可视化温感复合电缆及电缆发热监测方法

技术领域

本发明属于电缆技术领域，更具体地说，是涉及一种可视化温感复合电缆及电缆发热监测方法。

背景技术

电缆在传输电力过程中，由于电缆的芯线的电阻，会产生一定的热量，如果产热突然增加或热量积聚难以消散，则容易导致电缆上的温度过高，如果电缆在较高或超过电缆允许的最高工作温度持续运行，将产生绝缘热击穿现象、芯线熔断等问题。

为避免这一问题，现有技术中提供了多种方式用以检测或显示电缆的温度，其中，在电缆上涂布温感变色涂料，通过电缆的颜色变化来区分电缆温度的方式，能够无需借助其他仪器，就非常直观地观察到电缆的温度是否超过预设值。但是这种方式在实际使用过程中仍然存在一些问题，由于温感变色涂料涂布在电缆表面，容易因刮擦或长期风化导致脱落失效，而且在尘土覆盖或光线较暗的情况下难以区分颜色变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视化温感复合电缆及电缆发热监测方法，以解决现有技术中存在的电缆通过涂布温感变色涂料来区分电缆温度的方式存在易脱落失效及一些场景下难以区分颜色变化的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种可视化温感复合电缆，包括线芯、绝缘层、温差发电层、发光层和外防护层，绝缘层包裹在线芯外部；温差发电层设在绝缘层外；发光层设在温差发电层外，且与温差发电层电连接；外防护层为透明或半透明结构，且包裹在发光层外。

进一步地，温差发电层为温差发电元件排布形成的结构；发光层为发光元件排布形成的结构；外防护层为注塑成型结构。

进一步地，可视化温感复合电缆还包括均热层，均热层位于绝缘层和温差发电层之间。

进一步地，可视化温感复合电缆还包括导热架和导热桥，导热架穿设在线芯内，导热桥为导热且绝缘的结构，且两端分别与均热层和导热架连接。

进一步地，导热桥为硬质的针状或钉状结构，且与均热层固定连接，导热架上设有用于与导热桥配合的盲孔，导热桥的一端与盲孔插接连接，盲孔内填充导热脂，以便于与导热桥之间充分传递热量。

具体地，在生产时，先将导热架与线芯组装；之后通过注塑成型制备绝缘层，绝缘层上对应盲孔的部位产生收缩凹坑；之后通过凹坑定位，将绝缘层上对应盲孔的部位刺破或挖除，并向盲孔中注入导热脂；之后将均热层安装在绝缘层外，并将导热桥插入盲孔；之后依次组装形成温差发电层和发光层；最后制备形成外防护层。

进一步地，盲孔底部设有锚固腔体，锚固腔体内用于盛装胶粘剂，导热桥端部延伸至锚固腔体内，并通过胶粘剂粘接固定。

进一步地，锚固腔体内填充AB胶中的A胶，导热桥用于伸入锚固腔体的一端设有膨胀爪，膨胀爪包括连接体、多个爪瓣和引导头，连接体与导热桥的端部固定连接，多个爪体在自然状态下聚拢在一起且一端与连接体连接，另一端与引导头连接，多个爪体内部形成用于容纳AB胶中的B胶的空间，膨胀爪的长度大于锚固腔体的深度，以使导热桥插入盲孔后，引导头顶在锚固腔体底部，使得爪瓣张开，继而使得B胶与锚固腔体内的A胶接触混合并固化，进而使得膨胀爪膨胀并锚固在锚固腔体内。

进一步地，线芯为多股电芯缠绕而成的结构，导热架上与电芯对应设置的卡槽。

进一步地，均热层内侧设有导电屏蔽层，以屏蔽内部的电磁。

进一步地，锚固腔体内填充AB胶中的A胶，导热桥用于伸入锚固腔体的一端设有膨胀爪，膨胀爪包括连接体、多个爪瓣和引导头，连接体与导热桥的端部固定连接，多个爪体在自然状态下聚拢在一起且一端与连接体连接，另一端与引导头连接，多个爪体内部形成用于容纳AB胶中的B胶的空间，膨胀爪的长度大于锚固腔体的深度，以使导热桥插入盲孔后，引导头顶在锚固腔体底部，使得爪瓣张开，继而使得B胶与锚固腔体内的A胶接触混合并固化，进而使得膨胀爪膨胀并锚固在锚固腔体内；盲孔和锚固腔体的连接处设有弹性凸环，弹性凸环的内径小于膨胀爪的外径，以便在导热桥端部进入锚固腔体前，膨胀爪的外部能被弹性凸环刮擦，使得膨胀爪外部粘附的导热脂被弹性凸环阻挡。

进一步地，可视化温感复合电缆还包括控制器，控制器分别与发光层和温差发电层电连接。

进一步地，温差发电层、发光层、控制器、均热层和导热桥集成为一体化的拼接模块；拼接模块呈弧面的瓦片状结构，且四周均设有用于与相邻的拼接模块拼接的拼合结构，多个拼接模块能够相互拼接成圆筒结构，以套设在所述绝缘层外部；拼合结构为燕尾状拼合结构，以便于拼接模块拼合后自锁固定。

为实现上述目的，本发明又采用的技术方案是：提供一种电缆发热监测方法，包括以下步骤：

S100、确定电缆发热监控区段；

S200、在电缆发热监控区段的电缆全部或部分替换为上述的可视化温感复合电缆；

S300、定期监控所述可视化温感复合电缆是否发光，若不发光则表明电缆温度正常；若发光则表明电缆异常发热。

本发明提供的可视化温感复合电缆及电缆发热监测方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过将绝缘层包裹在线芯上，能够避免线芯传输的电传导到温差发电层和发光层上，避免温差发电层和发光层电击损坏，而在使用时，当线芯发热使得线芯与外界温度达到一定差值时，温差发电层能够利用线芯与外界环境的温差进行发电，产生的电供给到发光层，使得发光层发光，由于外防护层为透明或半透明结构，因此维护人员可以直接通过电缆发光发现电缆的温度异常，而且在外防护层的保护下也不易损坏，同时由于自发光的穿透性更强，且相比于颜色变化更容易被人眼或机器识别，因此即使电缆上覆盖一些灰尘泥土，也能够比较轻易地被识别到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的可视化温感复合电缆的断面结构示意图；

图2为本发明另一种实施例提供的可视化温感复合电缆的断面结构示意图；

图3为本发明图2实施例提供的可视化温感复合电缆的导热架部位的结构示意图；

图4为本发明再一种实施例提供的可视化温感复合电缆的膨胀爪在导热桥安装时（上）和安装后（下）的状态对比示意图。

其中，图中各附图标记如下：

10、线芯；20、绝缘层；30、温差发电层；

40、发光层；50、外防护层；60、均热层；

70、导热架；71、盲孔；72、锚固腔体；73、弹性凸环；

80、导热桥；91、连接体；92、爪瓣；93、引导头。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要进一步说明的是，本发明的附图和实施方式主要对本发明的构思进行描述说明，在该构思的基础上，一些连接关系、位置关系、动力机构、供电系统、液压系统及控制系统等的具体形式和设置可能并未没有描述完全，但是在本领域技术人员理解本发明的构思的前提下，本领域技术人员可以采用熟知的方式对上述的具体形式和设置予以实现。

当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本发明提供的可视化温感复合电缆进行说明。

如图1所示，本发明第一实施方式提供了一种可视化温感复合电缆，包括线芯10、绝缘层20、温差发电层30、发光层40和外防护层50，绝缘层20包裹在线芯10外部；温差发电层30设在绝缘层20外；发光层40设在温差发电层30外，且与温差发电层30电连接；外防护层50为透明或半透明结构，且包裹在发光层40外 。

本实施例提供的可视化温感复合电缆，与现有技术相比，绝缘层20包裹在线芯10上，能够避免线芯10传输的电传导到温差发电层30和发光层40上，避免温差发电层30和发光层40电击损坏，而在使用时，当线芯10发热使得线芯10与外界温度达到一定差值时，温差发电层30能够利用线芯10与外界环境的温差进行发电，产生的电供给到发光层40，使得发光层发光，由于外防护层50为透明或半透明结构，因此维护人员可以直接通过电缆发光发现电缆的温度异常，而且在外防护层50的保护下也不易损坏，同时由于自发光的穿透性更强，且相比于颜色变化更容易被人眼或机器识别，因此即使电缆上覆盖一些灰尘泥土，也能够比较轻易地被识别到。

如图2至图4所示，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

温差发电层30为温差发电元件排布形成的结构；发光层40为发光元件排布形成的结构。

具体地，温差发电层30可以是缠绕在绝缘层20外的温差发电薄膜，也可以排布在绝缘层20上或基层上的温差发电模块；发光层40可以是排布在柔性PCB板上的LED灯珠，也可以是缠绕在温差发电层30外的柔性显示屏。

温差发电层30和发光层40可以是同一层，在一些具体实施例中，这一层是通过温差发电模块和LED灯珠在柔性PCB板上交替排布形成的。

进一步地，如图2和图3所示，可视化温感复合电缆还包括均热层60，均热层60位于绝缘层20和温差发电层30之间，用于使绝缘层20传递过来的热量更为均匀地环向分布，使得温差发电层30在环向上的受热更为均匀。

进一步地，如图2和图3所示，可视化温感复合电缆还包括导热架70和导热桥80，导热架70穿设在线芯10内，导热桥80为导热且绝缘的结构，且两端分别与均热层60和导热架70连接。通过导热架70和导热桥80可以将线芯10核心部位的热量更快地传导到均热层60，不仅能使得发光层40的反应更灵敏，而且也有利于散热。

均热层60为硬质结构时，导热桥80可以是与均热层60固定连接的一体结构，也可以是在均热层60装配在绝缘层20后再固定在绝缘层20上的；当均热层60为柔性结构时，导热桥80优选为钉状结构，在均热层60缠绕在绝缘层20后通过导热桥80固定在绝缘层20上。

具体地，线芯10为多股电芯缠绕而成的结构，导热架70上与电芯对应设置的卡槽。外防护层50为注塑成型结构，以提升防护性能；均热层60内侧设有导电屏蔽层，或均热层60自身即为导电屏蔽结构，以屏蔽内部的电磁，避免温差发电层30和发光层40受到内部的电磁影响。

进一步地，如图2和图3所示，导热桥80为硬质的针状或钉状结构，且与均热层60固定连接，导热架70上设有用于与导热桥80配合的盲孔71，导热桥80的一端与盲孔71插接连接，盲孔71内填充导热脂，以便于与导热桥80之间充分传递热量，并且将盲孔71内的空气排净，避免因存在空气引发电离漏电。这样的结构能够便于绝缘层20的注塑成型及均热层60的后续安装。

具体地，在生产时，先将导热架70与线芯10组装；之后通过注塑成型制备绝缘层20，由于盲孔71在注塑时内部部分空气受热排出，而部分空气不能排出，因此不会被填满，且冷却后盲孔71内的空气收缩，会使得绝缘层20上对应盲孔71的部位产生收缩凹坑；之后通过凹坑定位，将绝缘层20上对应盲孔71的部位刺破或挖除，并向盲孔71中注入导热脂；之后将均热层60安装在绝缘层20外，并将导热桥80插入盲孔71，以对均热层60进行固定，避免后续工序中脱落；之后依次组装形成温差发电层30和发光层40；最后制备形成外防护层50。

进一步地，如图2和图3所示，盲孔71底部设有锚固腔体72，锚固腔体72内用于盛装胶粘剂，导热桥80端部延伸至锚固腔体内，并通过胶粘剂粘接固定。为了提升连接性能，导热桥80上可以设有凹槽或孔，以提升接触面积。

在注塑制备绝缘层20时，锚固腔体72内是空的，可以容纳更多气体，从而使绝缘层20上得凹坑更加明显，而在制备绝缘层20后，可以先向锚固腔体72内注入胶粘剂，再向盲孔71内注入导热脂。在材料条件允许的情况下，导热脂与胶粘剂可以采用同一材料，以简化制备工艺。

在一种具体实施例中，如图4所示，锚固腔体72内填充的是AB胶中的A胶，导热桥80用于伸入锚固腔体72的一端设有膨胀爪，膨胀爪包括连接体91、多个爪瓣92和引导头93，连接体91与导热桥80的端部固定连接，多个爪体92在自然状态下通过自身弹性或临时固定结构聚拢在一起且一端与连接体91连接，另一端与引导头93连接，多个爪体92内部形成用于容纳AB胶中的B胶的空间，膨胀爪的长度大于锚固腔体72的深度，以使导热桥80插入盲孔71后，引导头93顶在锚固腔体72底部，使得爪瓣92张开，继而使得B胶与锚固腔体72内的A胶接触混合并固化，进而使得膨胀爪膨胀并锚固在锚固腔体72内。这样不仅能增强导热桥80与盲孔71之间的连接，还能便于加工制造，使得在向锚固腔体72内注胶后间隔任意时长安装导热桥80，避免发生因间隔时间过长，而粘接剂固化，导热桥80难以安装到位的情况。

盲孔71和锚固腔体72的连接处设有弹性凸环73，弹性凸环73的内径小于膨胀爪的外径，以便在导热桥80端部进入锚固腔体72前，膨胀爪的外部能被弹性凸环刮擦，使得膨胀爪外部粘附的导热脂被弹性凸73环阻挡，即使得膨胀爪进入锚固腔体72时，外部较为干净，避免导热脂被膨胀爪带入锚固腔体72内，影响AB胶的混合固结。

进一步地，可视化温感复合电缆还包括控制器，控制器分别与发光层40和温差发电层30电连接，以便于根据预设程序控制发光层40的发光阈值和发光模式等参数模式。

在一种具体实施例中，温差发电层30、发光层40、控制器、均热层60和导热桥80集成为一体化装配的拼接模块，这样可以使得每个拼接模块均可以单独运行。具体地，拼接模块呈弧面的瓦片状结构，且四周均设有用于与相邻的拼接模块拼接的拼合结构，多个拼接模块能够相互拼接成圆筒结构，以套设在所述绝缘层20外部。而圆筒结构的长度可以根据需要设置，并选取对应数量的拼接模块拼接形成。其中拼合结构可以是燕尾状拼合结构，以便于拼接模块拼合后自锁固定，以便于外防护层50的制备。

进一步地，为了便于埋设在地下的电缆使用，外防护层50外还设有光纤连接卡具，光纤连接卡具用来将光纤一端固定在外防护层50，而光纤的另一端可以延伸至地面以上或与监测设备连接，从而通过光纤向外传递发光信号，以便于人员或设备识别。

本发明利用了温差发电的方式，使得电缆的异常发热能够转化为光，从而更容易被维护人员识别，尤其是在光线较暗和覆盖灰尘的情况下这一优势较为明显，这为本领域提供了一个新的技术思路，能够获得现有技术达不到的效果。

而设置温差发电元件和发光元件虽然会增加电缆的整体成本，但目前温差发电元件和发光元件的技术较为成熟，元件的质量也比较可靠，成本并不高，而电缆是送变电的基础部件，保证电力的稳定输送是重中之重，一旦因为电缆的异常发热造成电力输送中断，往往会导致大片区域停电，造成的经济损失非常大；而且，目前对电缆异常发热的监测和对电缆故障点的确定是比较困难的，需要大量的人力和设备，这些成本都远高于本申请提供的技术方案；同时，用户可以根据需要设计在电缆长度方向上布置形式，以降低成本，用户完全可以通过间隔设置或在重要区段设置的方式降低温差发电元件和发光元件的用量。

本发明第二实施方式提供了一种电缆发热监测方法，包括以下步骤：

S100、确定电缆发热监控区段；

S200、在电缆发热监控区段的电缆全部或部分替换为上述的可视化温感复合电缆；

S300、通过人员或监控设备定期监控所述可视化温感复合电缆是否发光，若不发光则表明电缆温度正常；若发光则表明电缆异常发热。

本实施例提供的电缆发热监测方法，与现有技术相比，通过设置上述的可视化温感复合电缆，使得维护人员可以直接通过电缆发光发现电缆的温度异常，而且在外防护层50的保护下也不易损坏，同时由于自发光的穿透性更强，且相比于颜色变化更容易被人眼或机器识别，因此即使电缆上覆盖一些灰尘泥土，也能够比较轻易地被识别到。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。