本發(fā)明涉及電力線纜鏈接裝置和系統(tǒng)，并且尤其涉及被用來實現接地鏈接和交叉接合鏈接的鏈接盒。

背景技術：

鏈接盒是安裝在HV(或MV或LV)線纜接頭和端子附近并且用來通過“交叉接合(cross-bonding)”技術將它們的屏蔽導體(screen conductor)連接在一起的網絡部件。具體地，在三相高電壓網絡線路中，每根線纜的屏蔽件循環(huán)性地連接，使得在線路的整個長度上全部感應出的護套或屏蔽電流加起來為零(例如，向量電流)，以便最小化由于每根線纜的金屬屏蔽件中的軸向感應電流引起的損耗。

典型的鏈接盒包括具有可移除的頂蓋的金屬盒并且具有用于屏蔽線纜進入的三個側向開口，以及外部接地連接。在安裝期間，屏蔽線纜端部首先從絕緣護套剝離、插入到盒子的側向開口，然后通過螺釘端子固定到金屬導體，從而實現特定的連接方案。

文獻WO-01/73796描述了具有交叉接合的線纜屏蔽件和交叉接合的水感測線的三相高電壓線纜布置。存在由線纜的金屬屏蔽件中的軸向感應電流引起的附加損耗。線纜護套、屏蔽件和其它金屬系統(tǒng)部件中的這種附加損耗可以通過在一端將屏蔽件或金屬護套接地以避免為感應電流提供閉環(huán)來減少，或者通過線纜護套或屏蔽件的所謂“交叉接合”以很大程度上補償感應電壓使得盡管整個布置在兩端都接地但是屏蔽/護套電流和隨之發(fā)生的損耗仍被最小化來減少。

技術實現要素：

在地下網絡中，電力線纜鏈接裝置是操作者為了通過采用電子感測設備檢測網絡上的物理/電氣參數可訪問的唯一點。有時候，這些點位于不透水的環(huán)境(例如，沙漠區(qū)域)中，在那里，用于向這些設備供應電力的電源插座不可用。

申請人觀察到，使用電力線纜鏈接裝置來通過采用電子感測設備獲得診斷信息是有問題的，因為需要向這種感測設備提供合適的電力供應。

申請人已經發(fā)現，可以通過與在連接到電氣鏈接裝置的屏蔽導體中流動的電流的感應耦合來獲得要被提供給安裝在電力線纜鏈接裝置中的電子感測設備的電力。以這種方式，盡管在這種配置中沒有電流在線纜中流通，即使網絡線路從負載斷開，也有可能具有電力供應，因為屏蔽電流總是存在。

根據第一方面，本發(fā)明涉及電力線纜鏈接裝置，包括：

第一電導體，被構造為傳導來自第一外部電力線纜的第一屏蔽部分的第一電流；

電氣鏈接模塊，連接到第一電導體并且被構造為實現交叉接合/接地鏈接；

第一電感器設備，電感耦合到第一電導體并且能夠生成電源電壓。

具體地，第一電感器設備包括導電線圈。根據實施例，第一電感器設備是環(huán)形電感器并且包括圍繞第一電導體的磁芯，并且導電線圈圍繞該磁芯纏繞。

具體地，該裝置包括連接到第一電感器設備以接收第一感應電流并提供對應的電源電壓的電壓源，該電壓源包括電壓調節(jié)器，電壓調節(jié)器包括AC/DC轉換器。

在實施例中，電力線纜鏈接裝置包括被布置成接收電源電壓的傳感器模塊；傳感器模塊被配置為檢測來自電氣鏈接模塊的物理/電氣參數。優(yōu)選地，傳感器模塊包括以下傳感器設備中至少一個：電流傳感器、部分放電傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器。具體地，所述部分放電傳感器是以下設備之一：高頻電流互感器HFCT、電容性耦合器、電磁天線。

有利地，電力線纜鏈接裝置還包括被布置成接收電源電壓并被構造為與傳感器模塊交換數據/命令的電子管理模塊。

根據實施例，電力線纜鏈接裝置還包括：至少一個電導體，被構造為從第二外部電力線纜的屏蔽部分傳導電流；至少一個第二電感器設備，其電感耦合到所述至少一個電導體，以提供從所述電流感應的電流，并連接到第一電感器設備。有利地，第一電感器設備和至少一個第二電感器設備按照以下電氣配置之一連接：串聯配置、并聯配置。

在實施例中，電力線纜鏈接裝置還包括：第二電導體，被構造為傳導來自第一外部電力線纜的第二屏蔽部分的第二電流；包括第一電導體和第二電導體(14)的同軸線纜；其中第一電感器設備被布置成與第一電導體和第二電導體電感耦合。

有利地，電力線纜鏈接裝置還包括：外殼，具有多個壁和可移除的蓋，并且被構造為容納電氣鏈接模塊、第一電感器設備和電壓源。優(yōu)選地，電力線纜鏈接裝置還包括安裝在外殼的壁上的至少一個電力線纜連接器，以將第一電導體與可連接到第一外部電力線纜的第一屏蔽部分的外部屏蔽線纜連接。

根據第二方面，本發(fā)明涉及一種電力線纜系統(tǒng)，包括：

-第一屏蔽線纜，可連接到第一線纜屏蔽部分并被構造為傳導第一電流；

-第二屏蔽線纜，可連接到第二線纜屏蔽部分并被構造為傳導第二電流；以及

-電力線纜鏈接裝置，包括：

連接到第一屏蔽線纜的第一電導體；

連接到第二屏蔽線纜的第二電導體；

第一電感器設備，電感耦合到至少第一電導體，以提供電源電壓并能夠生成電源電壓；

電氣鏈接模塊，連接到第一和第二電導體并且被構造為實現交叉接合/接地鏈接。

具體地，所述電力線纜系統(tǒng)還包括電氣布置成接收電源電壓的傳感器模塊；該傳感器模塊被配置為檢測來自電氣鏈接模塊的物理/電氣參數。

附圖說明

通過參考附圖，進一步的特征和優(yōu)點將從作為例子給出的優(yōu)選實施例及其替代方案的以下描述變得更加明顯，其中：

圖1示意性地示出了電力線纜系統(tǒng)的第一實施例，該電力線纜系統(tǒng)包括AC電力輸電線、屏蔽導體線路和被配置為執(zhí)行交叉接合鏈接的電力線纜鏈接裝置；

圖2示意性地示出了電力線纜系統(tǒng)的第二實施例，該電力線纜系統(tǒng)包括被配置為執(zhí)行接地鏈接的電力線纜鏈接裝置；

圖3和圖4示出了可在圖1的實施例中采用的電力線纜鏈接裝置的側向截面圖和頂視圖。

具體實施方式

在下面的描述中，當在不同的附圖中被繪出時，相同的字母數字標號被用于類似的示例性元件。圖1示意性地示出了包括AC(交變電流)電力輸電線1、屏蔽導體線路2和電力線纜鏈接裝置3的電力線纜系統(tǒng)1000的第一實施例。

根據第一實施例，電力輸電線1示出了三相配置并且包括第一電力線纜L1、第二電力線纜L2和第三電力線纜L3，作為例子，它們可以是高電壓類型，每個對應于系統(tǒng)1000的不同相。具體地，電力輸電線1的每根線纜L1-L3包括被絕緣體(未示出)和金屬屏蔽件5包圍的中心導體元件4。屏蔽件5可以具有35-50mm²的橫截面并且具有大約0.017的電導率。

屏蔽件一般由銅制成，但是還可以包括導電護套。電力輸電線1的每根線纜L1-L3還可以包括另外的導體或絕緣層。圖1中所示的第一實施例是指對其執(zhí)行線纜屏蔽件的所謂的“交叉接合”的電力輸電線1。

根據圖1的例子，電力輸電線1設有包括第一線纜接頭J1、第二線纜接頭J2和第三線纜接頭J3的線纜接頭組件。具體地，每個線纜接頭J1-J3被構造為聯結相應線纜L1-L3的導體元件4。如圖1中所示，在第一接頭J1中，屏蔽件5被分離成第一線纜L1的第一屏蔽部分L11和第二屏蔽部分L12。在第二線纜接頭J2中，屏蔽件5被分離成第二線纜L2的第一屏蔽部分L21和第二屏蔽部分L22。在第三線纜接頭J2中，屏蔽件5被分離成第三線纜L3的第一屏蔽部分L31和第二屏蔽部分L32。作為替代，代替接頭J1-J2，線纜L1-L3連接到相應的電氣端子。

根據所描述的例子，屏蔽導體線路2包括第一屏蔽線纜SC1、第二屏蔽線纜SC2和第三屏蔽線纜SC3。作為例子，第一屏蔽線纜SC1是同軸線纜，包括：通過布線導體8連接到第一線纜L1的第一屏蔽部分L11的第一管狀導體6，及連接到第一線纜L1的第二屏蔽部分L12的第一內部導體7。第二屏蔽線纜SC2和第三屏蔽線纜SC3以與上面為第一屏蔽線纜SC1描述的方式類似的方式分別連接到第二線纜L2和第三線纜L3。作為例子，第一屏蔽線纜SC1包括將第一內部導體7與管狀導體6和外部隔離護套隔離的絕緣體(未示出)。

根據所示出的例子，電力線纜鏈接裝置3是交叉接合鏈接盒，其被配置為補償感應電壓，使得屏蔽電流和隨之發(fā)生的損耗被最小化。根據圖1的示意圖，電力線纜鏈接裝置3包括：內部導體線路9、電氣鏈接模塊10、電感耦合到內部導體線路9以提供電力(諸如電源電壓)的電感器設備11。具體地，電力線纜鏈接裝置3還設有連接到電感器設備11的電壓源24和連接到電壓源24的傳感器模塊19。具體地，電力線纜鏈接裝置3可以設有外殼30。

內部導體線路9包括第一內部線纜C1，其包括第二管狀導體13，第二管狀導體13是第一屏蔽線纜SC1的第一管狀導體6的一部分或連接到第一屏蔽線纜SC1的第一管狀導體6。第一內部線纜C1還包括第二內部導體14，第二內部導體14是第一屏蔽線纜SC1的第一內部導體7的一部分或連接到第一屏蔽線纜SC1的第一內部導體7。內部導體線路9還包括類似于第一內部線纜C1但連接到第二屏蔽線纜SC2的第二內部線纜C2，以及類似于第一內部線纜C1但連接到第三屏蔽線纜SC3的第三內部線纜C3。第一內部線纜C1、第二內部線纜C2和第三內部線纜C3優(yōu)選地通過相應的通過端口(pass-through port)或同軸線纜連接器15連接到第一屏蔽線纜SC1、第二屏蔽線纜SC2和第三屏蔽線纜SC3。內部線纜C1-C3允許線纜L1-L3的屏蔽件5的電流到達電氣鏈接模塊10。優(yōu)選地，內部線纜C1-C3中每一根示出同軸結構。

根據圖1的實施例，電氣鏈接模塊10被配置為通過使來自線纜系統(tǒng)1000的各個相的內部線纜C1-C3的導體相互交叉來實現交叉接合鏈接。根據在圖1中示意性示出的例子，電氣鏈接模塊10包括第一交叉連接元件16(例如，軌)、第二交叉連接元件17和第三交叉連接元件18。

第一交叉連接元件16將第一內部線纜C1的第二管狀導體13與第二管狀導體C2的第二內部導體14連接。第二交叉連接元件17將第二內部線纜C2的第二管狀導體13與第三管狀導體C3的第二內部導體14連接。第三交叉連接元件18將第三內部線纜C3的第二管狀導體13與第一管狀導體C1的第二內部導體14連接。上述交叉接合鏈接允許顯著減少與電力線纜L1、L2和L3的屏蔽電流相關聯的電流的損耗。

有利地，電感器設備11與內部線纜C1-C3的一個或多個導體電感耦合，以從流入所述內部線纜C1-C3的(從外部電力線纜L1、L2、L3的屏蔽部分L11、L12、L21、L22、L31、L32接收的)電流生成要提供給電壓源24的至少一個輸出電流。

具體地，作為例子，電感器設備11包括至少一個第一電感器T1，諸如與第一內部線纜C1電感耦合的導電線圈(即，螺線管)。在優(yōu)選實施例中，第一電感器T1是包括圓形環(huán)狀磁芯的環(huán)形電感器(toroidal inductor)，導電線圈圍繞該圓形環(huán)狀磁芯纏繞。圓形環(huán)狀磁芯可以具有高磁導率材料，諸如像鐵粉或鐵氧體。

更詳細地，第一環(huán)形電感器T1被布置成圍繞第一內部線纜C1的第二管狀導體13和/或第二內部導體14中的至少一個導體。具體地，第一環(huán)形電感器T1被布置成充當電流互感器的次級電路，其中第二管狀導體13和/或第二內部導體14充當初級電路：這允許有利地在次級電路(即，第一環(huán)形電感器T1)中生成與在初級電路(即，第二管狀導體13和/或第二內部導體14)中流動的電流相關的電壓。

事實上，已經發(fā)現，通常在線纜屏蔽件中和在對應內部線纜C1-C3中流通的電流在4-20A的范圍內，并且這個電流值使得能夠從每個環(huán)形電感器提取大約1-5W的功率，足以保證與其連接的傳感器設備(諸如在EP 2 297 589中描述的部分放電無線監(jiān)視設備)的操作。

第一環(huán)形電感器T1可以根據流入第二管狀導體13和/或第二內部導體14的預期電流和與電子感測裝置12相關聯的預期負載的量而被設計為具有特定的初級與次級互感器比。作為例子，考慮屏蔽電流在幾十安培的量級，第一環(huán)形電感器T1可以具有卷成圈的線(coiled wire)，該卷成圈的線具有包括在100-1000范圍內的多個線圈；第一內部線纜C1被認為具有1或2個線圈。

優(yōu)選地，第一環(huán)形電感器T1圍繞具有同軸結構的第一內部線纜C1的第二管狀導體13和第二內部導體14兩者；這種布置是特別有利的，因為由于執(zhí)行了交叉接合鏈接，第一內部線纜C1中的兩個電流部分地相加，使得在由第一環(huán)形電感器T1形成的次級電路中感應出更大的電流。

根據例子，電感器設備11設有電感耦合到第二內部線纜C2的第二電感器T2和/或電感耦合到第三內部線纜C3的第三電感器T3。第二電感器T2和第三電感器T3可以類似于第一電感器T1，并且可以以與上面參照第一內部線纜C1描述的方式類似的方式分別耦合到第二內部線纜C2和第三內部線纜C3。第二電感器T2和第三電感器T3允許從流入對應內部線纜C2-C3的電流生成相應的輸出電流。具體地，第二電感器T2和第三電感器T3可以是環(huán)形電感器。

第一電感器T1、第二電感器T2和第三電感器T3可以串聯或并聯地電互連，以便根據特定需要增加所獲得的電壓或電流。圖1是指其中第一電感器T1、第二電感器T2和第三電感器T3的卷成圈的線由第一連接線21串聯連接的例子。根據所示出的例子，第一電感器T3的卷成圈的線由第二連接線22連接到電壓源24的第一供電端子23，以提供電氣AC電流I和相關電壓。

電壓源24可以包括AC/DC轉換器和DC/DC電壓調節(jié)器，優(yōu)選地設有過電壓保護裝置，其連接到供電端子23并被配置為接收與AC電流I相關聯的電壓并且向傳感器模塊19的第二供電端子25供給DC和穩(wěn)定的供電電壓Vcc。作為例子，電壓源24向傳感器模塊19提供12V的電壓。

傳感器模塊19被構造為感測電力線纜鏈接裝置3中可檢測的電氣或其它類型的物理參數。具體地，傳感器模塊19可以包括以下傳感器中的一個或多個：電流傳感器、部分放電傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器。這些傳感器可以與電氣鏈接模塊10中的三個第二管狀導體13相關聯。

優(yōu)選地，電力線纜鏈接裝置3還可以設有記錄(即，數據存儲部件)和監(jiān)視模塊26，其可以與傳感器模塊19交換數據或控制信號。記錄和監(jiān)視模塊26由DC/DC電壓調節(jié)器24供電并且可以包括微控制器或現場可編程門陣列(FPGA)。

作為例子，電壓源24以及記錄和監(jiān)視模塊26可以被包括在單個殼體中，以形成供電和管理模塊20。供電和管理模塊20以及傳感器模塊19在圖1中被示意性地示為組裝在電子感測裝置12中。觀察到記錄和監(jiān)視模塊26可以在外殼30的內部或外部。

圖2是指被配置為執(zhí)行接地鏈接的電力線纜系統(tǒng)1000的第二實施例。具體地，第一線纜L1、第二線纜L2和第三線纜L3的屏蔽件5分別通過第一屏蔽導體W1、第二屏蔽導體W2和第三屏蔽導體W3連接到電力線纜鏈接裝置3的通過端口15。屏蔽導體W1-W3特別地由具有非同軸結構的電力線纜制成。在圖2的電力線纜鏈接裝置3中，作為屏蔽導體W1-W3的一部分或連接到屏蔽導體W1-W3的第二內部導體14與電感器設備11電感耦合。電感器設備11可以以類似于參照圖1描述的方式制成。

圖2的電氣鏈接模塊10被配置為實現接地鏈接并且包括第一連接元件27、第二連接元件28和第三連接元件29(例如，由導電軌制成)，它們將對應的第二內部導體14連接到地端子GND。電子感測裝置12及其供電方法可以類似于參照圖1描述的那些。

現在將參照圖3和圖4來描述實現交叉接合鏈接的圖1的電氣鏈接模塊10的特定實施例。電氣鏈接模塊10的外殼30是作為例子由金屬制成的盒并且設有可移除的頂蓋31、基底49和四個側壁32。可移除的頂蓋31可以通過一個或多個螺母-螺栓組件33固定到壁32。

其中一個側壁32設有被構造為將屏蔽線纜SC1-SC3與內部線纜C1-C3連接的同軸線纜連接器15。作為例子，其中一個同軸線纜連接器15被構造為將第一屏蔽線纜SC1的第一管狀導體6和第一內部導體7(圖1)分別連接到第一內部線纜C1的第二管狀導體13和第二內部導體14。圖3和4還示出了屏蔽線纜SC1-SC3的外部片(outer sheet)34以及內部線纜C1-C3的另一外部片35。而且，可以提供填充有樹脂化合物37的熱收縮管36，以將每根屏蔽線纜SC1-SC3固定到對應的同軸線纜連接器15。

優(yōu)選地，同軸線纜連接器15被選擇為承受最大鏈接盒電壓和額定電流，并且保證良好的機械穩(wěn)定性和可靠性、容易且快速的配合(連接)過程和在線纜端部上的快速安裝。更優(yōu)選地，同軸線纜連接器15對水和灰塵表現出高防護程度。作為例子，同軸線纜連接器15可以示出類似于普通同軸線纜連接器(例如，Bayonet Neill Concelman，BNC；N型；F型等)但具有適當尺寸的結構。為了保證完美的密封，可以在連接器上應用樹脂鑄造(casting)。

根據所示出的例子，每個環(huán)形電感器T1-T3圍繞一段內部線纜C1-C3和相應同軸線纜連接器15的內部部分。而且，電氣鏈接模塊10包括三個第一互連端子38，它們將每個第二管狀導體13連接到相應的交叉連接元件16-18的第一端。電氣鏈接模塊10還包括三個第二互連端子39，其將每個第二內部導體14連接到相應的交叉連接元件16-18的第二端。圖3還示出了涂覆內部導體14的絕緣護套48。

而且，每個第二互連端子39通過相應的連接線40連接到對應的瞬態(tài)電壓抑制器設備41，該瞬態(tài)電壓抑制器設備41被配置為如果相應的第二互連端子39上的電壓超過(overcome)閾值就使第二互連端子39與地端子接觸。這種情況會由于在線纜屏蔽件5中造成過電壓的故障(例如，由于閃電)而發(fā)生。

第一互連端子38和第二互連端子39由基底結構45支撐，該基底結構45嵌在填充從內壁47和側壁32延伸的區(qū)域的澆注硬化樹脂化合物46中，同軸線纜連接器15布置在其中。澆注樹脂化合物允許將外殼30與水絕緣和密封。

根據圖3和4中所示的例子，供電和管理模塊20容納在外殼30外部的相應殼體42中。圖3和4還示出了通過端口44，其允許將供電和管理模塊20經由第二連接線22與第一電感器T1連接并且通過另外的連接線43與三個傳感器模塊19連接，其中每個傳感器模塊19被放在相應的交叉連接元件16-18上。

作為例子，殼體42是與外殼30分離并可固定到頂蓋31的塑料殼；該塑料殼避免可以容納在供電和管理模塊20中的無線電通信裝備的屏蔽。作為替代，殼體42可以在頂蓋31本身中預先形成，從而創(chuàng)建突出的體積。

不同種類的傳感器可以連接到內部屏蔽導體，以監(jiān)視具體的診斷量，但是根據例子，圖3和4的每個傳感器模塊19是部分放電(PD)傳感器，因為來自接頭或端子的屏蔽導體還承載潛在的部分放電電流。部分放電傳感器可以被實現為或者高頻電流互感器(HFCT)、電容性耦合器或者電磁(天線)傳感器。

可以從電力線纜鏈接裝置3檢測的另一個參數是在屏蔽件5中流動的屏蔽電流。這個電流可以通過包括在傳感器模塊19中的小電流互感器或霍爾效應傳感器來感測。如果需要，則也可以監(jiān)視屏蔽電壓以及溫度。

參照電力線纜鏈接裝置3的安裝，熱收縮管36被應用到插入對應同軸線纜連接器15中的屏蔽線纜SC1-SC3。隨后，使熱收縮管36收縮，以將每個屏蔽線纜SC1-SC3固定到對應的同軸線纜連接器15。放在電力線纜鏈接裝置3內的電氣和電子部件優(yōu)選地如上所述被預先安裝，因此在安裝期間不需要進一步的步驟來執(zhí)行它們的電氣連接。

所述電力線纜鏈接裝置3允許從在到達裝置3本身以實現特定電氣鏈接的屏蔽線纜SC1-SC3(或屏蔽導體W1-W3)中流動的電流中提取電能，并且因此饋送到電子感測設備12。因此，不需要被配置為供應電能以感測和監(jiān)視放在電力線纜鏈接裝置3中的電氣設備的單獨的供電系統(tǒng)，并且減少了電能消耗。這允許以非常高效的方式利用電力線纜鏈接裝置3用于診斷目的。

而且，參照圖3和4描述的電力線纜鏈接裝置3的例子是特別有利的，因為它要求非常容易的安裝過程并且提供對水和灰塵的高防護度。