碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆，从外到内依次设置有外护层、金属带层和隔氧层，所述的隔氧层内还设置有一根光单元和若干根芯体，所述的芯体设置有绝缘层和设置在绝缘层内的铝合金导体；所述的光单元、芯体与所述隔氧层之间还设置有填充物；在所述填充物中还设置一根碳纤维增强芯；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：完全满足现代智能建筑对进户电缆的电气性能、通信能力、机械性能、阻燃性能、火灾安全性能和长期寿命性能的要求，同时又可替代铜电缆，节约资源；采用了碳纤维增强芯，极大地增强了电缆抗拉强度；不光能够通信，还能实时监测电缆温度。
【专利说明】碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆
【技术领域】
[0001]本发明属于电缆领域，具体是一种碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆。
【背景技术】
[0002]智能电网作为未来电网，是实现安全可靠、经济高效、绿色环保的新兴产业，国内外正加快速度发展，目前我国智能电网建设已全面启动。随着智能电网建设的快速发展，对应用于智能电网的电缆，在传输电能的同时又能传输信号，不仅要考虑电性能和安全性能，同时还要考虑绿色环保、节能、经济性等因素，带光纤的复合电缆将成为建筑用电缆的发展方向。
[0003]此外，现有的导线抗拉强度还不够，对冰冻雨雪等自然灾害承受力低；现有光电复合电缆，具有光纤通信功能和电力传输功能，可以实现各种控制信号、网络信号以及电力的传输，适应电信网、广电网、互联网、电力网多网融合的使用需要。但是，这种光电复合电缆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】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆，其特征在于，从外到内依次设置有外护层、金属带层和隔氧层，所述的隔氧层内还设置有一根光单元和若干根芯体，所述的芯体设置有绝缘层和设置在绝缘层内的铝合金导体；所述的光单元、芯体与所述隔氧层之间还设置有填充物；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；在所述填充物中还设置一根碳纤维增强芯，所述碳纤维增强芯由碳纤维丝和陶瓷纤维丝组成。
[0006]所述的外护层、隔氧层、填充物及绝缘层，其材质均为低烟无卤阻燃聚烯烃。
[0007]所述的铝合金导体，其材质为稀土高铁铝合金。
[0008]所述的金属带为铝合金金属带。
[0009]本发明的有益效果是:
本发明在导体采用铝合金线紧压绞合、与铜导体相比在满足使用性能的前提下大大降低了成本，利用电缆成缆空隙加入光缆或光纤，既满足电力传输又达到通信要求，同时又不增加电缆外径，不降低电缆的电气、机械、阻燃及火灾情况下的安全性能。本发明的电缆完全满足现代智能建筑对进户电缆的电气性能、通信能力、机械性能、阻燃性能、火灾安全性能和长期寿命性能的要求，同时又可替代铜电缆，节约资源。
[0010]采用了陶瓷纤维和碳纤维复合结构，不仅具有碳纤维材料的优点，而且强度更大，极大地增强了电缆抗拉强度。
[0011]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。
[0012]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】
[0013]图1为本发明的横截面示意图；
图2为本发明中光单元的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，一种碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆，从外到内依次设置有低烟无卤阻燃聚烯烃外护层1、铝合金金属带层2和低烟无卤阻燃聚烯烃隔氧层3，所述的隔氧层3内还设置有一根光单元5和3根芯体，所述的芯体3设置有低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层51和设置在低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层41内的稀土高铁铝合金导体42 ;所述的光单元5、芯体与所述隔氧层3之间还设置有低烟无卤阻燃聚烯烃填充物6。
[0015]在所述填充物6中还设置一根碳纤维增强芯7，所述碳纤维增强芯7包括碳纤维丝和陶瓷纤维丝，通过将成股的碳纤维丝和陶瓷纤维丝绞合后，采用树脂浸溃，而后采用烘箱固化而成。在本实施例中，所述碳纤维丝为一根，所述陶瓷纤维丝为六根。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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，工作人员可以根据测量到的线路温度来直接确定线路的实际承载状况。
【权利要求】
1.一种碳纤维增强型铝合金进户光电复合自测温电缆，其特征在于，从外到内依次设置有外护层、金属带层和隔氧层，所述的隔氧层内还设置有一根光单元和若干根芯体，所述的芯体设置有绝缘层和设置在绝缘层内的铝合金导体；所述的光单元、芯体与所述隔氧层之间还设置有填充物；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；在所述填充物中还设置一根碳纤维增强芯，所述碳纤维增强芯由碳纤维丝和陶瓷纤维丝组成。
【文档编号】H01B5/08GK104425080SQ201310408697
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10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