖视图，该相具有相对于接地(203)的施加到其导线(101)的电压。

在该图中，可以看出，静电屏蔽网(105)未接地，这使电场和其径向场线(102)不被限制在由静电屏蔽网(105)限制的区域内。远离静电屏蔽网(105)的导电表面(202)接地并且用于限制电场。

标号201是在内部与导线(101)接触并且在外部与电缆的初级绝缘体(104)接触的内部半导体层。

标号202是用于限制电场的导电接地表面。

标号203是接地连接。

图3/25

图3/25示出了中电压电缆的相(1101)的剖视图，该相具有相对于接地(203)的施加到其导线(101)的电压。

该图示出了静电屏蔽网(105)接地，这使电场和其径向场线(102)被限制在由静电屏蔽网(105)限制的区域内。在这种情况下，未接地的、远离静电屏蔽网(105)的导电表面(202)没有电场效应。

图4/25

图4/25示出了：

A：从电场提取能量的装置(408)的侧视图和表示由从电场提取能量的装置(408)供电的负载(404)的电子电路的图。

B：从电场提取能量的装置(408)的俯视图和表示由从电场提取能量的装置(408)供电的负载(404)的电子电路的图。

标号401是将电场收集件片材(402)与电压参考片材(403)分开的绝缘片材，该电压参考片材与电力电缆相的接地静电屏蔽件(105)接触。

标号402是电场收集件内部片材。

标号403是外部电压参考片材。

标号404是表示由从电场提取能量的装置(408)供电的负载的电子电路的示意图。

标号405是外部电压参考片材(403)与表示负载(404)的电子电路之间的电触点。

标号406是内部电场收集件片材(402)与表示负载(404)的电子电路之间的电触点。

标号407是在内部电场收集件片材(402)之间留下的间距。

标号408是从电场提取能量的装置(408)，该装置由内部电场收集件片材(402)、电绝缘片材(401)和第二外部电压参考片材(403)构成。

标号409是与静电屏蔽网(105)接触的外部电压参考片材(403)的宽侧的限制。

标号410是与外部半导体层(106)接触的内部电场收集片材(402)的宽侧的限制。

标号411是与静电屏蔽件(105)接触的外部电压参考片材(403)的长侧的限制。

标号412是与外部半导体层(106)接触的内部电场收集件片材(402)的长侧的限制。

图5/25

图5/25示出了从电场提取能量的装置(408)的侧视图和表示由从电场提取能量的装置(408)供电的负载(404)的电子电路的图。

另外，示出了：(i)电缆的半导体层(106)，该半导体层与内部能量收集件片材(402)接触；以及(ii)电缆的静电屏蔽网(105)，该静电屏蔽网与外部电压参考片材(403)接触。

图6/25

图6/25示出了三相中电压电力电缆。

标号601A是电力电缆的完整A相。

标号601B是电力电缆的完整B相。

标号601C是电力电缆的完整C相。

标号603是中电压电缆的接地检查电线，该接地检查电线是绝缘电导线。

标号604是中电压电缆的两个地线。

标号605是覆盖中电压电缆的所有以上元件的外部护套。

标号606是具有所有层的三相中电压电缆。

图7/25

图7/25示出了中电压或高电压的单相电缆中从电场提取能量的***(701)，从电场提取能量的装置(408)已经螺旋地结合到外部半导体层(106)上。

标号701是单相中电压电缆的电力电缆中从电场提取电能的***。

标号702是利用所收集的能量的电子电路(404)的表示。具体地，发光二极管被示为从电场提取能量的装置(408)的负载(404)。为了进一步参考，参见图25/25。

图8/25

图8/25示出了具有所有层的单相中电压电缆。

标号801是绝缘电线。

标号802是绝缘电缆的外部护套。

图9/25

图9/25是不同的电缆制造过程的图。在所有电缆制造过程中，可以在制造电缆期间实现电力电缆中从电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)。附图中的标号对应于：

标号1是铜线

标号2是制作(crafting)和退火

标号3是PVC绝缘过程

标号4a是简单电缆产品

标号4b是多电缆产品

标号4c是柔性电缆产品

标号4d是具有两个电线的产品扁平电缆

标号4e是产品电力电缆

标号4f是装甲电缆

标号5是PVC

标号6是编织和扭曲过程

标号7是外部包覆层的过程

标号8是7至61个绞合线

标号9是扭曲和配置

标号10是芯设计

标号11是钢缆

标号12是装甲钢缆

标号13是XLPE(交联聚乙烯)

标号14是CCV线

图10/25

图10/25是表示负载(404)的通用电路(在这种情况下连接到交流电压)的框图，该负载在触点(406)处连接到内部收集带(402)并且在触点(405)处连接到外部片材(403)。

标号1001是将交流电压转换成直流电压以向电路的下一级供电的整流级。

标号1002是能量蓄积级，其可以是任何类型的电容器(电解、陶瓷、极化、非极化等)。

标号1003是电路赋予负载具体功能的级。例如，负载可以是用于照明功能的LED。

标号1004是包含具有负电阻的装置的级，当在该装置的端子之间存在大于触发电压的电压时，该装置通过降低其电阻来允许电流的流动。这可以是diac灯或neon灯等。

图11/25

图11/25示出了中电压电缆的绝缘相(1101)(单相(801)或三相(606))。该绝缘相可以在单相(801)电缆中找到，该绝缘相除了相的所有层之外还具有绝缘外部护套(802)，该绝缘外部护套(802)机械地保护该绝缘相，或者该绝缘相也可以在三相(606)电缆中与两个其它绝缘相(1101)一起被发现，并且都被绝缘外部覆盖物(605)保护，该绝缘外部覆盖物(605)机械地保护绝缘相。

标号1101是由导线(101)和所有电场控制层(内部半导体层(201)、初级绝缘层(104)、外部半导体层(106)和静电屏蔽件(105)(通常接地))组成的绝缘相。

图12/25

图12/25示出了低电压绝缘电力电缆，其中，其对电场(102)的唯一控制是初级绝缘体(104)。

标号1201是低电压绝缘电力电缆。

图13/25

图13/25示出了低电压单相电缆中从电场提取能量的***(1301)，从电场提取能量的装置(408)已经以螺旋方式结合到初级绝缘体(104)上方。为了进一步参考，参见图25/25。

标号1301是低电压的单相电力电缆中从电场提取能量的***。也就是说，它是低电压的单相电力电缆，其中，从电场提取能量的装置(408)已被结合并由元件(401、402、403、404、405、406和407)组成。

图14/25

图14/25示出了由导线(101)和初级绝缘体(104)组成的低电压电缆的相。这是单相(1301)和三相(1701)的低电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第一阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号1401是导线(101)和初级绝缘体(104)。

图15/25

图15/25示出了导线(101)、初级绝缘体(104)以及已经螺旋地结合到初级绝缘体(104)上方的从电场提取能量的装置(408)。这是单相(1301)和三相(1701)的低电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第二阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号1501是导线(101)、初级绝缘体(104)以及已经螺旋地结合到初级绝缘体(104)上的从电场提取能量的装置(408)。

图16/25

图16/25示出了导线(101)、初级绝缘体(104)、已经结合到初级绝缘体(104)上方的从电场提取能量的装置(408)以及最后的静电屏蔽网(105)。这是单相(1301)和三相(1701)的低电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第三阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

图17/25

图17/25示出了低电压三相电缆中从电场提取能量的***(1701)，从电场提取能量的装置(408)已经以螺旋方式结合到初级绝缘体(104)上方。为了进一步参考，参见图25/25。

标号1701是低电压的三相电力电缆中从电场提取能量的***。也就是说，它是低电压的三相电力电缆，其中，从电场提取能量的装置(408)已以螺旋方式被结合并由元件(401、402、403、404、405、406和407)组成。

图18/25

图18/25示出了导线(101)、内部半导体(201)以及初级绝缘体(104)。这是单相和三相的中电压电缆或高电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第一阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

图19/25

图19/25示出了导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)以及已经螺旋地结合到初级绝缘体(104)上方的从电场提取能量的装置(408)。这是单相和三相的中电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第二阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号1901是导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)以及已经螺旋地结合到初级绝缘体(104)上方的从电场提取能量的装置(408)。

图20/25

图20/25示出了导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)、已经螺旋地结合到初级绝缘体(104)上方的从电场提取能量的装置(408)以及最后的静电屏蔽网(105)。这是单相和三相的中电压电缆或高电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第三阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号2001是导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)、已经螺旋地结合到初级绝缘体(104)上方的从电场提取能量的装置(408)以及最后的静电屏蔽网(105)。

图21/25

图21/25示出了导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)以及外部半导体层(106)。这是单相(701)和三相(2401)的中电压电缆或高电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第一阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号2101是导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)以及外部半导体层(106)。

图22/25

图22/25示出了导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)、外部半导体(106)以及已经螺旋地结合到外部半导体(106)上方的从电场提取能量的装置(408)。这是单相(701)和三相(2401)的中电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第二阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号2201是导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)、外部半导体(106)以及已经螺旋地结合到外部半导体(106)上方的从电场提取能量的装置(408)。

图23/25

图23/25示出了导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)、外部半导体(106)、已经螺旋地结合到外部半导体(106)上方的从电场提取能量的装置(408)以及最后的静电屏蔽网(105)。这是单相(701)和三相(2401)的中电压电缆或高电压电缆中从电场提取能量的***的制造过程的第三阶段。为了进一步参考，参见图25/25。

标号2301示出了导线(101)、内部半导体(201)、初级绝缘体(104)、外部半导体(106)、已经螺旋地结合到外部半导体(106)上方的从电场提取能量的装置(408)以及最后的静电屏蔽网(105)。

图24/25

图24/25示出了中电压或高电压的三相电缆中从电场提取能量的***(2401)，从电场提取能量的装置(408)已经结合到外部半导体层(106)上方。为了进一步参考，参见图25/25。

标号2401是中电压或高电压的三相电力电缆中从电场提取能量的***。也就是说，它是中电压的三相电力电缆，其中，从电场提取能量的装置(408)已以螺旋方式被结合并由元件(401、402、403、404、405、406和407)组成。

图25/25

图25/25详细描述了低电压、中电压和高电压的单相和三相电力电缆中从电场提取能量的***的制造过程，并且详细描述了从电场提取能量的装置(408)施加在初级绝缘体(104)上方和外部半导体层(105)上方的情况。因此，在图25/25中，详细描述了电力电缆中从电场提取能量的6个***。然而，电力电缆中从电场提取能量的这6个***仅是示例，而不是唯一可能的示例。

Claims (21)

1.一种电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，所述***具有或不具有聚合材料的外部覆盖物(605、802)，其特征在于，所述电力电缆中从所述电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)包括：

低电压、中电压或高电压的绝缘的或受保护的电力电缆(606、801、1201)的一个或更多个相(1101、1401)，所述一个或更多个相结合有从所述电场提取能量的至少一个装置(408)，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)是以模块化方式布置的，其中，多个模块由所述电力电缆中从所述电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)的延展确定，其中，所述电力电缆(606、801、1201)的主导线或导线(101)接收直流电流和/或交流电流，其中，所述从所述电场提取电力的装置或多个所述从所述电场提取电力的装置(408)和所述电力电缆(606、801、1201)的一个或更多个相(1101、1401)位于同一电力电缆(606、801、1201)内部；以及

从所述电场提取能量的装置(408)，所述装置不与所述电缆的所述主导线(101)电接触，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)包括：

内部导电片材(402)，所述内部导电片材收集存在于所述导线附近的所述电场(102)；外部导电片材(403)；以及电绝缘层(401)，所述电绝缘层将所述导电片材(402)与所述导电片材(403)分开，负载(404)连接到所述内部导电片材和所述外部导电片材，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)单独地布置在所述电缆的层之间：在内部半导体层(201)上、在初级绝缘体(104)上或在外部半导体层(106)上，其中，所述负载(404)消耗由所述内部导电片材(402)输送的能量，使所述外部导电片材(403)相对于内部导电片材(402)与电压参考元件电接触。

2.根据权利要求1所述的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，其特征在于，所述从所述电场提取能量的装置(408)围绕所述电力电缆(606、801、1201)的一个或更多个相(1101、1401)以如下方式单独地并且在所述电力电缆的层之间螺旋地缠绕，从而符合所述电力电缆中从所述电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)：在所述内部半导体层(201)上、在所述初级绝缘体(104)上或在所述外部半导体层(106)上。

3.根据权利要求1所述的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，其特征在于，所述从所述电场提取能量的装置(408)以如下方式单独地并且在所述电力电缆的层之间纵向地布置在所述电力电缆(606、801、1201)的一个或更多个相(1101、1401)中，从而符合所述电力电缆中从所述电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)：在所述内部半导体层(201)上、在所述初级绝缘体(104)上或在所述外部半导体层(106)上。

4.根据权利要求1所述的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，其特征在于，对于所述从所述电场提取能量的装置(408)的所述负载(404)是发光的元件的情况，结合到所述***中的所述外部覆盖物(605、802)是半透明的和/或透明的。

5.根据权利要求1所述的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，其特征在于，所使用的所述电力电缆是三相电力电缆(606)。

6.根据权利要求1所述的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，其特征在于，所使用的所述电力电缆是单相电力电缆(801、1201)。

7.根据权利要求1所述的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)，其特征在于，所述电力电缆是绝缘的或部分绝缘的或受保护的电力电缆。

8.一种从电场提取电能的装置(408)，其特征在于，所述装置不与电缆的主导线(101)电接触，其中，另外，所述装置位于同一电力电缆(606、801、1201)内部、在所述电缆的相中的至少一个相中位于所述电力电缆的层之间：在内部半导体层(201)上、在初级绝缘体(104)上或在外部半导电层(106)上，其中，所述装置是以模块化方式布置的，其中，多个模块由能量提取***(701、1301、1701、2401)的延展确定，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)包括：

内部导电片材(402)，所述内部导电片材收集存在于所述导线(101)附近的电场(102)；

外部导电片材(403)；

电绝缘层(401)，所述电绝缘层将两个导电片材分开并且将从所述电场收集能量的多个能量收集模块(408)接合起来，从而形成单个元件；以及

负载(404)，其中，从所述电场收集能量的所述能量收集模块(408)中的各个能量收集模块与所述负载连接，

其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)单独地布置在所述电力电缆(606、801、1201)的层之间：在所述内部半导体层(201)上、在所述初级绝缘体(104)上或在所述外部半导体层(106)上，其中，所述负载(404)消耗由所述内部导电片材(402)输送的能量，使所述外部导电片材(403)相对于所述内部导电片材(402)与电压参考元件接触。

9.根据权利要求8所述的从电场提取电能的装置(408)，其特征在于，所述内部导电片材(402)和所述外部导电片材(403)是由导电材料制成的，优选地是由铜制成的。

10.根据权利要求8所述的从电场提取电能的装置(408)，其特征在于，消耗由在所述内部导电片材(402)与所述外部导电片材(403)之间产生的电压输送的能量的所述负载(404)包括不同装置，诸如射频发送器、卫星定位***、传感器、发送器、定位装置、优选为LED灯的照明装置、识别装置、变量或参数监测装置和用于声发射的装置。

11.根据权利要求8所述的从电场提取电能的装置(408)，其特征在于，所述负载(404)消耗来自蓄能器(1002)的能量，所述蓄能器(1002)保持由所述内部导电片材(402)和所述外部导电片材(403)输送的能量，并且即使在所述电力电缆(801)未连接到电压源或不存在电压时也能够一直输送能量。

12.根据权利要求11所述的从电场提取电能的装置(408)，其特征在于，保持由所述从所述电场提取电能的装置(408)输送的能量的所述蓄能器(1002)包括电容器、超级电容器和/或电池。

13.根据权利要求8所述的从电场提取电能的装置(408)，其特征在于，所述从所述电场提取电能的装置(408)是以模块化方式布置的，其中，多个模块由从所述电场提取能量的***(701、1301、1701、2401)的长度确定。

14.一种根据权利要求1所述的绝缘的低电压电力电缆(1301、1701)中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)的制造方法，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)被布置在所述初级绝缘体(104)上，所述制造方法包括以下步骤：

a)为了制备所述低电压电力电缆(1201)，根据客户要求的规范，向将组成所述***(1301、1701)的所述导线(101)中的各个导线赋予适当规格；

b)在刚性电缆的情况下的电线杆或者在柔性电缆的情况下的较小直径的电线中的每一者最初在独立的卷轴上，它们被组合成单个导线(101)，所述单个导线由已经捆扎和螺旋扭曲的电线构成，从而产生缠绕在单独线轴上的具有特定规格的裸导线；

c)为了制备绝缘的低电压电缆(1201)，通过挤制加工向特定规格的裸导线(101)添加所述初级绝缘体(104)，以对产生施加到所述导线(101)的电压的所述电场(102)进行控制，然后绝缘导线中的各个绝缘导线组成缠绕在卷轴上的低电压相(1401)，

其特征在于，当安装所述从所述电场提取电能的装置(408)时，所述从所述电场提取电能的装置不与所述电缆(1201)的所述主导线(101)电接触，并且所述从所述电场提取电能的装置(408)位于同一电力电缆(1201)内部，并且其中，所述制造方法还包括以下阶段：

d)一个或更多个低电压相(1401)以纵向或螺旋形式在所述绝缘体上装配有所述从所述电场提取能量的装置(408)，然后具有所施加(1501)的所述从所述电场提取能量的装置(408)的各个相(1401)被缠绕在线轴上；

e)对于安装(1501)了所述从所述电场提取能量的装置(408)的各个相(1401)，将静电接地屏蔽网(105)施加在所述从所述电场提取能量的装置(408)上，并且组件(1601)被缠绕在线轴上；

f)如果所述从所述电场提取能量的***(1701)包括多个相，则无论所述多个相是否具有所述从所述电场提取能量的装置(408)，所有相被组合在一起，所有相被螺旋地扭曲，从而形成缠绕在另一卷轴上的单个集合；以及

g)最后，所述组件被外部覆盖物(802)覆盖，以在单独的卷轴上形成所述从低电压电场提取能量的***(1301、1701)。

15.一种根据权利要求1所述的中电压或高电压绝缘的电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)的制造方法，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)被布置在所述外部半导体层(106)上，从而形成所述***(701、2401)，并且所述制造方法包括以下阶段：

a)为了制备中电压电力电缆(606)或高电压电力电缆(801)，通过根据客户要求的规范向将组成所述***(701、2401)的所述导线(101)中的各个导线赋予适当规格而开始；

b)在刚性电缆的情况下的电线杆或者在柔性电缆的情况下的较小直径的电线中的每一者最初在独立的卷轴上，它们被组合成单个导线(101)，所述单个导线由已经捆扎和螺旋扭曲的电线构成，从而产生缠绕在单独线轴上的具有特定规格的裸导线；

c)为了制备由多个相(1101)组成的绝缘的中电压电缆(606)或高电压电缆(801)，从各个相的特定规格的裸导线(101)开始，向所述特定规格的裸导线中的各个裸导线添加内部半导体层(201)、初级电绝缘层(104)、外部半导体层(106)，并且然后具有构成元件(2101)的这些电场控制层(102)的导线中的各个导线被缠绕在卷轴上，

其特征在于，当安装所述从所述电场提取能量的装置(408)时，所述从所述电场提取能量的装置不与所述主导线(101)电接触，所述从所述电场提取能量的装置(408)位于同一电力电缆(606、801)内部，并且所述制造方法包括以下阶段：

d)所述从所述电场提取能量的装置(408)被纵向或螺旋地结合到具有绝缘体的一个或更多个导线并且在所述外部半导体层(106)上，即，所述元件(2101)上，从而形成缠绕在线轴上的元件(2201)；

e)向所述元件(2201)施加静电接地屏蔽网(105)，并且该操作的结果是元件(2301)，该元件(2301)继而缠绕在单独的卷轴上；

g)如果所述从所述电场提取能量的***包括多个相(2401)，则无论所述多个相是否安装有所述从所述电场提取能量的装置(408)，汇集所有相，并且存在集成的接地电缆(604)和接地检查电缆(603)，所有这些都螺旋地扭曲，从而形成缠绕在另一卷轴上的单个集合；以及

h)最后，组件被外部覆盖物(605、802)覆盖，以在单独的卷轴上形成所述从所述电场提取能量的***(701、2401)。

16.一种根据权利要求1所述的绝缘的中电压或高电压电力电缆中从电场提取电能的***(701、1301、1701、2401)的制造方法，所述绝缘的中电压或高电压电力电缆不具有外部半导体层(106)，其中，所述从所述电场提取能量的装置(408)被布置在所述电缆的所述初级绝缘层(104)上，所述制造方法包括以下步骤：

a)为了制备所述电力电缆(606、801)，通过根据客户要求的规范向将组成所述***的所述导线(101)中的各个导线赋予所述电力电缆的适当规格而开始；

b)在刚性电缆的情况下的电线杆或者在柔性电缆的情况下的较小直径的电线中的每一者最初在独立的卷轴上，它们被组合成单个导线(101)，所述单个导线由已经捆扎和螺旋扭曲的电线构成，从而产生缠绕在单独线轴上的具有特定规格的裸导线；

c)为了制备由多个相(1101)组成的绝缘的中电压电缆(606)或高电压电缆(801)，从各个相的特定规格的裸导线(101)开始，向所述特定规格的裸导线中的各个裸导线添加内部半导体层(201、602)、初级电绝缘层(104)，并且然后具有构成元件(1801)的这些电场控制层(102)的导线中的各个导线被缠绕在线轴上，

其特征在于，当安装所述从所述电场提取能量的装置(408)时，所述从所述电场提取能量的装置不与所述电缆的主导线(101)电接触，所述从所述电场提取能量的装置(408)位于同一电力电缆(606、801)内部，并且所述制造方法包括以下阶段：

d)所述从所述电场提取能量的装置(408)以纵向或螺旋的方式结合到一个或更多个导线并且在所述初级绝缘体(104)上，即，所述元件(1801)上，从而形成缠绕在线轴上的元件(1901)；

e)向所述元件(1901)施加静电接地屏蔽网(105)，并且该操作的结果是元件(2001)，该元件(2001)继而缠绕在单独的卷轴上；

g)如果所述从所述电场提取能量的***包括多个相(2401)，则无论所述多个相是否安装有所述从所述电场提取能量的装置(408)，汇集所有相，并且存在集成的接地电缆(604)和接地检查电缆(603)，所有这些都螺旋地扭曲，从而形成缠绕在另一卷轴上的单个集合；以及

h)最后，组件被外部覆盖物(605、802)覆盖，以在单独的卷轴上形成所述从所述电场提取能量的***。

17.一种用于受保护的中电压或高电压电力电缆的从电场开始的电能提取***(701、1301、1701、2401)的制造方法，其中，从所述电场提取能量的装置(408)被布置在所述电缆的保护层上，所述制造方法包括以下阶段：

a)为了制备所述电力电缆，通过根据客户要求的规范将适当规格赋予所述电缆而开始；

b)在刚性电缆的情况下的电线杆或者在柔性电缆的情况下的较小直径的电线中的每一者最初在独立的卷轴上，它们被组合成单个导线，所述单个导线由已经捆扎和螺旋扭曲的电线构成，从而产生缠绕在单独线轴上的具有特定规格的裸导线；

c)为了制备受保护的中电压和高电压电缆，以具有特定规格的裸导线开始，将保护层添加到具有特定规格的裸导线，然后将具有该保护层的所述导线缠绕在线轴上，其特征在于，所述装置不与电缆导线电接触，并且所述制造方法包括以下阶段：

d)所述从所述电场提取能量的装置纵向或螺旋地结合到一个或更多个受保护的导线，注意所述从所述电场提取能量的装置绕所述相或导线的匝数，保护物覆盖所述导线并缠绕在线轴上。

18.根据权利要求14、15和16所述的电场能量提取***(701、1301、1701、2401)的制造方法，其特征在于，在阶段g)和阶段h)中，在所述从所述电场提取能量的装置(408)的所述负载(404)是发光的元件的情况下，结合到所述***(701、1301、1701、2401)的外部覆盖物(605、802)必须是半透明和/或透明的。

19.根据权利要求14、15、16、17和18所述的电力电缆中的电场电能提取***(701、1301、1701、2401)的制造方法，其特征在于，在步骤d)中结合所述从所述电场提取能量的装置(408)是在所述相(1101、1401)中的至少一个相上以螺旋方式执行的。

20.根据权利要求14、15、16、17和18所述的电力电缆中的电场电能提取***(701、1301、1701、2401)的制造方法，其特征在于，在步骤d)中结合所述从所述电场提取能量的装置(408)是在所述相(1101、1401)中的至少一个相上纵向地执行的。

21.一种电场电能提取装置(408)的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下阶段：

a.供应内部导电片材(402)和外部导电片材(403)；

b.将所述导电片材(402)和(403)两者粘附到电绝缘片材(401)，所述绝缘片材(401)的各个面一个导电片材；以及

c.将负载(404)连接到所述导电片材，因为所述负载将消耗由所述装置(408)提取的电能；

d.在所述绝缘片材(401)上，纵向地重复组件(402)、(403)和(404)的布置，直到具有多个收集模块的所述装置(408)的长度根据待实现的所述电力电缆(606、801、1201)的长度是合乎需要的为止，其中，元件(402)、(403)和(404)的各个集合之间具有间隔(407)。

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