RU212470U1 - THREE-PHASE POWER CABLE WITH FIBER-OPTIC MODULE IN THE CENTER OF THE CORE - Google Patents
THREE-PHASE POWER CABLE WITH FIBER-OPTIC MODULE IN THE CENTER OF THE CORE Download PDFInfo
- Publication number
- RU212470U1 RU212470U1 RU2021139593U RU2021139593U RU212470U1 RU 212470 U1 RU212470 U1 RU 212470U1 RU 2021139593 U RU2021139593 U RU 2021139593U RU 2021139593 U RU2021139593 U RU 2021139593U RU 212470 U1 RU212470 U1 RU 212470U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrically conductive
- cable
- tape
- cable according
- layer
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена, применяемых для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 15, 20, 30, 35, 45, 66, 110, 132, 150, 220, 275, 330 кВ. Кабель силовой, содержащий три круглые металлические токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта первым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена изоляцией из сшитой композиции полиэтилена, вторым слоем - из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, при этом токопроводящие жилы, покрытые изоляцией и двумя электропроводящими слоями, скручены в сердечник, а поверх скрученных жил содержится внутренняя оболочка и наружная оболочка, при этом токопроводящие жилы скручены в сердечник вокруг проложенного в центре волоконно-оптического модуля с коэффициентом затухания не более 0,8 дБ/км при длине волны 1300÷1310 нм. Благодаря проложенному в разных местах конструкции кабеля оптико-волоконному модулю можно эффективно осуществлять мониторинг температуры кабеля вдоль всей длины кабельной линии; расчёт на основании полученных данных допустимой пропускной способности кабельной линии; определение расстояния до места разрыва при повреждении кабеля; повышение оперативности в принятии решений по работе определения мест перегрева и, таким образом, снизить количество случаев перегрева; управление кабельной линией на основе данных контроля. Конструкции заявленной полезной модели успешно опробованы в условиях производства.
Description
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена, применяемых для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 15, 20, 30, 35, 45, 66, 110, 132, 150, 220, 275, 330 кВ.The utility model relates to cable technology, namely to the designs of power cables with XLPE insulation used for the transmission and distribution of electrical energy in stationary installations for a rated alternating voltage of 6, 10, 15, 20, 30, 35, 45, 66, 110 , 132, 150, 220, 275, 330 kV.
Известен силовой кабель, являющийся близким аналогом (прототипом) заявляемой конструкции силового кабеля, это кабель силовой, содержащий три металлические токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта первым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцией из сшитой композиции полиэтилена, вторым слоем - из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, слоем из электропроводящей ленты и металлическим экраном, при этом токопроводящие жилы, покрытые указанными слоями, скручены в сердечник вокруг жгута из полимерного материала, а поверх скрученных жил содержится разделительный слой и наружная оболочка, при этом разделительный слой выполнен из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 28, а наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 32. (патент RU №148879, М.кл. Н01В 7/295, опубликовано 20.12.2014).Known power cable, which is a close analogue (prototype) of the claimed design of the power cable, this is a power cable containing three metal conductive cores, each of which is covered with a first layer of electrically conductive cross-linked polyethylene composition, insulation of cross-linked polyethylene composition, the second layer of electrically conductive cross-linked composition polyethylene, a layer of electrically conductive tape and a metal screen, while the conductive wires covered with these layers are twisted into a core around a bundle of polymeric material, and over the twisted wires there is a separating layer and an outer sheath, while the separating layer is made of polyvinyl chloride plastic compound with an oxygen index not less than 28, and the outer shell is made of polyvinyl chloride plastic compound with an oxygen index of at least 32.
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении трехфазного кабеля с медными или алюминиевыми токопроводящими жилами, экраном по жиле из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляции из сшитой композиции полиэтилена, экраном по изоляции из электропроводящей сшитой полимерной композиции, наличии наружной оболочки. Наличие разделительного слоя, слоя из электропроводящей ленты, и металлического экрана в частных случаях исполнения.Signs of a known cable, coinciding with the signs of the claimed utility model, are the implementation of a three-phase cable with copper or aluminum conductive conductors, a screen over the core from an electrically conductive cross-linked polymer composition, insulation from a cross-linked polyethylene composition, an insulation screen from an electrically conductive cross-linked polymer composition, the presence of an outer sheath . The presence of a separating layer, a layer of electrically conductive tape, and a metal screen in particular cases of execution.
Отличительными признаками предложенной полезной модели и известной конструкции кабеля является наличие волоконно-оптического модуля, расположенного в центре сердечника.Distinctive features of the proposed utility model and the well-known cable design is the presence of a fiber optic module located in the center of the core.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией на среднее и высокое напряжения за счет введения в конструкцию волоконно-оптических модулей, что, в свою очередь, повышает надежность работы силового кабеля.The problem to be solved by the utility model is to expand the arsenal of polyethylene-insulated power cables for medium and high voltage by introducing fiber-optic modules into the design, which, in turn, increases the reliability of the power cable.
Технический результат достигается тем, что кабель силовой, содержащий три круглые металлические токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта первым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцией, вторым слоем - из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, при этом токопроводящие жилы, покрытые изоляцией и двумя электропроводящими слоями, скручены в сердечник, а поверх скрученных жил содержится внутренняя оболочка и наружная оболочка, возможно наличие индивидуальных металлических экранов поверх электропроводящего слоя из сшитой композиции полиэтилена изолированных токопроводящих жил или общего металлического экрана поверх внутренней оболочки по скрученным в сердечник токопроводящим жилам, при этом в центре скрутки токопроводящих жил расположен волоконно-оптический модуль. Волоконно-оптические модули могут быть одномодовыми или многомодовыми с коэффициентом затухания не более 0,8 дБ/км при длине волны 1300÷1310нм и с шагом общей скрутки не более 50 Бскр.The technical result is achieved by the fact that a power cable containing three round metal conductive cores, each of which is covered with a first layer of electrically conductive cross-linked polyethylene composition, insulation, the second layer - of electrically conductive cross-linked polyethylene composition, while the conductive cores are covered with insulation and two electrically conductive layers , twisted into a core, and over the twisted cores there is an inner sheath and an outer sheath, it is possible to have individual metal screens over an electrically conductive layer made of a cross-linked polyethylene composition of insulated conductive cores or a common metal screen over the inner sheath along the conductors twisted into a core, while in the center of the twist conductors is a fiber optic module. Fiber optic modules can be single-mode or multi-mode with an attenuation coefficient of no more than 0.8 dB/km at a wavelength of 1300÷1310nm and with a total twist pitch of no more than 50 Bsc.
Токопроводящие жилы могут быть выполнены медными или алюминиевыми. По токопроводящим жилам может быть дополнительно наложен слой из электропроводящей полимерной ленты. При наложении металлического экрана он выполняется из медных проволок, обмотанных медной лентой, или пасмой из медных проволок, или из алюминиевых (или из алюминиевого сплава) проволок, обмотанных алюминиевой (или из алюминиевого сплава) лентой, либо обмотанных арамидной или полимерной нитью, или полимерной лентой. Металлический экран может быть наложен либо на каждую токопроводящую жилу, либо на скрутку жил (общий экран) поверх внутренней оболочки. На металлический экран может быть дополнительно наложен разделительный слой.Conductors can be made of copper or aluminum. A layer of electrically conductive polymer tape can be additionally applied along the conductive cores. When applying a metal screen, it is made of copper wires wrapped with copper tape, or a skein of copper wires, or aluminum (or aluminum alloy) wires wrapped with aluminum (or aluminum alloy) tape, or wrapped with aramid or polymer thread, or polymer tape. A metal screen can be applied either to each conductive core or to the twist of the cores (general screen) over the inner sheath. A separating layer can be additionally applied to the metal screen.
Наружная оболочка кабеля выполнена из полиэтилена, либо из поливилхлорида, либо из поливинилхлорида пониженной горючести, либо поливинилхлорида пониженной горючести в хладостойком исполнении, либо из поливинилхлорида пониженной пожароопасности, либо из поливинилхлорида пониженной пожароопасности с низким дымовыделением в холодостойком исполнении, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов в холодостойком исполнении, либо из огнестойкой полимерной композиции, не содержащей галогенов. Наружная оболочка кабеля может быть выполнена также в усиленном или двухслойном исполнении. В зависимости от сложности кабельной трассы, для которой предназначен изготавливаемый кабель, выполняется и наружная оболочка: либо номинальной толщиной от 2,3 мм (для кабелей с расчетным диаметром под оболочкой до 40 мм) до 2,7 мм (для кабелей с расчетным диаметром под оболочкой 50 мм), либо в усиленном варианте, т.е. с увеличенной толщиной наружной оболочки от 2.8 мм до 3,2 мм соответственно для кабелей с тем же расчетным диаметром кабеля под оболочкой; или с продольными ребрами жесткости (110 кВ и более) для предотвращения повреждений оболочки и повышения механической прочности. Данная конструкция обеспечивает дополнительную защиту кабеля в процессе монтажа и эксплуатации для прокладки в сложных кабельных трассах с большим числом изгибов. Также в зависимости от выполняемой задачи и места эксплуатации наружная оболочка кабеля может быть выполнена в двухслойном варианте, т.е. каждый слой наружной оболочки выполнен из одного материала, но разных марок в зависимости от поставленной задачи. Например, оба слоя наружной оболочки выполнены из поливинилхлоридного пластиката, но внешний слой выполнен из поливинилхлоридного пластиката марок, обеспечивающих повышенные механические характеристики для защиты кабеля от внешних механических повреждений, а внутренний слой наружной оболочки выполнен из марок поливинилхлоридного пластиката с улучшенными пожароопасными характеристиками (пониженной горючести или пониженной пожароопасности), но не обладающими достаточно высокими механическими характеристиками для защиты кабеля от внешних механических повреждений. Таким образом, наружная оболочка силового кабеля благодаря двухслойной наружной оболочке надежно защищает кабель от механических повреждений и защищает кабель в условиях пожароопасной экстремальной обстановки.The outer sheath of the cable is made of polyethylene, or polyvinyl chloride, or polyvinyl chloride of low flammability, or polyvinyl chloride of low flammability in a cold-resistant version, or of polyvinyl chloride of reduced fire hazard, or of polyvinyl chloride of low flammability with low smoke emission in a cold-resistant version, or from a polymer composition that does not contain halogen-free, either from a halogen-free polymer composition in a cold-resistant version, or from a flame-retardant, halogen-free polymer composition. The outer sheath of the cable can also be made in a reinforced or two-layer version. Depending on the complexity of the cable route for which the manufactured cable is intended, the outer sheath is also made: either with a nominal thickness of 2.3 mm (for cables with an estimated diameter under the sheath up to 40 mm) to 2.7 mm (for cables with an estimated diameter under the sheath). sheath 50 mm), or in a reinforced version, i.e. with an increased thickness of the outer sheath from 2.8 mm to 3.2 mm, respectively, for cables with the same calculated cable diameter under the sheath; or with longitudinal stiffeners (110 kV or more) to prevent damage to the shell and increase mechanical strength. This design provides additional cable protection during installation and operation for laying in complex cable routes with a large number of bends. Also, depending on the task performed and the place of operation, the outer sheath of the cable can be made in a two-layer version, i.e. each layer of the outer shell is made of the same material, but different grades depending on the task. For example, both layers of the outer sheath are made of polyvinyl chloride compound, but the outer layer is made of polyvinyl chloride compound of grades that provide increased mechanical characteristics to protect the cable from external mechanical damage, and the inner layer of the outer sheath is made of grades of polyvinyl chloride compound with improved fire hazard characteristics (low flammability or reduced fire hazard), but do not have sufficiently high mechanical characteristics to protect the cable from external mechanical damage. Thus, the outer sheath of the power cable, thanks to the two-layer outer sheath, reliably protects the cable from mechanical damage and protects the cable in fire-hazardous extreme conditions.
Кабель может быть выполнен в герметизированном варианте, с герметизацией токопроводящей жилы и с наложением поверх металлического экрана, поверх электропроводящего экрана по изоляции и поверх внутренней оболочки водоблокирующей ленты, с выполнением жгута в центре сердечника с водоблокирующими нитями (помимо волоконно-оптического модуля). А поверх наружной оболочки наложен электропроводящий слой.The cable can be made in a hermetically sealed version, with a sealing of the conductive core and overlaying over a metal screen, over an electrically conductive insulation screen and over the inner sheath of a water-blocking tape, with a bundle in the center of the core with water-blocking threads (in addition to a fiber optic module). And an electrically conductive layer is applied over the outer shell.
Опыт работы с силовыми кабелями на среднее и высокое напряжение показал, что для оптимизации работы кабеля в различных условиях, необходимо обеспечить постоянный контроль параметров работы кабеля, чтобы в случае возникновения неисправностей в энергосистеме, которые могут привести к выходу из строя кабеля, например, участков повышенного нагрева, эти причины были своевременно устранены. Необходимо постоянно следить, чтобы пределы максимально допустимой рабочей температуры не были превышены по всей длине кабельной линии. В качестве датчика контроля температуры предлагается использовать волоконно-оптический модуль. Оптико-волоконные системы могут работать в качестве распределенных измерительных датчиков. Физические величины, например, температура или давление воздействуют на стекловолокно и меняют свойства световодов. Импульс, распространяющийся вдоль оптико-волоконной жилы, взаимодействует с материалом световедущей жилы, по изменению возвращенного (или отраженного) сигнала можно получить информацию о температуре вдоль оптико-волоконного модуля и, следовательно, о температуре силового кабеля, в конструкцию которого он входит.Experience with power cables for medium and high voltage has shown that in order to optimize the operation of the cable in various conditions, it is necessary to ensure constant monitoring of the parameters of the cable, so that in the event of malfunctions in the power system that can lead to failure of the cable, for example, sections of increased heating, these causes were promptly eliminated. Care must be taken at all times to ensure that the maximum permissible operating temperature limits are not exceeded along the entire length of the cable line. It is proposed to use a fiber optic module as a temperature control sensor. Fiber optic systems can work as distributed measuring sensors. Physical quantities, such as temperature or pressure, act on the fiberglass and change the properties of the light guides. The pulse propagating along the fiber-optic core interacts with the material of the light-guiding core, by changing the returned (or reflected) signal, you can get information about the temperature along the fiber-optic module and, therefore, about the temperature of the power cable, in the design of which it is included.
Такие датчики, имея малый вес, малые размеры и обладая высокой чувствительностью, могут контролировать параметры на расстоянии до нескольких километров, при этом они нечувствительны к электромагнитным помехам и абсолютно взрывопожаробезопасны.Such sensors, having a low weight, small size and high sensitivity, can control parameters at a distance of up to several kilometers, while they are insensitive to electromagnetic interference and are absolutely fire and explosion safe.
Волоконно-оптические модули, встроенные в конструкцию силового кабеля среднего и высокого напряжения обеспечивают объективный контроль температуры кабеля с целью обнаружения критических мест на трассе. Основное преимущество такой системы заключается в ее мультиплексности, то есть контроль температуры в сотнях точек производится одним датчиком, в то время как дискретная система обеспечивает передачу данных только из одной точки, и эти данные считаются средним показателем какого-либо конкретного участка. Эта технология практически не зависит от возможных потерь на затухание в оптическом волокне и дает возможность измерить температуру. Для кабельных линий небольшой протяженности (до 10 км) и/или с минимальным количеством соединительных муфт, используется многомодовое оптоволокно при длине волны до 1300 нм, для кабельной трассы большей протяженности (до 20 км) и/или с большим количеством соединительных муфт, когда оптические потери при мониторинге становятся проблемой, используется одномодовое волокно с низкими потерями при длине волны более 1300 нм. Можно производить одностороннее и двустороннее измерение встроенного в кабель оптического волокна. Таким образом, обеспечивается точное и непрерывное измерение температуры вдоль всей длины оптического волокна. Благодаря встроенному в конструкцию силового кабеля волоконно-оптическому модулю можно осуществлятьFiber optic modules built into the design of the medium and high voltage power cable provide an objective control of the temperature of the cable in order to detect critical points on the route. The main advantage of such a system is its multiplexity, that is, temperature control at hundreds of points is carried out by one sensor, while a discrete system provides data transmission from only one point, and this data is considered the average of a particular area. This technology is practically independent of the possible attenuation losses in the optical fiber and makes it possible to measure the temperature. For cable lines of short length (up to 10 km) and / or with a minimum number of couplings, multimode fiber is used at a wavelength of up to 1300 nm, for a longer cable route (up to 20 km) and / or with a large number of couplings, when optical monitoring loss becomes a problem, low loss single-mode fiber is used at wavelengths greater than 1300 nm. It is possible to make one-sided and two-sided measurement of the optical fiber embedded in the cable. Thus, an accurate and continuous temperature measurement along the entire length of the optical fiber is ensured. Thanks to the built-in fiber optic module in the power cable design, it is possible to carry out
мониторинг температуры кабеля вдоль всей длины кабельной линии;cable temperature monitoring along the entire length of the cable line;
расчет на основании полученных данных допустимой пропускной способности кабельной линии;calculation based on the received data of the permissible bandwidth of the cable line;
определение расстояния до места разрыва при повреждении кабеля;determination of the distance to the break point in case of cable damage;
повысить оперативность в принятии решений по работе определения мест перегрева и, таким образом, снизить количество случаев перегрева;increase efficiency in decision-making on the work of determining the places of overheating and, thus, reduce the number of cases of overheating;
управление кабельной линией на основе данных контроля.cable line control based on control data.
В соответствии со своим назначением, кабель с волоконно-оптическим модулем должен обладать теми же эксплуатационными характеристиками, что и стандартный кабель без оптико-волоконного модуля, т.е. использование оптико-волоконного модуля в конструкции силового кабеля не ухудшает его эксплуатационных характеристик. При этом, важное значение имеет выбор волоконно-оптического модуля с определенными характеристиками. Выбранный волоконно-оптический модуль имеет коэффициент затухания не более 0,8 дБ/км при длине волны 1300÷1310 нм. Затухание является важнейшим атрибутом описания линий связи, в частности в стандартах на волоконно-оптический модуль этот параметр является одним из основных. Отдельное значение затухания называют коэффициентом затухания. Затухание представляет собой обобщенную характеристику линий связи, т.к. позволяет судить о мощности сигнала, сигнал затухания должен быть такого уровня, чтобы чувствительность прибора на приемной стороне смогла распознать сигнал, т.е. от выбора волоконно-оптического модуля с определенным коэффициентом затухания зависит надежность передачи этого сигнала к приемному устройству, следовательно, выбор волоконно-оптического модуля с указанной характеристикой позволяет повысить надежность работы силового кабеля. Практически во всех устройствах, эксплуатационных оборудованиях и системах связи один из главных параметров - это уровень сигнала. Как известно, будь то проводная, беспроводная или оптоволоконная линия, в них будут присутствовать затухания, которые характеризуются множеством различных параметров. Возникает вопрос, что лучше выбрать в той или иной ситуации, чтобы при учете затухания сигнал был такого уровня, что чувствительность прибора на приемной стороне смогла распознать сигнал. В датчиковых системах мы можем использовать оптоволоконный кабель или металлический. В коаксиальных кабелях на частоте 1.7 ГГц затухание варьируется от 9,2 дБ на 100 м до 35,8 дБ, поэтому при работе с высокими частотами он не подходит. В то время как оптоволоконный кабель работает на длинах волн 800-1600 нМ, что соответствует -187,5 Гц, можно передавать большие потоки информации при меньших потерях. Затухание - это колебания, энергия которых уменьшается с течением времени. Бесконечно длящийся процесс невозможен из-за потерь различного рода. В оптоволокне, несмотря на то, что сигнал распространяется в нем практически без потерь, существует затухание. Затухание в оптоволокне складывается из трех основных составляющих: потери на поглощение, на рассеяние, потери из-за микроизгибов, чтобы минимизировать микроизгибы волоконно-оптический модуль скручивается с шагом общей скрутки не более 50 Бскр. При наличии дефектов в ОВ будут отображаться искажения замеряемых параметров (механических нагрузок или температуры кабеля). Поэтому чистота оптоволокна очень важна. Таким образом, показатель надежности волоконно-оптических модулей - коэффициент затухания, допустимый в соответствии с технической документацией и оптическая целостность волоконно-оптического модуля, то есть способность расположенных в нем оптических волокон передавать оптический сигнал по всей строительной длине. Основным контролируемым параметром при проведении испытаний волоконно-оптического модуля является коэффициент затухания оптического сигнала.According to its purpose, a cable with a fiber optic module must have the same performance characteristics as a standard cable without a fiber optic module, i.e. the use of an optical fiber module in the design of a power cable does not impair its performance. At the same time, the choice of a fiber-optic module with certain characteristics is important. The selected fiber optic module has an attenuation coefficient of no more than 0.8 dB/km at a wavelength of 1300÷1310 nm. Attenuation is the most important attribute of the description of communication lines, in particular, in the standards for a fiber-optic module, this parameter is one of the main ones. The individual attenuation value is called the attenuation factor. Attenuation is a generalized characteristic of communication lines, since allows you to judge the signal strength, the attenuation signal must be of such a level that the sensitivity of the device on the receiving side can recognize the signal, i.e. The choice of a fiber-optic module with a certain attenuation coefficient determines the reliability of the transmission of this signal to the receiving device, therefore, the choice of a fiber-optic module with the specified characteristic makes it possible to increase the reliability of the power cable. In almost all devices, operational equipment and communication systems, one of the main parameters is the signal level. As you know, whether it is a wired, wireless or fiber optic line, there will be attenuations in them, which are characterized by many different parameters. The question arises as to what is better to choose in this or that situation, so that when attenuation is taken into account, the signal is of such a level that the sensitivity of the device on the receiving side can recognize the signal. In sensor systems, we can use fiber optic cable or metal cable. In coaxial cables at 1.7 GHz, the attenuation varies from 9.2 dB at 100 m to 35.8 dB, so it is not suitable for high frequencies. While fiber optic cable operates at wavelengths of 800-1600 nm, which corresponds to -187.5 Hz, it is possible to transmit large amounts of information with less loss. Damping is an oscillation whose energy decreases with time. An infinitely lasting process is impossible due to losses of various kinds. In optical fiber, despite the fact that the signal propagates in it with almost no loss, there is attenuation. Attenuation in an optical fiber consists of three main components: absorption losses, scattering losses, losses due to microbends. To minimize microbends, the fiber optic module is twisted with a total twist pitch of no more than 50 Bsc. If there are defects in the OF, distortions of the measured parameters (mechanical loads or cable temperature) will be displayed. Therefore, fiber purity is very important. Thus, the indicator of the reliability of fiber optic modules is the attenuation coefficient allowed in accordance with the technical documentation and the optical integrity of the fiber optic module, that is, the ability of the optical fibers located in it to transmit an optical signal along the entire construction length. The main controlled parameter when testing a fiber-optic module is the attenuation coefficient of the optical signal.
Как следует из приведенного графика, при требуемой длине волны 1300÷1310 нм оптимальным является выбор волоконно-оптического модуля с коэффициентом затухания не более 0,8 дБ/км.As follows from the above graph, at the required wavelength of 1300÷1310 nm, it is optimal to choose a fiber-optic module with an attenuation coefficient of no more than 0.8 dB/km.
В кабельных системах, в которых применяется распределенное измерение температуры, волоконно-оптический модуль может быть расположен в различных местах. Волоконно-оптический модуль может быть расположен рядом с кабельной системой, но вне ее. Волоконно-оптический модуль может быть расположен внутри кабельной системы, т.е. являться элементом конструкции кабеля в различных вариантах:In cable systems that use distributed temperature measurement, the fiber optic module can be located in various locations. The fiber optic module can be located next to the cable system, but outside it. The fiber optic module may be located inside the cable system, i.e. be an element of the cable design in various versions:
расположение под металлическим экраном;location under a metal screen;
расположение под наружной оболочкой над металлическим экраном;location under the outer shell above the metal screen;
как элемент в конструкции металлического экрана;as an element in the construction of a metal screen;
как элемент конструкции токопроводящей жилы.as a structural element of a conductive conductor.
Эмпирическим путем был выбран вариант расположения волоконно-оптического модуля, при котором оптический модуль является элементом конструкции кабеля. Волоконно-оптический модуль прокладывается в центре сердечника. В случае изготовления кабеля, к которому не предъявляются особые требования по пожаро- или взрывобезопасности можно использовать в центре сердечника один волоконно-оптический модуль, в случае изготовления кабеля герметизированного, используется оптико-волоконный модуль совместно с водоблокирующими нитями или лентами, а в случае изготовления кабеля в пожаро- и взрывобезопасных вариантах «нг», «нг-LS» для исключения попадания воздуха и газов в межфазное пространство, в центре сердечника вместе с волоконно-оптический модулем используют нити из волокнистых либо полимерных материалов. Место расположения волоконно-оптического модуля также способствует достижению поставленной технической задачи (повышению надежности силового кабеля), т.к. расположенный в центре скрученного сердечника волоконно-оптический кабель более всего защищен от различного рода повреждений всеми последующими слоями кабеля и, соответственно, способствует более надежной передаче сигнала на принимающие устройства, а, следовательно повышает надежность работы кабеля. В случае изготовления кабеля в герметизированном варианте или с водоблокирующими нитями (лентами) еще и способствует более плотной герметизации от воздушных включений или воды, что также повышает надежность работы кабеля. На эскизе показан данный вариант расположения волоконно-оптического модуля.Empirically, a variant of the location of the fiber-optic module was chosen, in which the optical module is an element of the cable design. The fiber optic module is laid in the center of the core. In the case of manufacturing a cable that does not have special requirements for fire or explosion safety, one fiber optic module can be used in the center of the core; in fire- and explosion-proof versions "ng", "ng-LS" to prevent air and gases from entering the interfacial space, threads made of fibrous or polymeric materials are used in the center of the core together with a fiber-optic module. The location of the fiber-optic module also contributes to the achievement of the set technical task (increasing the reliability of the power cable), because the fiber optic cable located in the center of the twisted core is most protected from various kinds of damage by all subsequent layers of the cable and, accordingly, contributes to a more reliable signal transmission to the receiving devices, and therefore increases the reliability of the cable. In the case of a cable made in a sealed version or with water-blocking threads (tapes), it also contributes to a tighter seal against air inclusions or water, which also increases the reliability of the cable. The sketch shows this option for the location of the fiber optic module.
Процесс изготовления силового кабеля на среднее и высокое напряжение с волоконно-оптическим модулем выглядит следующим образом:The manufacturing process of a medium and high voltage power cable with a fiber optic module is as follows:
Кабель силовой содержит три токопроводящие жилы, медные или алюминиевые, скрученные из множества проволок и уплотненные, круглой формы, предназначенные для прохождения электрического тока.The power cable contains three current-carrying conductors, copper or aluminum, twisted from a variety of wires and sealed, round in shape, intended for the passage of electric current.
На каждую токопроводящую жилу обмоткой накладывается слой из электропроводящей полимерной ленты - огнестойкий барьер (в случае изготовления огнестойкого кабеля), затем методом экструзии накладывается первый слой из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена (либо на огнестойкий барьер, либо непосредственно на токопроводящую жилу), служащий для равномерного распределения напряженности электрического поля на границе токопроводящей жилы и слоя изоляции.A layer of conductive polymer tape is applied to each conductive core by winding - a fire-resistant barrier (in the case of manufacturing a fire-resistant cable), then the first layer of an electrically conductive cross-linked polyethylene composition is applied by extrusion (either on a fire-resistant barrier or directly on a conductive core), which serves for uniform distribution electric field strength at the boundary of the conductive core and the insulation layer.
Поверх первого слоя из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена методом экструзии накладывается слой из изоляционной композиции сшитого полиэтилена, служащий основным электроизоляционным элементом и выдерживающий воздействие электрического поля.On top of the first layer of electrically conductive cross-linked polyethylene composition, a layer of insulating cross-linked polyethylene composition is applied by extrusion, which serves as the main electrical insulating element and withstands the action of an electric field.
Поверх изоляционного слоя методом экструзии накладывается второй слой из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, служащий для равномерного распределения напряженности между изоляцией и металлическим экраном.On top of the insulating layer, a second layer of electrically conductive cross-linked polyethylene composition is applied by extrusion, which serves to evenly distribute the tension between the insulation and the metal screen.
Поверх второго слоя из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена наложен слой из ленты электропроводящей бумаги или электропроводящей полимерной ленты, или электропроводящего нетканого полотна, или электропроводящей водоблокирующей ленты, служащий защитой от механического повреждения второго электропроводящего экрана, а также служащий для выравнивания электрического поля в кабеле.On top of the second layer of electrically conductive cross-linked polyethylene composition, a layer of electrically conductive paper tape or electrically conductive polymeric tape, or electrically conductive non-woven fabric, or electrically conductive water-blocking tape is applied, which serves as protection against mechanical damage to the second electrically conductive screen, and also serves to equalize the electric field in the cable.
Поверх обмотки из электропроводящей ленты накладывается металлический экран (при его наличии). Основным назначением металлического экрана является равномерное распространение нулевого потенциала по поверхности изоляции кабеля и пропускания токов короткого замыкания. Металлический экран выполняется из металлических проволок, скрученных в одном направлении, поверх которых методом обмотки с обеспечением электрического контакта наложена металлическая лента (или пасма из металлических проволок), при этом проволоки и лента могут быть выполнены из меди, либо из алюминия или алюминиевого сплава, а обмотка может быть выполнена и из арамидных нитей или полимерных нитей или полимерных лент. Металлический экран может быть наложен либо по каждой токопроводящей жиле, либо по скрутке жил по внутренней оболочке кабеля.A metal screen (if any) is applied over the winding from the electrically conductive tape. The main purpose of the metal screen is the uniform distribution of the zero potential over the surface of the cable insulation and the transmission of short circuit currents. The metal screen is made of metal wires twisted in one direction, on top of which a metal tape (or a skein of metal wires) is applied by winding to ensure electrical contact, while the wires and tape can be made of copper, or aluminum or aluminum alloy, and the winding can also be made of aramid threads or polymer threads or polymer tapes. A metal screen can be applied either along each conductive core, or by twisting the cores along the inner sheath of the cable.
Изолированные и экранированные токопроводящие жилы скручиваются в сердечник вокруг жгута с волоконно-оптическим модулем, проложенном при помощи отдающего устройства с открутом для предотвращения перегибания или скручивания волоконно-оптического модуля на линии общей скрутки.The insulated and shielded conductors are twisted into a core around the bundle with the fiber optic module, which is laid with the help of a return device with a twist to prevent bending or twisting of the fiber optic module on the common twist line.
Поверх сердечника из скрученных жил методом экструзии накладывается внутренняя оболочка с заполнением межфазного пространства (для придания кабелю практически круглой формы) и металлический экран (при его наличии). Поверх внутренней оболочки накладывается обмотка из водоблокирующих, электропроводящих лент или полимерных лен, или лент из стекловолокна.On top of the core of twisted conductors, an inner sheath is applied by extrusion to fill the interfacial space (to give the cable an almost round shape) and a metal screen (if any). A winding of water-blocking, electrically conductive tapes or polymer linen or fiberglass tapes is applied over the inner sheath.
Поверх металлического экрана методом обмотки допускается накладывать разделительный слой в виде обмотки, необходимый для предотвращения затекания материала оболочки между проволок экрана в процессе изготовления. В случае изготовления кабеля с повышенными требованиями к защите от механических повреждений, поверх внутренней оболочки накладывается подушка под броню и ленточная, проволочная или комбинированная броня.It is allowed to apply a separating layer in the form of a winding over the metal screen by the winding method, which is necessary to prevent leakage of the sheath material between the screen wires during the manufacturing process. In the case of manufacturing a cable with increased requirements for protection against mechanical damage, an armor pad and tape, wire or combined armor are applied over the inner sheath.
Затем накладывается наружная оболочка.Then the outer shell is applied.
Кабель силовой может быть выполнен в исполнении «г» и содержать поверх второго электропроводящего экрана и поверх металлического экрана слой из электропроводящей водоблокирующей ленты, а поверх разделительного слоя содержать водоблокирующую ленту, что позволяет дополнительно защищать кабель от распространения влаги. Кабель силовой может быть выполнен в исполнении «гж» и дополнительно к конструкции в исполнении «г» содержать герметизированную токопроводящую жилу, путем введения водоблокирующих нитей в процессе скрутки, и водоблокирующие нити в центральном жгуте скрутки токопроводящих жил.The power cable can be made in version "g" and contain a layer of electrically conductive water-blocking tape over the second electrically conductive screen and over the metal screen, and contain a water-blocking tape over the separating layer, which makes it possible to additionally protect the cable from the spread of moisture. The power cable can be made in the “gzh” version and, in addition to the design in the “g” version, contain a sealed conductive core by introducing water-blocking threads in the process of twisting, and water-blocking threads in the central bundle of twisting of the conductive cores.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.The design of the claimed utility model has been successfully tested in production conditions.
Claims (16)
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021128667U Division RU212343U1 (en) | 2021-09-30 | THREE-PHASE POWER CABLE WITH FIBER-OPTIC MODULE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU212470U1 true RU212470U1 (en) | 2022-07-25 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2768175A1 (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-12 | Western Atlas Int Inc | CABLE, IN PARTICULAR FOR WELLBORE, AND INSTALLATION, AND METHOD FOR THE ACQUISITION AND PROCESSING OF DATA, USING SUCH A CABLE |
| RU74004U1 (en) * | 2008-01-29 | 2008-06-10 | Открытое акционерное общество "Камкабель" | CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS |
| RU2518474C2 (en) * | 2009-09-16 | 2014-06-10 | Призмиан С.П.А. | Monitoring method and system for kinks detection along cable with identification tags |
| RU190410U1 (en) * | 2019-04-12 | 2019-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Старлинк" | Electro-optic cable |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2768175A1 (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-12 | Western Atlas Int Inc | CABLE, IN PARTICULAR FOR WELLBORE, AND INSTALLATION, AND METHOD FOR THE ACQUISITION AND PROCESSING OF DATA, USING SUCH A CABLE |
| FR2768175B1 (en) * | 1997-09-10 | 2002-05-24 | Western Atlas Int Inc | CABLE, IN PARTICULAR FOR WELLBORE, AND INSTALLATION, AND METHOD FOR THE ACQUISITION AND PROCESSING OF DATA, USING SUCH A CABLE |
| RU74004U1 (en) * | 2008-01-29 | 2008-06-10 | Открытое акционерное общество "Камкабель" | CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS |
| RU2518474C2 (en) * | 2009-09-16 | 2014-06-10 | Призмиан С.П.А. | Monitoring method and system for kinks detection along cable with identification tags |
| RU190410U1 (en) * | 2019-04-12 | 2019-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Старлинк" | Electro-optic cable |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8953915B2 (en) | Electric cable with strain sensor and monitoring system and method for detecting strain in at least one electric cable | |
| US4653851A (en) | Fire resistant fiber optic cable | |
| CN211828256U (en) | Compound power cable of optic fibre temperature measurement protect function | |
| US10641816B2 (en) | Current conduction element and system for insulation monitoring | |
| RU212470U1 (en) | THREE-PHASE POWER CABLE WITH FIBER-OPTIC MODULE IN THE CENTER OF THE CORE | |
| CN109524166B (en) | Cable for receiving and transmitting arc signals | |
| CN205542146U (en) | Combined type optical power cable | |
| RU212343U1 (en) | THREE-PHASE POWER CABLE WITH FIBER-OPTIC MODULE | |
| RU212341U1 (en) | THREE-PHASE POWER CABLE WITH FIBER-OPTIC MODULE BETWEEN SCREEN WIRES | |
| CN215007652U (en) | Control cable of easy maintenance of intelligence accuse temperature | |
| RU207041U1 (en) | POWER CABLE WITH OPTICAL FIBER MODULE | |
| CN104535220B (en) | A kind of electric aerial optical cable distributed on line monitoring device | |
| CN213277581U (en) | Intelligent medium-voltage photoelectric composite cable for rail transit | |
| CN114242329A (en) | Intelligent medium-voltage power cable and test system and test method thereof | |
| AU2020281045A1 (en) | Opto-electric cable | |
| EP3614187A1 (en) | Hybrid round cable | |
| CN111477400A (en) | Distributed optical fiber temperature measurement power cable | |
| RU208150U1 (en) | POWER CABLE WITH ELEMENTS OF OWN PHYSICAL PARAMETERS IN REAL TIME MODE | |
| RU2774413C1 (en) | Power cable with elements of control of its own physical parameters in real time | |
| CN212675967U (en) | Distributed optical fiber temperature measurement power cable | |
| RU225236U1 (en) | POWER CABLE WITH FIBER OPTICAL MODULE FOR VOLTAGE 45-500 kV | |
| CN214377775U (en) | Self-positioning fault temperature-sensing fireproof cable | |
| EP3304155B1 (en) | Aerial optical and electric cable assembly | |
| CN213092895U (en) | 27.5kV intelligent temperature-sensing railway power supply cable | |
| CN217386754U (en) | Flame-retardant photoelectric composite cable capable of being repeatedly retracted and released |