一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜，包括四根導(dǎo)電線芯，在所述四根導(dǎo)電線芯外依次包覆有隔熱襯層、金屬護套和非金屬護套，在所述四根導(dǎo)電線芯和隔熱襯層之間填充有氧化鎂絕緣填充物；所述導(dǎo)電線芯中心為碳纖維復(fù)合芯，在所述碳纖維復(fù)合芯外依次包覆有絕緣層和保護層；還包括有一根光單元，所述的光單元包括多根光纖，至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖。本發(fā)明的有益效果是：采用氧化鎂礦物作絕緣材質(zhì)，其絕緣、防火性高；在最外邊的非金屬護套，有良好的防腐特性；采用無縫銅管作金屬護套，有良好的彎曲性；具有傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合芯的全部優(yōu)點且強度更大，既可以正常輸送電能，又能進行通訊，還能自身進行溫度測量。
【專利說明】
一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電線電纜領(lǐng)域，尤其涉及一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，電力需求的不斷增長，電纜作為電能傳輸?shù)妮d體的需求量也越來越大。但是現(xiàn)有的電纜，比如常用的有機電纜(塑料電纜)，其絕緣性能存在缺陷，比如塑料絕緣層容易老化、不耐高溫、容易變硬等缺陷；常用的鋼芯鋁絞線，其電氣性能、導(dǎo)線性能不好。
[0003]此外，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，電力需求的不斷增長，電纜作為電能傳輸?shù)妮d體的需求量也越來越大，而目前國內(nèi)用的電纜導(dǎo)線多是鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金導(dǎo)線，這些導(dǎo)線的重量較大，電阻較大，從而導(dǎo)致輸電費用高，且運行溫度較低，不能適應(yīng)在高溫條件下的運行，因此電力傳輸成為電力工業(yè)發(fā)展的“瓶頸”，各國均在研究新型架空輸電路用導(dǎo)線，以取代傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線。
[0004]碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線與傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞導(dǎo)線相比較具有以下優(yōu)點:
(I)重量輕:碳纖維復(fù)合芯的密度是鋼的密度為的1/4。因此，架空電纜的桿塔跨距可增長，減少塔桿數(shù)約為16%左右，同時減少占地面積。
[0005](2)強度高，破斷力大。碳纖維復(fù)合芯電纜的拉伸強度約為2399MPa，是普通鋼絲的1.97倍，是高強度鋼的1.17倍。
[0006](3)導(dǎo)電率高，載流量大。相同直徑碳纖維復(fù)合芯電纜中的鋁線截面積是常規(guī)鋼芯鋁絞電纜的1.29倍，載流量提高29%左右。
[0007](4)線路損耗小。碳纖維復(fù)合材料是一種非磁性材料，當(dāng)導(dǎo)線通過交流電時不會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，呈現(xiàn)出更小的交流電阻。
[0008](5)耐腐蝕，使用壽命長。碳纖維復(fù)合芯棒避免了鋼芯在通電時鋁線與鍍鋅鋼絲之間的電化學(xué)腐蝕，使鋁導(dǎo)線長期使用而耐老化。
[0009](6)線膨脹系數(shù)小，弛度小。
[0010]但是，現(xiàn)有的碳纖維復(fù)合芯強度還不夠，制成的導(dǎo)線跨度還不能很大。
[0011]最后，現(xiàn)有的電纜不能實現(xiàn)通信功能，還需要另設(shè)一條通信線路才能滿足通信功能，造成重復(fù)布線。在運行中溫升情況無法監(jiān)測，容易發(fā)生因電力導(dǎo)線負載增加引起升溫導(dǎo)致整個電纜損壞的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中電纜的上述缺陷，提供一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜。
[0013]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜，其特征在于，包括四根導(dǎo)電線芯，在所述四根導(dǎo)電線芯外依次包覆有隔熱襯層、金屬護套和非金屬護套，在所述四根導(dǎo)電線芯和隔熱襯層之間填充有氧化鎂絕緣填充物；所述導(dǎo)電線芯中心為碳纖維復(fù)合芯，所述碳纖維復(fù)合芯包括碳纖維絲和玻璃纖維絲，以碳纖維絲為中心層，多根玻璃纖維絲絞合在所述碳纖維絲外，在所述碳纖維復(fù)合芯外依次包覆有絕緣層和保護層；還包括有一根光單元，所述光單元容納在所述氧化鎂絕緣填充物中；所述的光單元包括多根光纖和從內(nèi)到外依次設(shè)置的松套管、非金屬加強層和保護套，所述的松套管套在所述的光纖外，所述的松套管內(nèi)填充滿干式阻水物，所述的非金屬加強層內(nèi)設(shè)置有多根均勻分布的阻水紗，所述的非金屬加強層與所述的保護套之間嵌有撕裂繩；至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖，光柵光纖上每間隔預(yù)定的距離形成一個光柵測溫點，預(yù)定的距離為300-500米。
[0014]進一步地，所述金屬護套是無縫銅管。
[0015]進一步地，所述非金屬護套是塑料保護層。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:由高導(dǎo)電率的銅作導(dǎo)體，使得本發(fā)明的電纜導(dǎo)電率高；采用不燃燒、耐高溫(2800°C)的氧化鎂作絕緣材質(zhì)，其絕緣、防火性能要高于普通的橡膠或塑料絕緣層；在最外邊的非金屬護套，即塑料外護層，有良好的防腐特性；采用無縫銅管作金屬護套，有良好的彎曲性和柔性；具有傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合芯的全部優(yōu)點，但強度更大，做成導(dǎo)線后可用于大跨越、重災(zāi)區(qū)等條件比較惡劣的地區(qū)，具有廣闊的應(yīng)用前景；此外，該電纜不光能夠?qū)щ?，還能實現(xiàn)光纖通信。
[0017]實際生產(chǎn)中如使用本發(fā)明的電纜，既可以正常輸送電能，又能進行通訊，還能自身進行溫度測量。這樣就節(jié)省了為了電力通訊而增加的ADSL、OPGW等設(shè)備，也能減少因為OPGW引起的雷擊等事故威脅。另外還能節(jié)省目前工作中采取的使用很高成本的GPS導(dǎo)線測溫設(shè)備，節(jié)省巨大的成本。在將本發(fā)明的電纜作為傳輸電力的線路時，工作人員可以根據(jù)所述導(dǎo)線測量到線路溫度來直接確定線路的實際承載狀況。
[0018]本發(fā)明對加強導(dǎo)線在線監(jiān)測、掌握溫度變化、提高導(dǎo)線傳輸容量、降低線損、提高電網(wǎng)運行安全、增加通信備份、解決全方位通信方案等等方面都顯示出具大的經(jīng)濟效益和社會效益，尤其在當(dāng)下國家全力建設(shè)環(huán)保型、經(jīng)濟型社會的主潮流中更加顯示出強大的現(xiàn)實意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明不銹鋼光單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的碳纖維復(fù)合芯的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022]如圖1、3所示，一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜，包括四根導(dǎo)電線芯，在所述四根導(dǎo)電線芯外依次包覆有隔熱襯層8、金屬護套6和非金屬護套7，在所述四根導(dǎo)電線芯和隔熱襯層8之間填充有氧化鎂絕緣填充物4 ;所述導(dǎo)電線芯中心為碳纖維復(fù)合芯1，所述碳纖維復(fù)合芯包括碳纖維絲9和玻璃纖維絲10，以碳纖維絲9為中心層，多根玻璃纖維絲10絞合在所述碳纖維絲9外；在本實施例中，所述碳纖維絲為一根，所述玻璃纖維絲為六根。在所述碳纖維復(fù)合芯I外依次包覆有絕緣層2和保護層3 ;還包括有不銹鋼光單元5，所述不銹鋼光單元5容納在所述氧化鎂絕緣填充物4中。
[0023]如圖2所示，所述的光單元5包括多根光纖51和從內(nèi)到外依次設(shè)置的松套管52、非金屬加強層53和保護套54，松套管52套在光纖51外，松套管52內(nèi)填充滿干式阻水物55，非金屬加強層53內(nèi)設(shè)置有多根均勻分布的阻水紗56，非金屬加強層53與保護套54之間嵌有撕裂繩57。至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖,光柵光纖上每間隔預(yù)定的距離形成一個光柵測溫點，預(yù)定的距離為300-500米。
[0024]本發(fā)明采用直接在光纖上制作刻錄光柵的方法進行測溫導(dǎo)體制造。用光纖刻錄成的光柵光纖是利用光纖材料的光敏性，通過特殊的加工方式，使纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，局部形成一個窄帶的反射鏡面，對特定波長的光形成反射。當(dāng)光纖的溫度發(fā)生變化時，光柵的周圍會隨著光纖的熱脹冷縮發(fā)生變化，該變化會改變反射波長，通過測量反射光的波長變化，便可測量出光柵所處位置的光纖感應(yīng)溫度。同樣，通過測量反射光的延遲，可得知光柵的位置。這就是利用光柵光纖測溫的原理。
[0025]直接刻光柵的方式不產(chǎn)生附加損耗，不會影響測量距離，這種制作方式要好于熔接的制作方式。通過光纖刻錄成的光柵光纖測溫方式由于是特制有針對性的光纖，反射信號強，因此對設(shè)備的發(fā)射功率和接收靈敏度要求都低于拉曼反射測溫方式，且設(shè)備的穩(wěn)定性好。同時帶來的好處是測量距離遠，測量距離可以在10km以上，測量精度在±2°C以內(nèi)。
[0026]這些光纖中的至少一根光纖上進行刻寫光柵，在設(shè)定的位置進行刻寫光柵，通過發(fā)射光信號測量不同位置光柵的感應(yīng)溫度。這就是實現(xiàn)了利用光柵光纖測溫。本發(fā)明不需要測量整條線路的連續(xù)溫度分布，可以選用每300?500米一個測量點，或在弧垂最低點加大分布光柵點，選用光柵光纖的測溫方式監(jiān)控線路溫度變化，可隨時通過掌握的溫度調(diào)整輸傳容量。優(yōu)選地，可選擇300米、400米、500米作為相鄰測溫點的間隔距離。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，光單元內(nèi)部穿有24根光纖，在這24根光纖中的8根光纖上進行刻寫光柵。在這8根光纖中的每根上都刻錄15個光柵，即每根上共15個測溫點。在該實施例中，使用24根光纖中的16根光纖進行通訊，利用24根光纖中的8根刻錄有光柵的光纖進行測溫。實踐證明，該方法能夠達到較好的效果。
[0028]實際生產(chǎn)中如使用本發(fā)明的電纜，既可以正常輸送電能又能進行通訊，還能自身進行溫度測量。這樣節(jié)省了為了電力通訊而增加的ADSL、0PGW等設(shè)備，也能減少因為OPGW引起的雷擊等事故威脅。另外還能節(jié)省目前工作中采取的使用很高成本的GPS導(dǎo)線測溫設(shè)備，節(jié)省巨大的成本。在將本發(fā)明的電纜作為傳輸電力的線路時，工作人員可以根據(jù)測量到的線路溫度直接確定線路的實際承載狀況。
【權(quán)利要求】
1.一種自測溫柔性絕緣碳纖維導(dǎo)線電纜，其特征在于，包括四根導(dǎo)電線芯，在所述四根導(dǎo)電線芯外依次包覆有隔熱襯層、金屬護套和非金屬護套，在所述四根導(dǎo)電線芯和隔熱襯層之間填充有氧化鎂絕緣填充物；所述導(dǎo)電線芯中心為碳纖維復(fù)合芯，所述碳纖維復(fù)合芯包括碳纖維絲和玻璃纖維絲，以碳纖維絲為中心層，多根玻璃纖維絲絞合在所述碳纖維絲夕卜，在所述碳纖維復(fù)合芯外依次包覆有絕緣層和保護層；還包括有一根光單元，所述光單元容納在所述氧化鎂絕緣填充物中；所述的光單元包括多根光纖和從內(nèi)到外依次設(shè)置的松套管、非金屬加強層和保護套，所述的松套管套在所述的光纖外，所述的松套管內(nèi)填充滿干式阻水物，所述的非金屬加強層內(nèi)設(shè)置有多根均勻分布的阻水紗，所述的非金屬加強層與所述的保護套之間嵌有撕裂繩；至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖，光柵光纖上每間隔預(yù)定的距離形成一個光柵測溫點，預(yù)定的距離為300-500米。
【文檔編號】G01K11/32GK104464938SQ201310440535
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】韋強啟, 張洪濤, 韓愛芝, 劉守明, 李現(xiàn)春, 姜新斌, 祝炳臣, 史宏偉, 苗雪鵬, 梁曉東, 王桂花 申請人:國家電網(wǎng)公司, 河南省電力公司周口供電公司, 河南科信電纜有限公司