一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆，包括四根导电线芯，在所述四根导电线芯外依次包覆有隔热衬层、金属护套和非金属护套，在所述四根导电线芯和隔热衬层之间填充有氧化镁绝缘填充物；所述导电线芯中心为碳纤维复合芯，在所述碳纤维复合芯外依次包覆有绝缘层和保护层；还包括有一根光单元，所述的光单元包括多根光纤，至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤。本发明的有益效果是：采用氧化镁矿物作绝缘材质，其绝缘、防火性高；在最外边的非金属护套，有良好的防腐特性；采用无缝铜管作金属护套，有良好的弯曲性；具有传统碳纤维复合芯的全部优点且强度更大，既可以正常输送电能，又能进行通讯，还能自身进行温度测量。
【专利说明】
一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电线电缆领域，尤其涉及一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆。
【背景技术】
[0002]随着我国经济建设的不断发展，电力需求的不断增长，电缆作为电能传输的载体的需求量也越来越大。但是现有的电缆，比如常用的有机电缆(塑料电缆)，其绝缘性能存在缺陷，比如塑料绝缘层容易老化、不耐高温、容易变硬等缺陷；常用的钢芯铝绞线，其电气性能、导线性能不好。
[0003]此外，随着我国经济建设的不断发展，电力需求的不断增长，电缆作为电能传输的载体的需求量也越来越大，而目前国内用的电缆导线多是钢芯铝绞线和钢芯铝合金导线，这些导线的重量较大，电阻较大，从而导致输电费用高，且运行温度较低，不能适应在高温条件下的运行，因此电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”，各国均在研究新型架空输电路用导线，以取代传统的钢芯铝绞线。
[0004]碳纤维复合芯导线与传统的钢芯铝绞导线相比较具有以下优点:
(I)重量轻:碳纤维复合芯的密度是钢的密度为的1/4。因此，架空电缆的杆塔跨距可增长，减少塔杆数约为16%左右，同时减少占地面积。
[0005](2)强度高，破断力大。碳纤维复合芯电缆的拉伸强度约为2399MPa，是普通钢丝的1.97倍，是高强度钢的1.17倍。
[0006](3)导电率高，载流量大。相同直径碳纤维复合芯电缆中的铝线截面积是常规钢芯铝绞电缆的1.29倍，载流量提高29%左右。
[0007](4)线路损耗小。碳纤维复合材料是一种非磁性材料，当导线通过交流电时不会产生磁滞损耗和涡流损耗，呈现出更小的交流电阻。
[0008](5)耐腐蚀，使用寿命长。碳纤维复合芯棒避免了钢芯在通电时铝线与镀锌钢丝之间的电化学腐蚀，使铝导线长期使用而耐老化。
[0009](6)线膨胀系数小，弛度小。
[0010]但是，现有的碳纤维复合芯强度还不够，制成的导线跨度还不能很大。
[0011]最后，现有的电缆不能实现通信功能，还需要另设一条通信线路才能满足通信功能，造成重复布线。在运行中温升情况无法监测，容易发生因电力导线负载增加引起升温导致整个电缆损坏的现象。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中电缆的上述缺陷，提供一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆。
[0013]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆，其特征在于，包括四根导电线芯，在所述四根导电线芯外依次包覆有隔热衬层、金属护套和非金属护套，在所述四根导电线芯和隔热衬层之间填充有氧化镁绝缘填充物；所述导电线芯中心为碳纤维复合芯，所述碳纤维复合芯包括碳纤维丝和玻璃纤维丝，以碳纤维丝为中心层，多根玻璃纤维丝绞合在所述碳纤维丝外，在所述碳纤维复合芯外依次包覆有绝缘层和保护层；还包括有一根光单元，所述光单元容纳在所述氧化镁绝缘填充物中；所述的光单元包括多根光纤和从内到外依次设置的松套管、非金属加强层和保护套，所述的松套管套在所述的光纤外，所述的松套管内填充满干式阻水物，所述的非金属加强层内设置有多根均匀分布的阻水纱，所述的非金属加强层与所述的保护套之间嵌有撕裂绳；至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。
[0014]进一步地，所述金属护套是无缝铜管。
[0015]进一步地，所述非金属护套是塑料保护层。
[0016]本发明的有益效果是:由高导电率的铜作导体，使得本发明的电缆导电率高；采用不燃烧、耐高温(2800°C)的氧化镁作绝缘材质，其绝缘、防火性能要高于普通的橡胶或塑料绝缘层；在最外边的非金属护套，即塑料外护层，有良好的防腐特性；采用无缝铜管作金属护套，有良好的弯曲性和柔性；具有传统碳纤维复合芯的全部优点，但强度更大，做成导线后可用于大跨越、重灾区等条件比较恶劣的地区，具有广阔的应用前景；此外，该电缆不光能够导电，还能实现光纤通信。
[0017]实际生产中如使用本发明的电缆，既可以正常输送电能，又能进行通讯，还能自身进行温度测量。这样就节省了为了电力通讯而增加的ADSL、OPGW等设备，也能减少因为OPGW引起的雷击等事故威胁。另外还能节省目前工作中采取的使用很高成本的GPS导线测温设备，节省巨大的成本。在将本发明的电缆作为传输电力的线路时，工作人员可以根据所述导线测量到线路温度来直接确定线路的实际承载状况。
[0018]本发明对加强导线在线监测、掌握温度变化、提高导线传输容量、降低线损、提高电网运行安全、增加通信备份、解决全方位通信方案等等方面都显示出具大的经济效益和社会效益，尤其在当下国家全力建设环保型、经济型社会的主潮流中更加显示出强大的现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图。
[0020]图2为本发明不锈钢光单元的结构示意图。
[0021]图3为本发明的碳纤维复合芯的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]如图1、3所示，一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆，包括四根导电线芯，在所述四根导电线芯外依次包覆有隔热衬层8、金属护套6和非金属护套7，在所述四根导电线芯和隔热衬层8之间填充有氧化镁绝缘填充物4 ;所述导电线芯中心为碳纤维复合芯1，所述碳纤维复合芯包括碳纤维丝9和玻璃纤维丝10，以碳纤维丝9为中心层，多根玻璃纤维丝10绞合在所述碳纤维丝9外；在本实施例中，所述碳纤维丝为一根，所述玻璃纤维丝为六根。在所述碳纤维复合芯I外依次包覆有绝缘层2和保护层3 ;还包括有不锈钢光单元5，所述不锈钢光单元5容纳在所述氧化镁绝缘填充物4中。
[0023]如图2所示，所述的光单元5包括多根光纤51和从内到外依次设置的松套管52、非金属加强层53和保护套54，松套管52套在光纤51外，松套管52内填充满干式阻水物55，非金属加强层53内设置有多根均匀分布的阻水纱56，非金属加强层53与保护套54之间嵌有撕裂绳57。至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤,光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。
[0024]本发明采用直接在光纤上制作刻录光栅的方法进行测温导体制造。用光纤刻录成的光栅光纤是利用光纤材料的光敏性，通过特殊的加工方式，使纤芯内形成空间相位光栅，局部形成一个窄带的反射镜面，对特定波长的光形成反射。当光纤的温度发生变化时，光栅的周围会随着光纤的热胀冷缩发生变化，该变化会改变反射波长，通过测量反射光的波长变化，便可测量出光栅所处位置的光纤感应温度。同样，通过测量反射光的延迟，可得知光栅的位置。这就是利用光栅光纤测温的原理。
[0025]直接刻光栅的方式不产生附加损耗，不会影响测量距离，这种制作方式要好于熔接的制作方式。通过光纤刻录成的光栅光纤测温方式由于是特制有针对性的光纤，反射信号强，因此对设备的发射功率和接收灵敏度要求都低于拉曼反射测温方式，且设备的稳定性好。同时带来的好处是测量距离远，测量距离可以在10km以上，测量精度在±2°C以内。
[0026]这些光纤中的至少一根光纤上进行刻写光栅，在设定的位置进行刻写光栅，通过发射光信号测量不同位置光栅的感应温度。这就是实现了利用光栅光纤测温。本发明不需要测量整条线路的连续温度分布，可以选用每300?500米一个测量点，或在弧垂最低点加大分布光栅点，选用光栅光纤的测温方式监控线路温度变化，可随时通过掌握的温度调整输传容量。优选地，可选择300米、400米、500米作为相邻测温点的间隔距离。
[0027]根据本发明的一个具体实施例，光单元内部穿有24根光纤，在这24根光纤中的8根光纤上进行刻写光栅。在这8根光纤中的每根上都刻录15个光栅，即每根上共15个测温点。在该实施例中，使用24根光纤中的16根光纤进行通讯，利用24根光纤中的8根刻录有光栅的光纤进行测温。实践证明，该方法能够达到较好的效果。
[0028]实际生产中如使用本发明的电缆，既可以正常输送电能又能进行通讯，还能自身进行温度测量。这样节省了为了电力通讯而增加的ADSL、0PGW等设备，也能减少因为OPGW引起的雷击等事故威胁。另外还能节省目前工作中采取的使用很高成本的GPS导线测温设备，节省巨大的成本。在将本发明的电缆作为传输电力的线路时，工作人员可以根据测量到的线路温度直接确定线路的实际承载状况。
【权利要求】
1.一种自测温柔性绝缘碳纤维导线电缆，其特征在于，包括四根导电线芯，在所述四根导电线芯外依次包覆有隔热衬层、金属护套和非金属护套，在所述四根导电线芯和隔热衬层之间填充有氧化镁绝缘填充物；所述导电线芯中心为碳纤维复合芯，所述碳纤维复合芯包括碳纤维丝和玻璃纤维丝，以碳纤维丝为中心层，多根玻璃纤维丝绞合在所述碳纤维丝夕卜，在所述碳纤维复合芯外依次包覆有绝缘层和保护层；还包括有一根光单元，所述光单元容纳在所述氧化镁绝缘填充物中；所述的光单元包括多根光纤和从内到外依次设置的松套管、非金属加强层和保护套，所述的松套管套在所述的光纤外，所述的松套管内填充满干式阻水物，所述的非金属加强层内设置有多根均匀分布的阻水纱，所述的非金属加强层与所述的保护套之间嵌有撕裂绳；至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。
【文档编号】G01K11/32GK104464938SQ201310440535
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】韦强启, 张洪涛, 韩爱芝, 刘守明, 李现春, 姜新斌, 祝炳臣, 史宏伟, 苗雪鹏, 梁晓东, 王桂花 申请人:国家电网公司, 河南省电力公司周口供电公司, 河南科信电缆有限公司