电缆终端接线范文

电缆终端接线范文（精选7篇）

电缆终端接线 第1篇

2011年6月, 受牡丹江电业局委托, 我院进行110kV南一次变出口35k V东南线和110kV牡南西线改造工程设计, 由于路径在牡丹江江坝里侧, 并且是江边风景区, 根据牡丹江市规划要求和考虑路径的紧张, 要求架空线路35kV和110kV预留一回通道。要求降低工程造价并且线路要求美观, 经过详细的方案论证, 最终确定的方案为:架空线路采用钢管杆同杆四回线路, 变电所出口采用高压电缆与架空线路联接。架空线导线采用LGJ-400/35型和LGJ-240/25型钢芯铝绞线, 电缆采用YJLW03-64/110kV 1×630型和YJLW03-26/35kV 1×300型铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝包防水层电力电缆。

这就涉及到四回路钢管杆作为电缆终端杆, 如何布置电缆接线的问题。在通常的电缆接线设计中, 户外电缆终端头均是通过铁塔电缆平台来加以固定的, 而钢管杆的结构型式为圆形或多边形, 它无法像铁塔那样搭建电缆接线平台。由于受地形、环境和各方面条件限制不能采用铁塔, 也不能在钢管塔上构筑平台, 为解决上述问题, 针对本工程同杆四回路特殊情况, 必须考虑设计一种不需要电缆平台或不需要新增电缆附塔的接线方式。

2 解决方案

要解决上述问题, 必须要解决电缆终端头及避雷器的固定以及电气距离的控制问题, 同时还要注意电缆终端头的选型以及电缆在杆身上的固定问题。

2.1 户外电缆终端头及避雷器的固定与选型

通常情况下, 户外电缆终端头及避雷器都固定在电缆平台上, 因为电缆平台水平放置可以有效支撑其重量, 从而可以确保其稳定性。但钢管塔若搭建电缆平台, 需额外增加多层横担, 若线路回数多时, 增加横担用以支撑电缆附件的方法显得非常复杂。经过反复酝酿, 我们考虑选用冷缩式户外终端与悬式避雷器的组合方式, 利用导线横担本身来固定电缆附件, 从而达到取消电缆平台的目的。在这种连接方式中, 为了限制电缆附件的摆动, 我们考虑在终端头与避雷器上均加装绝缘子串。

2.2 相关尺寸的控制

采用这种连接方式, 对于各种尺寸的控制不是很严格, 但为满足线路电气距离以及电缆终端头倾斜角不宜大于45度的限制, 横担的尺寸布置以及相应固定点的设计是必须的。

首先是电缆头的固定点布置。为保证电缆头倾斜角小于45度, 除合理选择电缆头根部固定位置, 还必须合理布置电缆头端部固定位置保证电缆头应力锥的受力。

其次是横担的布置。为保证电缆终端头与绝缘子串组合长度以及悬式避雷器与绝缘子串组合长度在上下横担范围内, 必须对横担长度以及横担间距作好规划。

2.3 电缆自身的固定

除尺寸控制外, 电缆自身的固定也是一个关键点。由于我们考虑是将电缆引至横担, 必须考虑电缆自身的固定。我们考虑的是在钢管塔周围布置固定角钢, 用电缆固定夹加以固定。

2.4 电缆接线方案

经过上述论述, 我们设计出了如下电缆接线方案。如图5所示。该图为四回路同塔电缆下线方案, 上面布置两回110kV, 下面布置两回35kV。每回三相, 共12根电缆同时下线。

注:1、绝缘子串;2、避雷器与绝缘子的组合串, 上半部为避雷器, 下半部为绝缘子串;3、导流黄铜板;4、引流线;5、铜铝过渡设备线夹, 用于连接导线;6、冷缩式终端头

如前所述, 35kV东南线和110kV牡南西线改造和预留35kV和110kV预留一回通道。我们根据具体情况设计了以上电缆接线方案。该方案中12根电缆整齐划一, 极大的节省了空间, 同时也减小了工程量, 降低了施工难度, 减少了投资。而且美观大方, 具有一定的观赏价值。目前, 该线路已经顺利投产, 未出现任何故障, 运行情况安全稳定。

结束语

本文所述的高压电缆接线方式完全利用电缆终端钢管杆, 无须占用更多杆塔位, 对空间达到有效利用;省去了新立杆塔的过程, 节省了大量的人力物力资源, 减小了工程投资, 大大降低了施工难度, 缩短了工期;有效解决了风偏带来的安全隐患, 确保电网的安全稳定;整齐划一的电缆排列, 美观大方, 具有一定的观赏价值。

摘要：钢管杆的电高压缆接线方式一直都是一个难题, 其主要难点在于钢管杆的结构型式一般为圆形或多边形, 它无法像角钢塔那样搭建电缆下线平台, 本文主要对无高压电缆接线平台的户外电缆终端头的固定进行探讨, 通过悬挂式避雷器绝缘子串与悬垂绝缘子串的配合, 设计出一种新型的电缆接方式, 这在节省了投资的同时, 也降低了施工难度。

关键词：四回,钢管杆,电缆接线

参考文献

[1]国家电网公司输变电工程典型设计电缆敷设分册[Z].

[2]胡其秀, 等.电力电缆线路手册[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

[3]GB50217-2007电力工程电缆设计规范[S].

路灯灌胶式电缆接线工艺的应用 第2篇

北京市路灯管理中心（100078）

摘 要：结合长安街工程实例，详细介绍了北京路灯改造中采用的电缆灌胶工艺的各个方面情况，为路灯电缆接线等相关工作提供了参考。关键词：路灯 灌胶工艺 应用

随着城市的现代化发展，人口的增加，人民生活质量的提高，对道路照明质量的要求也在逐步提升，路灯系统的稳定性及寿命更是必须保证。城市照明与居民生活息息相关，作为首都北京，高质量的照明水平更是随着首都道路照明十一五规划在始终持续发展着。作为道路照明稳定性支撑性主设备，路灯电缆运行的稳定性越来越引起了重视，其接头工艺的改良则更加引人关注。

一、采用电缆灌胶工艺背景

在北京道路照明的实际应用中，电缆接线工艺还在采用常规路灯电缆对接工艺和路灯电缆T接线工艺。尤其是路灯电缆T接线工艺是以接线端子为基础，配合相应导线进行连接，有着施工较为便捷，造价相对低廉，施工工艺已经被路灯施工人员熟知等优点，但是其劣势随着应用时间的推移也越来越显现。

通过在实际使用过程中发现，以往所采用的电缆接头T接工艺存在着不可逆转的缺陷，极易发生接头不良、接头受潮、进水氧化、进而造成电缆故障，发生灭灯，已经严重的威胁到了路灯设备的稳定运行，给高质量、高水平的道路照明产生了影响。所以为了提高路灯电缆运行的可靠性，只有以改变原有接线工艺为出发点，才能解决此问题的发生。

通过多次结合市场相关产品进行的调研，并经过在长安街组织进行电缆灌胶工艺的项目试验。采取灌胶式防水接线盒配合绝缘穿刺线夹作为新工艺的推广基础，进而改变原有接线方式。该接线工艺中采用的接线盒及线夹有着优异的产品特性，并通过使用，可以达到简化施工工艺、对电缆接头提供有效的保护，其具备稳定性、防盗性能较好等显著特点。经过现场运用，这种灌胶盒工艺对于路灯系统可以发挥着有效且稳定连接等作用，值得推广使用。

经了解，目前此种灌胶盒在国外有所采用，国内只有部分城市采用，还未完全推广应用，在国内路灯行业中还没有完全形成使用规模。

二、路灯防水灌胶工艺技术特点

1、防水灌胶接线工艺具备以下技术特点：

（1）节省了路灯电缆施工时间，创造了一定经济效益。

（2）通过新工艺的实施，提高了路灯设备运行的可靠性，为路灯电网安全运行提供了保证。

（3）利用目前市场上可靠的设备，结合路灯电缆的特殊性进行合理的工艺改良。在新工艺中采用了新设备，为今后路灯设备选型提供了示例参考。

2、采用新式灌胶盒配合穿刺线夹的技术特点

（1）外盒

A、透明的外壳。操作方便。

B、按压锁扣式结构。以避免人为因素使安装不到位，方便快捷。

C、耐冲击高强度的聚丙烯材料。无需手孔井，可直接埋于地下，方便施工，节约成本。

D、耐腐蚀、抗老化。

（2）凝胶

A、无毒材料，无需任何警告标志。

B、优异的绝缘特性，憎水性极佳。解决了线缆地下连接的防水防潮问题。

C、完全适用于各式电缆包括油纸电缆。

D、可适用于结冰的寒冷环境。保障北方地区冬季寒冷环境下的正常运行。

E、穿刺线夹连接无需断缆即可完成连接，安装方便快捷。

F、密封性极佳，可完全防止金属部分氧化锈蚀。

（3）整套产品工艺技术特点

A、符合国际规范要求 CENELEC HD 623(VDE0278-623)

B、外壳耐机械强度高，可直埋，无需手孔井，大大降低成本，缩短安装时间。

C、极佳的憎水性和绝缘性能，彻底解决防水、防潮的问题。

D、正常条件按下，可长期免维护运行。

E、无任何接头暴露在外，密封性极佳，可完全防止金属部分氧化锈蚀，同时兼顾防盗。

3、此种工艺与国内、国外的对比灌胶式电缆接线工艺目前为国际上比较先进的路灯系统连接方式，通过其合理使用，不仅可靠率高还节约了成本、简便了施工工艺也缩短了施工时间；彻底解决了路灯地下连接的防水、防潮、耐机械强度冲击等问题；无需断缆的连接方式，还大大减少了线缆的浪费。

社会在不断的发展，道路照明系统也一直在寻求更先进、更合理的连接方式，上述图片是笔者10月在北海道无意间拍摄到的一组照片（见图一），可以看到在日本这个经济技术发达的国家路灯灌胶工艺已经得到了实际应用。

经过实践我认为，采用灌胶式电缆分支接头的接线工艺为目前国内路灯系统比较方便、可靠、先进的连接技术，同时相信这种连接工艺将会在全国各大城市得到广泛的推广应用。

三、灌胶接线工艺在长安街改造工程中的应用

在国庆60周年日益临近，长安街沿线的道路照明作为国庆60周年路灯保障保电的核心区域，其沿线路灯作为具有道路照明和景观映衬的双重功能的标志性电力设施，在国庆期间将是关注焦点，其设备可靠性将是重中之重。而原长安街电缆的电缆T接工艺，已经无法为我们提高可靠的性能支撑，急需在国庆筹备阶段采用新的接线工艺来解决此问题。

因此，在2009年的长安街路灯改造工程中，我们率先使用了目前先进的连接工艺---灌胶式防水接线工艺，并实地跟踪其运行情况，同时与传统连接工艺做对比，以确定其实际使用效果和可推广的价值和前景。

时间：2009年4月

地点：长安街四惠桥至复兴门

应用内容：将原有采用3M接线工艺的电缆接头更换为防水灌胶工艺的接头。

应用数量：471基步道灯电缆，范围内电缆长度14130米。

现场出现的问题及解决的方法：

在进行接头更换过程中，由于原T接接头氧化情况严重，在拆除旧接头后，部分接头连接点部位的电缆已经发生断股情况，见图二。

拆开外绝缘后电缆内部情况，由于密闭不实造成受潮氧化，由于原T接工艺为电缆接头同电缆紧密接触，人为致使受力不均，将对应电缆顶破。

在实际操作过程中，一定要对氧化严重的电缆进行更换或锯断重接，对于氧化较轻（未断股）的电缆可采用去除氧化膜后再按照灌胶工艺进行操作，确保电缆运行安全。

由于长安街的政治地位特殊，在电缆改造过程中，我们改变了原来路灯电缆T接线方式，利用防水灌胶盒与穿刺线夹（见图三），结合路灯电缆特点，采用了防水灌胶接线工艺，在重要保障地段进行路灯电缆接线新技术的运用，为最终完成60周年国庆保障工作奠定了基础。

四、长安街电缆连接盒施工工艺技术要求及注意事项

1、按照高标准高规格确定了防水接头工艺的施工技术要求

（1）削开电缆后将旧接头拆除，进行去除氧化层操作，并使用防水胶带将外露部分缠绕4层以上。注意不要扩大削剥长度，避免损伤导线，遇导线断股超过规定采取压接接线方法连接，连接符合质量标准要求。

（2）穿刺线夹位置选择合理，交错排列。在去除10平方双层绝缘导线的第一层绝缘，露初内层绝缘后，将导线头顶入穿刺线夹卡槽，拧紧上部螺丝。提示：必须将穿刺线夹上部可脱落旋钮拧掉，保证导线接头连接紧密。

（3）两侧海绵体缠绕紧密规整，避免发生灌胶后树脂外溢。沿两端海绵体向外侧缠绕至电缆未被破坏绝缘层50公分处，先缠绕防水胶带4层，再缠绕塑料带4层。

（4）引线更换采取旧线带新线的方式，在扣好盒体后对盒体两侧各缠绕2层50公分防水胶带，将10平方引线与电缆紧贴缠绕在一起。

（5）灌胶时先将两组树脂之间的间隔棒打开，然后充分揉和约4分钟，直至均匀发热。然后立即将混合好的树脂倒入防水接线盒中，避免耽误时间太长容易使树脂变稠甚至固化。

（6）施工时注意工作质量，确保接线正确。宜采用先行接线试灯，后统一灌胶方式进行施工，避免接错线后大面积返工。

（7）扣紧连接盒盒盖，清除工井内杂物后，方能将接线盒放入工井。接线盒应放入工井较高位置，灌胶口宜统一向上。

2、采用防水灌胶盒工艺的注意事项

（1）安装时戴好一次性手套，防止手部受到化学物品侵蚀。

（2）固化时间受环境温度影响，在常温25C°下固化时间为1小时，温度越低，固化时间相应加长；温度越高，固化时间越短。

（3）未进行灌浇树脂的置于通风阴凉处，树脂不可暴晒，或与其它化学类产品堆置。

（4）灌浇完毕后，所有使用完废弃物不要随意丢弃，保持现场良好工作环境，做到场光地净、文明施工，如果不小心掉进眼睛，一定要使用清水进行冲洗，并就医治疗。

五、电缆灌胶工艺技术创新点

1、同电缆对接方式经济效益比较

（1）路灯电缆对接工艺

需主电缆伸出地面，穿入灯杆内进行对接。增加主电缆的使用量,每个灯杆最少增加4米电缆（4米70mm2铜芯电缆约520元）。路灯电缆对接附件（铜线鼻子、绝缘套管、绝缘胶带等），成本100多元，特殊压接工具价格昂贵达几千元。由于采用电缆对接方式施工时间长，技术要求高，单人无法完成，所以施工成本同比较高。

（2）路灯电缆T接工艺

虽然比常规电缆方式节省了伸出地面段的电缆，单人也可以完成，但在同主缆连接过程比较复杂。还需携带特殊工具锯条、板锉等，所有工程流程节点较多，工艺复杂，质量无法得到控制。原因是其施工工艺不可以完全保证工程质量，缺乏可靠监控手段，完全靠操作人的责任心来决定。例如，螺丝的紧固、胶带缠绕层数等，这些因素最终决定了日后的工程质量，并影响到正常运行，极有可能成为路灯电缆隐患的伏笔。

（3）路灯灌胶工艺

灌胶盒工艺只需常规工具即可完成整个作业，所需材料包括2至4只绝缘穿刺线夹及一个灌胶盒，且无需将主缆伸出地面及其他附件。使用灌胶方式取代了过去胶带缠绕，灌胶盒灌满即达到要求，高强度外壳可以阻挡一定程度的外力破坏，同时起到防水、防腐、防潮等作用；穿刺线夹顶部螺栓在达到合格值后可自行脱落，从而避免了紧固程度大小不一的情况，接线牢固可靠，节点同线缆的接触保持密封状态，不易受到外界因素影响。传统路灯电缆对接技术见图

四，灌胶式电缆接线技术见图五。

防水灌胶接线工艺最大的优势是可在依靠设备材料控制工程质量，避免了前期存在隐患，为良好的免维护打下了基础。整个工艺较常规接线方式都节省了时间，详见图一。

在比较中我们可以看到，路灯电缆灌胶接头工艺在施工中相对与其他两种工艺有着一定的优势，在操作人数、时间性、质量可控性等多方面具备优势。

路灯电缆对接工艺的主要难度在于其操作上比较复杂，尤其是将电缆由工井穿入灯杆内腔，如果没有两个以上人员配合实施，那么难度极大，由此还造成人员的不必要浪费。电缆对接还需要进行剥皮做干封、钳压等工作，做好后通常还需要一人进入工井，将电缆多余部分向工井内撤入，一人扶住做好的干封头向下传送，以免损伤电缆，最终还是需要两个人进行作业。其所带工器具较多，质量上也不是很好把握。

路灯电缆T接工艺是最近七八年中采用比较广泛的接线工艺，其最大优势是只需要一个人就可以完成单极路灯灯杆接线工作，相对于电缆对接方式还是提高了工作效率，节省了时间。但是其致命缺陷无法弥补，就是质量可控性无法保证。虽然同为一个人独立作业，但由于其工作特性，在施工中需要将线夹使用板子拧紧。拧紧后为了防止螺栓突出部位将塑料绝缘部分顶破，必须将其锯断，并将锯断部分打磨平整，才能包裹塑料绝缘带。所以施工中还需携带专用螺丝扳手、钢锯、板锉等工具才能完成整套工作。T接电缆包裹时还要按照电缆接头数量分别进行包裹，增加了操作时间，待所有接头包裹完毕后才能统一整体缠绕，整个施工过程繁琐，充满了不确定性，所以其发生电缆故障的概率最高。

路灯电缆灌胶接线工艺不但具备了上述两种工艺的优点，并将其他两种工艺的缺点转化为了优势，尤其在操作时间、质量控制等方面表现突出。最后经过实际工程中不同的路灯电缆对接工艺进行经济性的综合比较，见表二。

路灯电缆对接工艺在施工成本方面相对较高，主要体现在人工成本较高，由于其工艺决定，致使其施工时间相对较长，人员占用率较高，所以造成成本提高。其优势是在后期维护中，如果发生电缆故障，可以较快地查找出故障点，并针对故障点采取措施消除隐患，所以还是采用的比较广泛。

路灯电缆T接线夹工艺在材料成本和施工成本两方面都还是表现不错，但是由于其在施工中质量无法保障，发生故障的几率非常高，所以其后期维护成本也是最高。电缆故障通常都是由于接头不良引起，所以如何避免接头隐患成为了关键，同时也是降低后期维护费用的一个先决条件。

路灯电缆灌胶接线工艺由于在质量上得到了保障，所以其后期维护成本是三种工艺中最为低廉的，其经济性综合性价比也是最高的。通过以上不同的对比可以看出，电缆灌胶工艺在综合经济性方面高于过去的接线工艺，达到了提高效率的情况下节约了资金，优势非常明显，值得应用推广。

六、路灯灌胶工艺生产运行应用情况及工艺优势

1、增强了电缆运行的可靠性

（1）降低了故障发生率

通过采用新工艺后在长安街步道灯电缆使用情况来看，至今还未发生一起由于电缆分支接头引发的故障。而同期该路段2007年发生5起接头故障，2008年发生6起接头故障，2009年截止至4月更换前发生了3起。所以，从对比情况来看，电缆灌胶接线新工艺的采用，使相同地段的电缆故障率降低到了0%，消除了原来T接分支接头带来的不安全隐患问题,增强了线路可靠性，采用新工艺情况对比见表三。

（2）便于施工检修运行维护

电缆对接方式，需截断主电缆，并且剥除电缆线芯绝缘层，安装线鼻子、套线管等附件，如果节点故障需全线路段停电才能进行维修，费时费力。

采用灌胶式接线工艺不需要截断电缆，保证主电缆具有完整的绝缘性能。设计时可不需要配备电缆工井，采取直埋方式，使施工更方便，也不需要特殊工具进行安装。

由于电缆对接方式和T接方式的接触点比较容易出现氧化和金属腐蚀反应，从而导致接触不良，引起线路故障。且断连对接为串联，如果一个节点损坏则会造成部分线路段整体断电，影响正常照明。而灌胶接线工艺由于整体具有防水保护性能和机械保护的双重性能，并采用合格的密闭，杜绝了同空气过多接触，从而避免了接头不良情况发生。其连接方式为串联分支，方便维修，不必切断整条线路段电源，从而保证非故障区路灯正常照明，缩小了灭灯范围。采用防水灌胶盒及穿刺线夹后，使线路的整体电气及机械性能得到提高，防腐防水兼顾一定防盗性，安装简便，无需维护，所以其综合性价比较高。

（3）具有极好的防盗性

由于路灯电缆白天不带电，所以被盗几率相对较高，而目前最佳的电缆防盗敷线方式就是采用电缆直接埋设方式，并配合线夹T接头。而此种敷设方式最大的弊端还是接头不良，容易发生短路事故，检修困难。所以被迫采用路灯工井穿电缆，可是又增加了被盗几率，始终没有一种很好的解决办法。

灌胶式接线方式的出现，可以从根本上改变过去相互矛盾的面貌。以工艺改进为出发点杜绝人为质量问题，从根本上避免人为不良接线行为，大大降低设备的事故概率。由于可以配合直埋方式，主电缆依旧埋设在地下，无需伸出地面，所以在提高防盗性的前提下又不用担心将来电缆维护问题。在投入运行后，至今未发生一起被盗情况和电缆故障。

（4）降低了电缆事故发生的危害性

采用旧式电缆对接方式，电缆上灯杆，时常会由于施工或外力撞击造成电缆护套磨损。而由于灯杆内部空间狭小，电缆护套紧贴灯杆，当发生漏电情况则极有可能发生人生事故。

采用灌胶式接线工艺可以减少触电危险的发生，主要原因是其上灯杆导线不是电缆，只是10平方多股线，且上杆后直接插入保险，不直接同灯杆发生摩擦，减少故障点，避免了人身触及灯杆触电，从而降低了电缆事故发生的危害性。

七、结束语

灌胶式电缆接线工艺的采用为实现首都路灯的高标准要求奠定了基础，其工艺为国际国内比较先进的路灯系统连接方式，通过其合理使用，可靠率得到提高还节约了成本、采用简便的施工工艺也缩短了施工时间；解决了路灯电缆直埋后接头防水、防潮、耐机械强度冲击等问题；无需断缆的连接方式，还大大的减少了线缆的浪费，体现了良好的稳定性，减少了由于电缆故障造成的路灯灭灯情况的发生，经济、社会效益明显。

电缆终端接线 第3篇

1 故障情况

水电站在竣工投产后, 运行中经常发生主电缆终端铜接线端子过热的故障, 当机组负荷较高时过热尤为严重。日常的巡视、检查维护, 在发电机控制屏侧的电缆接线端子还比较容易进行, 但发电机侧的电缆接线端子位于机坑内, 检查与维修非常不便。此问题严重影响了水电站的安全稳定运行。

2 原因分析

在一次电站技改中, 笔者就接线端子过热进行了认真的检查和分析。

(1) 电缆接线端子与设备端子接触面积不够。市场上购买的DT型接线端子质量达不到要求, 管壁较薄, 接触面宽度厚度都不达标, 使接触面积严重不足, 经现场实测计算, 截面积未达到运行工况下所规定的经济电流密度要求。而且, DT型接线端子仅有1只连接螺栓, 过紧或过松都能影响到接触面的大小。

(2) 接触电阻过大。DT型接线端子为冷压端子, 在水电站年均负荷率和工作电流长期过大的运行条件下, 长期过热使接线端子金属变色, 环境潮湿、散热条件较差, 加速了电缆终端线芯和接线端子表面的氧化, 使接头接触不良, 局部接触电阻过大。

(3) 安装工艺的问题。“冷接触热, 热接触冷”, 讲的就是导体在连接时, 若采用缠绕、螺栓、压接等冷连接法, 连接点接触电阻大、易氧化发热;若采用锡焊、电焊、气焊接等热连接法, 则连接点接触电阻小、不易发热。该接线端子采用的就是“冷接触”冷连接法连接, 所以较易发热。

3 改进措施

要消除接线端子过热这一安全隐患, 必须从提高有效接触面积, 减小接触电阻入手。针对此问题, 笔者提出使用现场的铜母线料头, 选派有经验的专业焊工在电气安装工配合下, 用氧—乙炔气焊制作改进电缆终端接线端子。

(1) 截取与发电机出线端子相同截面积、长度略大于出线端子接触面长度2倍的铜母线, 若发电机出线端子接触面长度为L, 则截取的铜母线长度为 (2 L+15) mm, 其中接触面连接长度为L, 焊接面为 (L+15) mm, 按照发电机出线端子的安装孔预先打孔、校平, 为保证焊接质量必须将材料表面清理干净。

(2) 根据电缆与铜母线连接的具体尺寸, 锯齐电缆线芯, 剥除外护套不宜过长或过短, 以不影响连接螺栓的安装为宜。

(3) 在焊接操作时, 须先固定好电缆线芯与铜母线, 电缆线芯要紧贴铜母线。焊接时每个焊缝最好一次焊完, 未冷却前不得移动或受力。

(4) 待电缆终端接线端子冷却后, 要及时将表面清理干净, 经检查合格后表面做防腐处理或与接触面一起镀锡, 严格按电缆头制作工艺要求安装。

4 实用效果

电缆终端接线 第4篇

电缆敷设的施工包括施工准备、电缆施放、电缆绑扎、电缆头制作及固定。施工准备包括支架安装、电缆管加工、电缆走向测量、电缆试验、电缆标识牌制作。电缆标识牌上标明电缆编号、电缆起点、电缆止点、电缆型号、电缆长度;电缆标识桩上标明电缆走向及埋深。在终端头或接头附近宜留有备用长度。电缆的两端、电缆层及电缆井内均应设标志牌, 注明线路编号, 字迹应清晰, 不易褪色。用塑料标志牌规格统一, 挂装牢固。

电缆在支架上的排列应符合下列要求:电力电缆和控制电缆不应排列在同一层支架上;各类电缆在支架上应分层排列, 由上而下分别为:高压电力电缆、低压电力电缆、照明电缆、控制电缆;电缆在普通支架上配置, 不宜超过一层;在桥架上配置, 控制电缆不超过三层, 交流三芯电缆不超过二层;电缆可紧密排列。

电力电缆终端头的金属护套和钢铠装应良好接地;塑料绝缘电缆每相屏蔽层应绑扎后焊接地线。控制电缆不应有中间接头, 当敷设长度超过制造长度时或必须延长已敷设竣工的电缆时可有接头, 但必须连接牢固并不受机械拉力。电缆终端头应固定牢固, 各带电部位满足相应电压等级电气距离规定;电缆终端头上应有明显的相色标志, 且应与系统一致。

2 电力电缆的连接

电力电缆线路中, 电缆连接是一项技术要求很高的工作, 假如电缆头做得不好, 在运行中就会发生发热甚至爆炸事故, 影响电缆线路运行及安全可靠供电。所以对电缆连接, 电缆头制作必须要由有一定技术经验的工人进行或负责指导, 一定要保证连接可靠, 符合规定。

2.1 对电缆头的要求

(1) 电缆头必须密封良好, 特别是油浸纸绝缘电缆, 若电缆头密封不良, 不仅会漏油造成油浸纸干枯, 而且潮气会侵入电缆内部造成电缆绝缘性能下降; (2) 电缆头的绝缘强度应保证不低于电缆本身, 而且要有足够的机械强度; (3) 电缆芯线连接必须接触良好, 接触电阻要低于同长度导体电阻的1.2倍, 抗拉强度不低于电缆芯线强度的70%; (4) 电缆头要求结构简单、轻巧, 要保证相间和相对外壳之间电气绝缘强度, 以防短路或击穿。

2.2 电缆头的制作

(1) 电缆终端头、中间接头的制作应由经过培训、熟悉工艺的技术工人进行, 或在其指导下进行工作。在制作过程中应严格遵守制作工艺规程, 对充油电缆头还应遵守油处理及真空工艺等有关规程规定; (2) 在室外制作电缆头应在气候良好的条件下进行, 并应有防尘措施。制作充油电缆头时, 周围空气的温度、相对湿度必须符合要求; (3) 在制作电缆头前应按要求做好下列检查:a.相位应正确;b.绝缘纸应无受潮, 电缆的油样试验应合格;c.所用绝缘材料均应合格并符合要求;d.所用配件应合格、齐全; (4) 不同牌号的高压绝缘胶或电缆油, 不能混合使用。如果要混合使用, 应经过理化及电气性能试验, 符合使用要求后方能混合; (5) 电缆头外壳、电缆金属护套及销装层均应良好接地; (6) 电缆终端头与电气装置连接应按规程规定进行。

3 二次回路接线的敷设

二次回路接线施工应符合GB 50171-1992《电气装置安装工程-盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》、DBJ/T 0l—26-2003《建筑安装分项工程施工工艺规程》第七分册等规范中相关的规定。

3.1 二次回路接线施工的准备 (1) 对变配电设备的要求

(1) 变配电设备已安装就位; (2) 二次回路接线施工需要的桥架、线槽、电缆夹层或电缆沟及支架等均已施工完成; (3) 穿线所需的预埋件及预留孔符合设计要求, 预埋件牢固。

(2) 导线、电线的外观、文件及证书检查

二次回路接线所用导线、电缆及其附件到达现场后应进行下列检查:

(1) 产品的技术资料齐全, 产品必须是证件齐全的合格产品; (2) 导线、电缆的规格、型号应符合设计要求, 附件应齐全; (3) 导线、电缆的绝缘层完整无破损, 芯线截面积和单根线缆长度应符合设计要求。

3.2 二次回路接线的敷设

(1) 二次回路接线施工的一般要求

(1) 必须按固施工, 接线应正确、整齐、清晰、美观, 导线绝缘应良好, 无损伤。柜间连线的线号必须按配线图进行编排, 做到安装人员撤走后, 维修人员能以厂家提供的配线图对设备进行检查维修; (2) 导线与电气元件、端子间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等, 均应牢固可靠; (3) 柜间所配电缆芯线和导线的端部均应有标明其回路的编号, 常采用异型套管并用烫号机烫号。编号应正确, 字迹清晰且不易脱色; (4) 每个接线端子的一侧接线宜为1根, 不得超过2根。对于螺栓连接端子, 当接两根导线时, 中间应加平垫片。为保证多股导线不松散端部应绞紧, 还应加终端附件或搪锡; (5) 二次回路接地应设专用螺栓, 接地标志应明显可靠; (6) 柜间电流回路的配线应采用电压不低于500v, 截面不小于2.5mm2的铜芯绝缘导线, 电压回路截面不小于1.5mm2。对电子线路、弱电回路采用锡焊连接时, 在满足载流量、电压降及机械强度要求的情况下, 可采用不小于0.5mm2截面的绝缘导线; (7) 在有油污环境中的二次线应采用耐油的绝缘导线。在日光直射环境下的橡胶或塑料绝缘导线应采取电缆穿蛇皮管或其他金属管的保护措施; (8) 不同电压等级、交流、直流线路及计算机控制线路应分别敷设, 且有标识。

(2) 引入配电柜内的二次回路接线施工要求

(1) 引入配电柜的电缆应排列整齐, 编号清晰, 避免交叉, 并应固定牢固, 不得使所接的端子排受到机械应力; (2) 铅装电缆进入配电柜时, 应将钢带切断端部应扎紧, 并应将钢带接地; (3) 用于逻辑控制等回路的控制电缆, 应采用屏蔽电缆。屏蔽层应按设计要求接地。屏献层电缆为避免形成感应电位差, 常采用两层烘蔽层在向一端相连并予接地; (4) 橡胶绝缘的芯线应外套绝缘管保护; (5) 强、弱电回路不应使用同一根电缆, 并应分别成束分开排列。

3.3 二次回路接线的调整及模拟试验

(1) 将所有的接线端子螺钉再检查紧因一次; (2) 用500V兆欧表在端子板处测试每条回路的绝缘电阻, 绝缘电阻值应大于1 MΩ; (3) 二次回路如有晶体管、集成电路等电子元件时, 该部位的检查不准使用兆欧表测试, 只能使用万用表测试回路是否接通; (4) 将配电柜或监控柜内控制、操作电源回路的熔断器上端相线摘掉, 接上临时的控制电源和操作电源; (5) 按图纸和设计要求, 分别模拟试验控制、连锁、操作、继电保护和信号动作等。试验动作应正确无误, 灵敏可靠; (6) 拆除临时电源, 将摘下的电源线复位。

摘要：通过对电缆敷设施工前的准备工作, 进一步分析了电缆连接与二次回路接线敷设技术。

关键词：电力电缆连接,二次回路,接线敷设

参考文献

[1]杨欣, 孙仁好.与电力电缆连接的变压器安装工艺[J].湖北电力, 2011 (3) .[1]杨欣, 孙仁好.与电力电缆连接的变压器安装工艺[J].湖北电力, 2011 (3) .

电缆终端接线 第5篇

传统变电站的二次设备主要包括保护、监控、计量、电源及其他辅助系统，且集中布置于二次设备室[1]，采用板前安装，板后接线的组屏方式。

按照智能变电站[2]“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”的要求[3]，国家电网公司创新变电站工程建设模式，正逐步开展新一代智能变电站[4]建设工作，大力推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”[5,6]。推广使用标准配送式智能变电站预制舱式二次组合设备[7]，不仅可以减少工程实际占地面积、简化现场接线方式，而且方便现场安装、检修和维护。

在新一代智能变电站中，预制式二次组合设备舱内部往往需要布置双排屏柜[8]，由于两排二次设备必须靠舱壁摆放，只能在二次设备前侧开门，传统的板前安装，板后接线的组屏方式必须修改为前向安装，板前接线的方式。由于传统的液晶显示终端与装置本体紧密连接为一个封闭的整体，两者之间通过扁平电缆进行信息传输和按键响应，通信电缆距离非常小，液晶显示终端的EMC抗干扰性能很大程度上依赖于装置外壳；而采用板前接线的方式，由于需要增加用于板前接线的物理距离，导致液晶显示终端与装置本体的分离，使得两者之间的通信距离增大，且通信电缆完全暴露在外面，如何保证通信电缆的EMC抗干扰性能成为很难解决的问题。在改变通信模式的同时，保证前接线二次保护装置的EMC抗干扰性能要求[9]，保护装置的软、硬件设计均需要较大改动。

本文根据新一代智能变电站的发展方向和设计理念，在传统保护装置的硬件基础上，设计并实现了一种适用于前接线二次保护装置的自带CPU和应用程序的液晶显示终端。该显示终端解决了二次保护装置由于安装于标准配送式智能变电站预制式二次组合设备舱采用板前安装和板前接线方式所面临的问题，同时保证了保护装置整体的EMC抗干扰性能，而且硬件改动小，安装位置可以灵活部署。基于组态平台进行界面设计，实现了所见即所得的人机交互；通过动态数据模型设计兼容了多种保护装置，避免了界面的重复开发。

1 硬件系统组成及安装结构

1.1 硬件系统框架

本文设计的前接线二次保护装置显示终端的硬件系统框图如图1所示。

1.2 硬件实现

本文提出的前接线二次保护装置显示终端由人机控制单元、液晶显示单元和液晶结构模组三部分组成。

人机控制单元采用主流的ARM Cortex-A8作为中央处理器，运行速度最高可达720 MHz。该控制单元包含24 V主电源回路和5 V通信回路两个独立电路，24 V主电源回路为整个显示终端提供供电，5 V通信电路提供两路以太网、1路RS-232。其中两路以太网口中的网口1为与保护装置本体的通信接口，网口2为显示终端的调试和配置接口。

液晶显示单元由液晶显示器和触摸屏组成，液晶显示器使用800×480分辨率的7寸真彩色电阻式触摸屏液晶。

液晶结构模组主要由镀络喷漆金属件和不锈钢板组成，用于连接人机控制单元和液晶显示单元，并将其固定于预定的安装位置。

1.3 安装方式

本文设计的前接线二次保护装置显示终端通过屏蔽以太网线与保护装置本体进行通信，可支持较长的通信距离，使得显示终端安装位置可根据实际需求独立安装、部署，可以安装在与保护装置本体同屏的不同层或是独立安装于监控室。其中，屏蔽以太网线优先选用电口，在通信距离较长时，则选用光纤。

本文给出显示终端安装于保护装置本体正前方前面板上的装置示意图如图2所示。

在图2中，集成该显示终端的前接线二次保护装置右侧通过折页方式固定前面板，采用M3螺钉紧固左侧开门位置，结构紧固可靠，面板打开角度可达120°，便于前向接线。

2 软件设计

2.1 软件框架

本显示终端基于嵌入式实时Linux系统软件设计，采用模块化设计模式，主要包括三大模块：通信控制模块、数据处理单元、人机交互界面。软件系统框架结构如图3所示。

在图3中，各模块均单独进行编辑、编译。显示终端与保护装置本体通过IEC-104规约进行数据交互。

以太网链路控制模块主要负责完成IEC-104规约的连接、断开、重连、启动帧及测试帧等；规约解析模块负责完成IEC-104规约的ASDU数据分类解析，回调给上层的主接线显示插件模块和数据适配器模块；主接线绘图模块解析到主接线数据后，通过调用主接线显示插件模块提供的绘图接口，在人机界面指定的窗口绘制出主接线，并在界面上进行显示。

基于组态化的人机界面设计，以信息显示、数据查询及人机交互的组织方式，将人机界面分为“CPU类型”、“数据业务类型”、“数据条目分组”、“数据信息”的四级结构进行分层组织和展示数据适配器中不同类型的数据信息。

2.2 初始化及数据查询流程

基于图3的软件架构，从数据处理层次上划分，将软件系统分为三层数据处理结构如图4所示。

在图4中，支撑层主要完成保护装置数据模型建立，数据表基础操作、字段和命令的基础处理以及通信报文的打包和解包；数据调度层主要完成保护装置本体基本信息接收调度、保护装置CPU对显示终端对时以及各类事件的处理；在顶层控制层，主要负责通信状态的控制，并响应界面命令，实现界面人机交互控制。

基于图4的数据处理结构，显示终端的初始化及上行数据查询流程如图5所示。

在图5中，显示终端上电启动依次加载图形插件、数据适配器、104协议解析模块，然后检验新加载程序CRC与缓存中是否一致，若一致将直接链接实时库与人机界面，展示保护装置数据及图形信息；若不一致将下发数据总召命令，重新进行数据解析与图形数据更新。

3 组态化的人机界面设计

组态软件是运行于Windows平台下的支持实时多任务、多线程、灵活的可视化界面设计工具[10]。基于组态软件的图形界面开发，在开发过程中不需编写代码，以所见即所得的可视化设计模式完成图形界面的布局、数据的关联及人机交互响应设计[11]。

基于组态软件的人机界面设计及加载流程图如图6所示。

在图6中，首先需要创建用于描述继电保护装置的图形模板库和数据模板库，然后将图形模板与数据模板进行关联，形成界面模板；基于界面模板，设计描述保护装置的图形界面文件，并将设计完成的所有图形界面上传至前接线保护装置显示终端存储卡。显示终端在加载界面文件之前，首先检验字节序以及数据模型CRC32值的一致性，通过检验后将加载数据模型，调整人机界面自适应显示相应装置的信息，并可响应人机交互命令，实现数据信息查询和修改操作。

本显示终端的人机界面基于信息显示、数据查询、人机交互操作的方式，设计了主界面、数据分组选择界面及数据展示和人机交互操作界面的三级结构。主界面主要显示保护装置主接线，数据分组选择界面主要提供数据业务分类信息选择按钮，在数据展示和人机交互操作界面主要展示所查询的数据信息，并提供响应人机交互操作的功能按钮，实现向装置本体发送命令的功能。

4 结论

本文提出的前接线二次保护装置显示终端，以通用性设计为原则，不依赖于保护装置本体，自带CPU独立控制液晶的数据信息显示及触摸响应，使用屏蔽以太网与保护装置本体进行通信，支持较长距离的通信，安装方式可根据用户需求灵活部署。

在硬件电路上，设计了相应的隔离防护措施，在硬件结构上，进行了独特的屏蔽处理，解决了前接线二次保护装置因显示终端与装置本体分离带来的通信距离变大、抗电磁干扰能力弱的问题。

基于嵌入式实时Linux操作系统的软件平台，系统稳定可靠；采用组态化嵌入式软件开发模式，加快了人机界面开发速度，通过保护装置的数据模型动态查询和动态调整界面展示，实现了一套人机界面兼容多种保护装置，避免了人机界面的重复开发。

集成了该显示终端的前接线二次保护装置一次性通过中国电力科学研究院集中测试，并成功应用于某220 k V变电站，为前接线二次保护装置的推广与应用提供了借鉴和使用基础。

摘要：为了满足标准配送式智能变电站预制舱式二次组合设备安装使用要求,针对装置本体与显示终端分离的前接线二次保护装置,给出一种前接线二次保护装置显示终端的设计与实现方法。基于该方法设计的显示终端,采用独立的自带CPU,通过屏蔽以太网线与保护装置本体通信,抗电磁干扰性能较强,安装位置可以根据实际需求灵活部署。软件设计基于嵌入式实时Linux操作系统,通过自适应信息组织方式,实现兼容多种保护装置的信息显示。中国电力科学研究院测试结果与某220k V变电站的成功试运行证明了该显示终端适用于多种前接线二次保护装置的正确性和实用性。

关键词：标准配送式,智能变电站,预制舱式二次组合设备,前接线二次保护装置,显示终端

参考文献

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电缆终端接线 第6篇

关键词：计量终端,参数配置,一键免接线设置

引言

计量终端和电能表从库房领出到现场安装前,需要在供电局内部先给其上电检查,需要通过寻找各种电源线或变压器给终端和电能表上电,如果电压等级是220V或57.7V,还需要寻找220V或57.7V变压器,进行各种接线,非常繁琐,而且不安全。计量终端安装前的上电检查包括外观检查、上电是否正常、终端主站通信参数设置、表计参数设置等。参数设置全部通过手工按键来进行配置,包括主站通信参数和测点参数,过程繁琐,而且容易出错。计量终端和电能表安装前,需要上电检查电表的通信配置,并根据其配置对终端进行测量点参数配置,整个过程全部通过手工来操作,而且需要寻找各种不同的工具,过程繁琐。作为电力系统计量管理部门,在完成上述工作时,往往缺乏完备的工具和手段,需要寻找各种辅助设备,而且需要完成各种接线,安全无法得到保障;且参数配置都是用手工配置,凭经验判断,或是通过肉眼观察,难免会出现差错。

如果能研发出一种既方便操作又简单直观的装置,既可以实现计量终端主站通信参数的一键配置,又可以自动检测电能表通信口配置,并自动校核计量终端的测量点参数,实现计量终端和电能表通讯参数一键配置,同时实现终端和电表免接线,即插即用即上电,将节省大量的人力物力,且能有效防止参数设置错误。那么,必将大大提高工作的效率和可靠性。

1. 一键免接线设置装置结构

1.1 系统及功能设计

本项目基于上述管理要求,开发出一套简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,不需要接任何的线路,并匹配各种电压等级;同时装置内置数据处理模块,可以对终端和电表进行通信检测和通讯参数一键配置,集两大功能为一体,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。

基于专业的计量终端与电能表通讯参数一键免接线设置装置,可以配合数据处理模块,实现运维人员在终端和电表安装前,一键免接线参数配置实现以下功能:

功能包括:

自动上电装置,直接放置终端和电表,免接线直接上电;

一键校核终端与主站通讯参数;

一键检测电表参数,并一键实现计量终端与电能表通讯参数设置;

1.2 硬件模块设计

根据实际的应用的需求,设计标准化上电装置,两个表位,可同时放置计量终端和电能表,上电装置的接线模块可根据电能表及终端的不同进行更换,电压220、100V、57.7V可切换,三相三线和三相四线可通过开关切换,实现对终端和电表的免接线上电。上电装置内置通信处理模块,可实时对电能表进行参数检测,包括通信口配置检测,表号读取等。上电装置内置的通信处理模块直接和终端进行通信,对终端进行通信参数的一键配置,并将电表参数直接配置为测点参数,实现全过程免接线一键配置。

将一键配置装置使用有机板和电木作为基本材料进行制作,有机板表面将进行表面处理,去棱角,并雕刻处理,整体上美观大方,而且方便携带。

如下图1所示:

1.3 软件模块开发

软件模块主要处理电能表通信接口信息检测、实际通信测试、终端测点参数配置等内容,同时,还可以进行规约选择,通信口选择等配置信息选择,实现自动将电表通信接口信息写入终端,实现原来需要通过手工配置的信息,全部自动化写入。

具体规则和流程如下:

1)终端和电能表上电

根据终端和电能表的电压等级,进行实时上电,使计量自动化终端和电能表处于工作状态。

2)电能表通信口检测

按下一键配置按钮后,内部处理器将先对电能表的RS485接口进行检测,检测将通过轮询的方式进行,然后将电能表的通信口通信测试记下来,并进行一次抄读测试,直到确认参数无误后,把参数保存下来,用于后续配置使用。

3)计量自动化终端参数配置

通过检测电能表的通信参数配置信息后,内置处理器将进行终端参数配置,计量自动化终端参数配置有两块,一块是主站通信参数配置,另外一块是测点参数配置。主站通信参数使用标准化配置,珠海地区的主站参数都使用同一的参数,只需在软件内部设置完成即可。测点参数配置则使用上一步检测得来的电能表参数配置信息,直接写入测点一配置。

4)流程

通过对电能表进行通信口检测,得到100%正确的通信参数配置信息,并自动写入计量自动化终端,实现一键参数配置,且100%保证正确,是此设置最核心的价值。

操作流程如下:

2. 测试及应用分析

2.1 测试分析

2.1.1 软件测试分析

一键配置设备软件主要控制规约选择、参数检测、数据写入、参数检查等几个方面,通过现场软件操作测试,软件成功实现了以下几个功能:

A.规约通过开关正确选择

B.电能表通信参数检测

C.计量自动化终端参数配置

D.参数重复检查

通过现场对一键配置设备的软件测试,软件实现了目标的功能,达到了设计的目标,后期将通过优化设计,实现便捷式抄读,提高现场工作效率。

2.1.2 硬件测试分析

一键配置装置使用有机板和电木作为基本材料进行制作,有机板表面将进行表面处理,去棱角,并雕刻处理,整体上美观大方,而且方便携带。通过现场测试,硬件部分实现了电表RS485通信以及计量自动化终端红外通信口配置;并通过实际测试,一键配置成功率达99%以上,可以满足实际的作业需要,实现了设计的功能。

2.2 应用测试分析

本系统的技术难点:

1)本地免接线快速上电装置的研发,需要配合不同的电表和终端,而且历史版本较多,接线模块需要做成可更换的,配合不同的尺寸,模块化及接口标准工作较多

2)一键配置参数的通信规约较多,需要开发不同规约的参数配置方法,做成模板化,最终实现一键模板选择和配置。

3)同时实现对进口表的通信口检测和国产645表的通信口检测

本系统的创新点:

项目成果比对国内应用存在以下突出亮点:

1)本地免接线快速上电装置,模块化接线端子,可以适应所有类型的终端和电表,为国内首创。

2)一键配置所有的参数,避开人为因素产生的错误。

通过现场对计量自动化终端是实际配置,计量终端与电能表通讯参数一键免接线配置装置满足了现场配置的需求,极大提高了现场作业的效率,也提升了电能量数据的完整性,提升了用电管理水平。

3. 应用效果及建议

3.1 成本分析

本项目独立开发,研发成功后,计量管理部门可以用来对安装前的终端和电表进行参数配置,还可以用来做参数校核,实现真正的一键免接线参数配置,减少人为配置的差错率,大大提高工作效率,节省运维成本,在后期的项目推广过程中节约了大量的管理成本。

3.2 提升计量运维自动化应用水平

本项目开发出一套简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,不需要接任何的线路,并匹配各种电压等级;同时装置内置数据处理模块,可以对终端和电表进行通信检测和通讯参数一键配置,集两大功能为一体,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。减少了人工反复操作的工作步骤,减低了因人为误操作导致的参数配置错误、配置不完整的隐患,提升数据准确性及计量自动化水平。

4. 结语

本项目研究了一种本简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。减少了人工反复操作的工作步骤,减低了因人为误操作导致的参数配置错误、配置不完整的隐患,提升数据准确性及计量自动化水平。

计量终端与电能表通讯参数一键免接线设置装置项目研究,使珠海供电局计量运维班在计量自动化终端检测及配置方面,摆脱了原有的手工检测配置模式,真正实现了电子化、自动化、智能化配置,避免了人为的错误,同时提高了工作效率及智能化水平,更加完善了计量自动化运维体系,将运维人员从繁重的运维任务中解脱出来,提升了珠海供电局管理水平。

参考文献

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电缆终端接线 第7篇

Citation:LI Xiao-yang.Design Monitoring System of Mine Low Voltage Cable Junction Box Temperature Based on DS18B20[J].The Journal of New Industrialization, 2016, 6 (8) :71-74.

0 引言

近年来, 我国煤矿安全生产事故逐年好转, 事故总量及百万吨死亡率不断下降, 但降低安全生产事故仍然是煤矿井下各项工作的重点。低压电缆接线盒主要由防暴外壳、接线端子、电缆引入装置及接地端子组成, 适用于井下交流50Hz, 电压低于1140V的供电网络, 起到连接照明设备、信号设备和动力装置的电缆与供电网络电缆连接作用。井下低压电缆接线盒温度过高引起矿用电缆故障的重要因素, 开展关于矿用低压电缆接线盒温度监测技术对于提高井下电缆线路安全性、避免安全生产事故隐患具有十分重要的意义。

1 温度监测技术

温度是工业生产和日常生活中会一个重要物理量, 自然界中几乎所有化学物理变化过程都和温度有关。在两个热力学系统中, 原来各自处于平衡状态, 当两者发生热量交换一段时间后达到一个新的平衡。温度传感器利用热平衡的物体具有相同温度的原理, 温度测试过程传感器与被测部位相接触, 相互达到热力学平衡状态后, 温度传感器的温度也就是被测部位的温度。近年来各种温度传感器不断涌现, 基于新式温度传感器的温度测试技术不断发展。下边通过对目前广泛采用的温度测试技术进行分析, 选择合适的高压电缆连接装器温度实时监测传感器。

1.1 红外成像技术

在自然界中所有的物体在绝对零度以上时都会向外界辐射红外线, 物体表面的温度决定辐射红外线能量的强弱。利用红外成像技术探测波长在8~14μm或3~5.6μm的红外线, 生成与被测温度相对应的热图像。红外成像技术测温范围在-170~2000℃, 最小分别率能够达到0.1℃, 响应时间短 (毫秒级) , 具有实用方便、安全稳定等优点, 适合于不破坏温度场的小型屋里温度测量。井下电气设备温升是一个缓慢过程, 同时井下工作环境恶劣, 现有发射率补偿方式是否使用还有待进一步研究, 所以采用红外成像技术对高压电缆连接装器温度实时监测比较困难。

1.2 热电偶

热电偶是采用两种不同的导体 (或半导体) 两端相连接组成一个闭合回路, 在两端的温度不同情况下, 回路会产生一个电动势, 叫做“赛贝克温差电动势”也叫做“热电动势”。热电动势的大小和方向与导体材料及端点温度有关, 根据对应的分度表得到温度值。热电偶能够实现对-200~1300℃范围内的温度测试, 具有结构简单、测量范围广、精度高、惰性小等优点, 常用作为标定源使用。但热电偶的参考端需要附加补偿回路来保证恒定, 在井下恶劣的环境中容易受介质影响或氧化的情况, 需要定期进行校准, 另外在复杂的电磁条件下测量精度将受到影响。因此热电偶不适合井下高压电缆连接装器温度实时监测系统。

1.3 热电阻

热电阻测温利用金属导体或半导体的电阻值受环境温度影响发生变化的原理。热电阻具有测温精度高, 灵敏度好, 不需要温度参考点, 能够测量-200~850℃范围内的温度变化。缺点是热电阻的结构复杂, 尺寸大, 抗机械冲击和震动能力较差, 不适合测试瞬变温度场和环境复杂的狭小体积测试。

1.4 分布式光纤测温技术

分布式光纤主要根据光的时域和频域反射原理, 利用光在光线中传播受温度场的影响发生散射, 实现对温度的间接测量。分布式光纤测温技术测量精度高、抗干扰能力强、安装方便、易于维护, 能够实现对温度的不间断监测, 适用于实时测量空间温度场分布的场合。但分布式光纤测温也有缺陷, 对光源的要求较高, 光源波动对测量结果影响很大, 原始数据处理过程会自动剔除异常温度点, 造成测试误差, 所以对于井下复杂的测试环境, 分布式光纤测温也不适用。

1.5 智能测温技术

智能测温技术是利用先进电力电子技术将全部传感元件及转换电路集成在一体, 直接输出温度数字量。具有体积小、测量精度高、转换时间短、抗干扰能力强及传输距离远等优点, 适合用于多点测温及环境恶劣的远程温度测试场合。选用DALLS公司的DS18B20型智能温度传感器对井下矿用低压电缆接线盒的温度进行实时监测。DS18B20测温范围在-55~125℃之间, 一条数据线能够实现双向通信, 可通过内置的E2PROM设定非易失的报警上下限, 多个传感器可并连在唯一的三线上实现多点温度的实时监测。DS18B20内部结构主要由温度传感器、寄生源电路、冗余检验码发生器、高速缓冲寄存器、1-Wire接口、存储温度上下线的触发器控制逻辑与存储器、64位激光ROM单线接口组成, 如图1所示。DS18B20供电方式有两种, 一种是直接通过GND、VDD以三线的方式供电;另一种是通过寄生电源供电, 从信号线上获取工作电源, 此时VDD直接接地, 信号线为高电平时存储能量与电容器中, 信号线为低电平时断开电源, 直到信号线恢复高电平重新与寄生电源相连接。

2 监测系统设计

矿用低压电缆接线盒温度测试系统采用小封装及低功耗单片机LPC2131为微处理单元, 主要包括电源、温度传感器、RS485通信模块、超温报警模块、显示模块和JTAG接口模块, 结构框图如图2所示。LPC2131是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32 ARM7TDMI-STM的微处理器, 内部具有32k B的嵌入式高速Flash存储器。LPC2131具有独立时钟源和电源的实时时钟, 使其在节电模式下大大降低系统功耗。通过片内集成的PLL最大操作频率可达60MHz, PLL的稳态时间为100μs, 具有9个电平或边沿触发的外部中断引脚。

DS18B20型智能温度传感器能够直接将温度信号转换为数字信号, 简化了其与单片机之间的硬件接口电路。软件程序需要根据DS18B20的工作时序读取温度数据。DS18B20的通信协议规定了读“1”、“0”时隙;写“1”、“0”时隙;应答脉冲与复位脉冲的信号类型。在多个被监测点温度监测时, 需要在运行程序之前建立64位ROM代码和温度传感器之间的对应关系, 采取搜索ROM指令读取温度传感器的序列号, 并存储在LPC2131的内存中。DS18B20温度采集程序流程如图3所示。

3结论

矿用低压电缆接线盒是煤矿井下输电线路重要的设备, 其安全性能直接关系到井下电力系统的稳定性和可靠性。DS18B20型智能温度传感器体积小、响应时间短、测量精度高, 且安装方便、受环境因素影响小, 运行稳定可靠。将DS18B20应用到井下矿用低压电缆接线盒温度监测系统中, 简化了系统结构, 提高了系统的可靠性和安全性。

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