导电体的电容温度感测制造技术

本发明专利技术提供了一种系统，该系统用于直接感测、测量或监测电力线缆(10)的导电体(31)的温度。温度敏感电容器(21C)被设置成与所述导电体(31)直接热接触。所述温度敏感电容器(21C)包括介电材料，所述介电材料具有可随所述导电体(31)的所述温度变化的介电常数。可通过测量所述温度敏感电容器(21C)的电容来感测、测量或监测所述导电体(31)的所述温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电体的电容温度感测
本公开涉及用于监测导电体温度的系统，并且具体地，涉及用于监测包围在至少(半)导电层中的导电体，例如配电系统中的电力线缆的导电体的温度的系统。
技术介绍
中高压配电系统在现代社会中扮演了重要的角色。对于配电系统的“健康”来说，安全和保障始终是重要的因素。因此，应存在能够监测配电系统的“健康”的技术。在配电系统(诸如中压或高压配电系统)中，电缆的导体的温度可随着由线缆携载的电流的增加而增加。因此，在此类系统中，可通过例如在可为弱点的线缆接头或结点处，监视在线导电体的温度来评估此类系统的“健康”。通常，流经线缆接头或结点的正常电流可产生高达例如约90℃的温度。如果线缆接头或结点的温度超过该值，可表明该配电系统有可能出现问题。另一方面，知道现有配电系统是否处于最大载流容量、知道是否能够使用现有系统可靠地分配额外的电力或者知道是否需要额外的基础结构支出也是有用的。
技术实现思路
处于例如中压或高压配电系统中的在线电力线缆以及线缆接头和结点通常被多个绝缘和(半)导电层绝缘和保护，并且/或者常常被埋在地下或设置在高空。期望直接在例如线缆接头或结点处，监测或测量在线导电体的温度。简单来说，在一个方面，本公开描述了用于直接感测、测量或监测电力线缆的导电体温度的系统和方法。本文所述的一些实施方案提供了与导电体直接热接触的温度敏感电容器。该温度敏感电容器包括介电材料，该介电材料的介电常数可随导电体的温度而变化。可通过测量该温度敏感电容器的电容来感测、测量或监测导电体的温度。在一些实施方案中，温度敏感电容器具有围绕导电体的电容器主体，以使两者间的热接触面积最大化。这种布置方式这可为导电体提供更稳健、更可靠的温度测量。提供了呈叉合构造的电极，并且电容器对温度的灵敏度可通过改变电极的几何结构来控制。在一个实施方案中，提供了用于感测包围在至少一个(半)导电层中的导电体的温度的温度感测设备。该设备包括温度敏感电容器。温度敏感电容器包括电容器主体和被布置成叉合构造的至少两个电极。电极由电容器主体支承。电容器主体的至少一部分包括具有随温度变化的介电常数的一种或多种温度敏感介电材料。电极设置在该温度敏感介电材料附近。电容器主体被设置成与导电体热接触，并且温度敏感电容器的电容可随导电体的温度而变化。在另一个实施方案中，电缆组件包括包围在(半)导电层中的导电体和一个或多个温度感测设备，各温度感测设备用于感测导电体的温度。温度感测设备沿着导电体分布，并且被构造成感测导电体的温度分布。每个温度感测设备包括温度敏感电容器。温度敏感电容器包括电容器主体和被布置成叉合构造的至少两个电极。电极由电容器主体支承。电容器主体的至少一部分包括具有随温度变化的介电常数的一种或多种温度敏感介电材料。电极设置在该温度敏感介电材料附近。电容器主体被设置成与导电体热接触，并且温度敏感电容器的电容可随导电体的温度而变化。在另一个实施方案中，电力线缆接头组件包括第一导电体和第二导电体、围绕并连接第一导电体和第二导电体的连接器，以及包围第一导电体和第二导电体和连接器的(半)导电层。温度感测设备包括设置在第一导电体或第二导电体与(半)导电层之间的温度敏感电容器。温度敏感电容器包括电容器主体和至少两个电极，所述至少两个电极被布置成叉合构造并且由电容器主体支承。电容器主体的至少一部分包括具有随温度变化的介电常数的一种或多种温度敏感介电材料。电极设置在该温度敏感介电材料附近。电容器主体被设置成与导电体热接触，并且温度敏感电容器的电容可随导电体的温度而变化。在本公开的示例性实施方案中获得了各种意外的结果和优点。本公开的示例性实施方案的一个此类优点是，可以使温度敏感电容器和导电体之间的热接触表面积最大化。所测得的导电体温度可以是平均温度，而不是导电体表面上有限面积的局部温度。本文所述的实施方案可为导电体提供更稳健、更可靠的温度测量。此外，电容器对温度的敏感性可以通过改变布置成叉合构造的电极的几何结构来控制。示例性实施方案列表示例性实施方案作为以下方面列出。应当理解，实施方案A至O中的任一者可与P至X中的任一者相组合。实施方案A：一种用于感测包围在至少一个(半)导电层中的导电体的温度的温度感测设备，该设备包括：温度敏感电容器，该温度敏感电容器包括电容器主体和至少两个电极，该至少两个电极以叉合构造布置并由电容器主体支承，该电容器主体的至少一部分包括一个或多个温度敏感介电材料，该一个或多个温度敏感介电材料具有随温度变化的介电常数，并且电极设置在温度敏感介电材料附近，其中，电容器主体被设置成与导电体热接触，并且温度敏感电容器的电容可随导电体的温度而变化。实施方案B：根据实施方案A所述的设备，其中电容器主体具有带内表面和外表面的环形结构。实施方案C：根据实施方案B所述的设备，其中电容器主体围绕导电体并且是柔性的，以使其内表面压贴导电体的周向表面并与之热接触，并且电极设置在电容器主体的外表面上或嵌入电容器主体中。实施方案D：根据实施方案A至C中任一项所述的设备，其中电容器主体还包括与导电体直接接触的导热部分。实施方案E：根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中电极包括以叉合梳状构造布置的第一电极和第二电极。实施方案F：根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中电容器设置在导电体和(半)导电层之间，并被(半)导电层包围。实施方案G：根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中温度敏感介电材料包括一种或多种合成聚合物。实施方案H：根据实施方案G所述的设备，其中合成聚合物包括尼龙-6和尼龙-6,6中的至少一者。实施方案I：根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中温度敏感介电材料包括分散在聚合物基体中的铁电陶瓷材料颗粒。实施方案J：根据实施方案I所述的设备，其中所述聚合物基体包括聚合物，所述聚合物选自由硅酮、环氧树脂、乙烯-丙烯-二烯橡胶、聚烯烃、聚氨酯、表氯醇、含氟弹性体、聚烯烃、聚酰胺和聚酰亚胺构成的组。实施方案K：根据实施方案I或J所述的设备，其中铁电陶瓷材料占电容式感测组合物的约15重量％和约90重量％之间。实施方案L：根据实施方案I至K中任一项所述的设备，其中铁电陶瓷材料选自由掺杂的BaTiO3、BaSnTiO3、BaHfTiO3、BaSrTiO3、BaZrTiO3、SrTiO3、BaFe12O19、Pb[ZrxTi(1-x)]O3和x[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-(1-x)[PbTiO3]、以及它们的组合和混合物构成的组。实施方案M：根据前述实施方案中任一项所述的设备，还包括电感器，所述电感器电连接到叉合电容器以形成无源LC电路。实施方案N：根据实施方案M所述的设备，还包括电磁耦接到无源LC电路的收发器单元，并且该收发器单元被构造成在导电体的温度改变时发出信号，该信号表示叉合电容器的电容变化。实施方案O：一种电缆组件，包括：包围在(半)导电层中的导电体；以及根据前述实施方案中任一项所述的温度感测设备中的一者或多者，其中温度感测设备沿着导电体分布，并且被构造成感测导电体的温度分布。实施方案P：一种电力线缆接头组件，包括：第一导电体和第二导电体；围绕并连接第一导电体和第二导电体的连接器；包围第一导电体和第二导电体以及连接器的第一(半)导电层；和一种温度感测设备，其包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度感测设备，所述温度感测设备用于感测包围在至少一个(半)导电层中的导电体的温度，所述设备包括：温度敏感电容器，所述温度敏感电容器包括电容器主体和至少两个电极，所述至少两个电极以叉合构造布置并由所述电容器主体支承，所述电容器主体的至少一部分包括一个或多个温度敏感介电材料，所述一个或多个温度敏感介电材料具有随温度变化的介电常数，并且所述电极设置在所述温度敏感介电材料附近，其中所述电容器主体被设置成与所述导电体热接触，并且所述温度敏感电容器的电容能够随所述导电体的所述温度变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种温度感测设备，所述温度感测设备用于感测包围在至少一个(半)导电层中的导电体的温度，所述设备包括：温度敏感电容器，所述温度敏感电容器包括电容器主体和至少两个电极，所述至少两个电极以叉合构造布置并由所述电容器主体支承，所述电容器主体的至少一部分包括一个或多个温度敏感介电材料，所述一个或多个温度敏感介电材料具有随温度变化的介电常数，并且所述电极设置在所述温度敏感介电材料附近，其中所述电容器主体被设置成与所述导电体热接触，并且所述温度敏感电容器的电容能够随所述导电体的所述温度变化。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电容器主体具有带内表面和外表面的环形结构。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述电容器主体围绕所述导电体并且是柔性的，以使其所述内表面压贴所述导电体的周向表面并与之热接触，并且所述电极设置在所述电容器主体的所述外表面上或嵌入所述电容器主体中。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述电容器主体还包括与所述导电体直接接触的导热部分。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极包括以叉合梳状构造布置的第一电极和第二电极。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述电容器设置在所述导电体和所述(半)导电层之间，并被所述(半)导电层包围。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度敏感介电材料包括一种或多种合成聚合物。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述合成聚合物包括尼龙-6和尼龙-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：问治国，金载源，贾斯汀·M·约翰逊，喻学韬，大卫·V·马霍尼，迈克尔·D·班森，克里斯多夫·D·谢科什陶，姜明燦，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US